Rampos įtampos generatorius. Rampos impulsų generatoriaus grandinė

Elektroninis generatorius – tai įrenginys, generuojantis nuolatinius įvairių formų, dažnių ir galių elektros virpesius. Labai dažnai generatoriai gaminami operatyvinių stiprintuvų pagrindu.

Multivibratorius

Multivibratorius vadinamas įtampos generatoriumi, kurio forma artima stačiakampei. Jos pavadinimas atspindi faktą, kad tokia įtampa, išplėtusi į Furjė seriją, atrodo kaip serija, kurioje yra daug aukštesnių harmonikų. (daugelis - daug).

Pagal operatyvinio stiprintuvo charakteristikas (žr. 2.13 pav., b) matyti, kad stiprintuvo išėjimo įtampa tiesiškai priklauso nuo įėjimo įtampos tik labai siaurame – šimtų mikrovoltų – diapazone. Jei įėjimo įtampa yra už šio diapazono ribų, tada išėjimo signalas gali turėti tik dvi reikšmes: +UВь1Х (≈ +12 V) ir -UВь1Х (≈ -12 V). Šia operacinio stiprintuvo savybe remiasi stačiakampio multivibratoriaus įtampos formavimo principas (2.20 pav. A).

Ryžiai. 2.20. Multivibratorius(A) ir grafikai, paaiškinantys jo veikimą (b)

Tarkime, kad įjungimo momentu tarp stiprintuvo įėjimų yra nedidelis (keli milivoltai) neigiamas potencialų skirtumas. Tokiu atveju įtampa + UOUT bus generuojama išėjime ir neinvertuojančiame įėjime iš skirstytuvo R 1, R Bus pritaikytas 2 teigiamas potencialas +U n. Kondensatorius pradės krauti grandinėje „Uout-R3-C-case“, bandydamas pasiekti potencialą + Uout. Potencialas ties invertuojančia įvestimi pradės didėti tol, kol viršys potencialą neinvertuojančiame įėjime +U D. Šiuo metu stiprintuvas generuos neigiamą įtampą išėjime -U ir sukurs neigiamą potencialą neinvertuojančiame įėjime -U D. Dabar kondensatorius pradės krauti, kai pasieks savo potencialą -U vyx. Tačiau kai tik potencialas invertuojančiame įėjime tampa mažesnis už potencialą neinvertuojančiame įėjime -U D, stiprintuvas išvestyje generuos teigiamą įtampą +U vyx. Toks staigus išėjimo įtampos keitimo iš + procesas U išjungti iki -U išėjimas ir atgal bus kartojami tol, kol maitinimo įtampa bus pašalinta iš operacinio stiprintuvo. Grafikai, demonstruojantys aprašytus procesus, parodyti Fig. 2.20, b. G virpesių periodas nustatomas pagal kondensatoriaus įkrovimo laiko konstantą τ = R 3C, taip pat kiek skirstytuvo sukuriamas potencialas R 1, R 2, mažesnė įtampa Uout.

Rampos įtampos generatorius

Kondensatoriaus įtampa tiesiškai didėja, jei jis įkraunamas nuolatine srove, kuri nepriklauso nuo jame esančios įtampos, o apkrovos varža neleidžia įtakoti šios srovės, t.y. sąlyga turi būti įvykdyta R n >>R. Išraiškos integravimas laikui bėgant

Būklė aš c = const pjūklinio įtampos generatoriaus (RVG), pagrįsto operatyviniu stiprintuvu, grandinėje (2.21 pav., A) teikiama nuolatine įtampa Uin. Kol tranzistorius yra užrakintas, tam tikrą laiką t n kondensatorius įkraunamas ir įtampa per jį didėja tiesia linija. Stiprintuvas, bandydamas padaryti potencialų skirtumą savo įėjimuose artimą nuliui, generuoja išėjimo įtampą, kuri pakartoja kondensatoriaus įtampą. Kai taikomas impulsinis iškrovimas, tranzistorius atsidaro ir per jį greitai išsikrauna kondensatorius t razr, po kurio įkrovimo procesas kartojamas. Grandinės išėjimo įtampa įgauna danties formą, kuri palaikoma tol, kol įtampos vertė yra intervale nuo -Uout iki +Uout.

Pjūklas yra įtampa, kuri didėja proporcingai laikui ir staigiai mažėja. Fig. 46, A rodo idealią pjūklo įtampą, turinčią kilimo laiką t nar ir nuosmukio laikas t sp, lygus nuliui. Akivaizdu, kad tokios įtampos laikotarpis T lygus pakilimo laikui. Tikrieji pjūkliniai įtampos generatoriai turi ne visai tiesiškai didėjančią įtampą ir nulinį skilimo laiką (46 pav., b).

Rampos įtampa naudojama elektronų pluoštui nuskaityti elektronų pluošto įrenginiuose.

Ryžiai. 46. Idealios (a) ir realios (b) pjūklo įtampos kitimo kreivės

Panagrinėkime valdomo tranzistoriaus pjūklinės įtampos generatoriaus su talpiniu grįžtamuoju ryšiu veikimą (47 pav.).

Ryžiai. 47. Pjūklo įtampos generatoriaus grandinė

Generatorius valdomas neigiamo poliškumo impulsais per diodą VDI. Pradinėje būsenoje tranzistorius VT1 užrakintas teigiama įtampa, tiekiama iš emf šaltinio. E bitė per rezistorių R 2,diodas VDI ir rezistorius R 1.Kondensatorius SU mokesčiai per R K , R 1,VDI Ir R 2 maždaug iki įtampos E ke.Kai taikomas valdymo impulsas, diodas VD1 užrakinta. Tranzistorius VTI atsidaro, nes įtampa dabar tiekiama į jo pagrindą per rezistorių R. Kondensatoriaus iškrovimas prasideda per atvirą tranzistorių. Tranzistoriaus atrakinimo momentu staigiai sumažėja bazės ir kolektoriaus potencialai. Talpinis grįžtamasis ryšys tarp kolektoriaus ir pagrindo palaiko kondensatoriaus iškrovos srovę beveik pastovią.

Pasibaigus valdymo impulsui, diodas atrakinamas, o tranzistorius uždaromas emf šaltinio įtampa. E bitė, ir kondensatorius pradeda krauti SU.

Siekiant užtikrinti visišką kondensatoriaus iškrovimą ir gauti maksimalią pjūklo įtampos amplitudę, valdymo impulsų trukmė parenkama pagal santykį.

τ = (1,1 – 1,2)t dydžio

Kur t dydžio- kondensatoriaus iškrovimo laikas.

Pjūklo įtampos dažnis nustatomas pagal iškrovos grandinės parametrus ir yra ribojamas tranzistoriaus dažnių savybių.

Čia yra medžiagų pasirinkimas:

Dinistoriaus tranzistorių analogų naudojimas relaksacijos generatoriuose yra būdingas, nes norint apskaičiuoti ir tiksliai veikti šį generatorių, reikalingi griežtai apibrėžti dinistoriaus parametrai. Kai kurie iš šių pramoninių dinistorių parametrų turi didelę technologinę sklaidą arba visai nestandartizuoti. Ir padaryti analogą su griežtai nurodytais parametrais nėra sunku.

Rodomas aukščiau parodytas pjūklo signalas. Atkūrimo laikas visada yra trumpesnis nei šlavimo laikas. Pjūklo signalas sukuriamas, kai grąžinimo laikas tampa lygus nuliui. Pjūklinių bangų šlavimo greitis priklauso nuo grandinėje naudojamo kondensatoriaus. Šlavimo greitį valdo grandinėje įtaisytas rezistorius.

Kondensatoriaus įkrovimas ir iškrovimas generuoja signalą, parodytą paveikslėlyje žemiau. Tranzistorius suteikia mažą varžą, per kurią kondensatorius tampa iškrova. Momentinė įtampa ir maitinimo įtampa matuojami voltais, pastarajame – laikas, omais – varža, o kondensatorius – faradais.

Rampos įtampos generatoriaus grandinė

Atsipalaidavimo generatorius atrodo taip:

(A1)- atsipalaidavimo generatorius, pagrįstas diodiniu tiristoriumi (dinistoriumi), (A2)- grandinėje A1 dinistorius pakeičiamas tranzistoriaus analogu. Galite apskaičiuoti tranzistoriaus analogo parametrus priklausomai nuo naudojamų tranzistorių ir rezistorių reikšmių.

Terminas „pjūklo dantis“ reiškia bangos formą, todėl gali turėti bet kokį kilimo arba kritimo laiką, kol bangos forma išlaiko pagrindinę pjūklo ašmenų formą. Pilotinis generatorius. yra grandinė, kuri generuoja pjūklo disko signalą iš išorinės įvesties arba iš savaiminių virpesių, kaip atsipalaidavimo osciliatoriuje. Grandinė, sukurta pjūklo danties funkcijai atlikti, turės labai lėtą rampą, kuri pakyla iš pastovios būsenos į piką. Pasiekus didžiausią rampos įtampą, įtampa labai greitai grįš į pradinį lygį.

Rezistorius R5 pasirinktas mažas (20 - 30 omų). Jis skirtas apriboti srovę per dinistorių ar tranzistorius tuo metu, kai jie atsidaro. Skaičiuodami nepaisysime šio rezistoriaus įtakos ir manysime, kad įtampa jame praktiškai nekrenta, o per jį esantis kondensatorius iškraunamas akimirksniu.

Skaičiavimams naudojami dinistoriaus parametrai aprašyti straipsnyje Dinistoriaus voltų amperų charakteristikos.

Vienpolio tranzistoriaus grandinės veikimas

Kritimo laikas yra daug trumpesnis nei kilimo laikas, tačiau nėra momentinis, nors lyginant su pakilimo laiku atrodo taip pat. Kritimo laikas taip pat vadinamas „flyback“, kai signalas naudojamas kaip valymo generatorius. Grandinė veikia kaip osciliatorius ir išjungia kondensatoriaus įkrovimą ir iškrovimą. Žinoma, dažnį taip pat galite keisti, kaip dabartinį nustatymą pridėdami žoliapjovę. Viršutinė žoliapjovės pusė lieka prijungta prie maitinimo įtampos. Nors kitas žoliapjovės galas lieka neprijungtas, kaip ir konfigūracijoje.

[Minimali išėjimo įtampa, V] =

[Maksimali išėjimo įtampa, V] =

Rezistoriaus R4 varžos skaičiavimas

Rezistorius R4 turi atitikti du ryšius:

[Atsparumas R4, kOhm] > 1.1 * ([Maitinimo įtampa, V] - [Dinistoriaus išjungimo įtampa, V]) / [Laikymo srovė, mA]

Tai būtina, kad dinistorius ar jo analogas būtų saugiai užrakintas, kai kondensatorius išsikrauna.

Šis įkrovimo laikas yra didėjanti pjūklo veleno rampa, taip pat šlavimo laikas tam tikrose srityse. Rampos laikas priklauso nuo rezistoriaus ir kondensatoriaus verčių. Kritimo laikas yra laikas, reikalingas kondensatoriui išsikrauti per tranzistorių. Vakuuminio vamzdžio grandinė dešinėje yra dar vienas grandinės, išduodančios pjūklo danties bangos formą, pavyzdys. Ši grandinė buvo naudojama kaip šlavimo generatorius osciloskope ar kitame ekrane. Išvesties rampa arba slinkimo dalis naudojama elektronų pluoštui perkelti iš kairės į dešinę per ekraną, o grįžimo arba grįžimo dalis grąžina spindulį į pradinį tašką.

[Atsparumas R4, kOhm] Maitinimo įtampa, V] - [ Dinistoriaus atrakinimo įtampa, V]) / (1.1 * [Išleidimo srovė, mA])

Tai būtina, kad kondensatorius būtų įkrautas iki įtampos, reikalingos dinistoriui ar jo ekvivalentui atrakinti.

1,1 koeficientas pasirinktas sąlyginai iš noro gauti 10% rezervą.

Jei šios dvi sąlygos prieštarauja viena kitai, tai reiškia, kad šio tiristoriaus grandinės maitinimo įtampa parinkta per maža.

Ši grandinė naudojama kaip pavyzdys, norint parodyti vakuuminį vamzdelį, naudojamą kaip pjūklo generatorius, ir antrąjį valymo laiko keitimo būdą. Jungiklis naudojamas šlavimo laikui pakeisti, kaip ir kintamasis rezistorius naudojamas grandinėje virš jo.

Tai yra laiko matas, pagrįstas įtampos pokyčio dydžiu. Kitas svarbus aspektas yra tiesinės kondensatorių kilimo laiko dalies naudojimas. Tik pirmą kartą konstanta yra tiesinė rampa arba kokia nors linijinė. Kadangi kondensatorius gali krauti toliau, įkrovimo laikas vis lėtėja. Žinoma, pjūklo rampa yra tiesinė savo kilimo laiku. Tas pats pasakytina ir apie kondensatoriaus iškrovimo laiką. Kuo ilgesnis iškrovos laikas, tuo mažesnė bus linijinė iškrova.

Atsipalaidavimo osciliatoriaus dažnio skaičiavimas

Generatoriaus dažnis gali būti apytiksliai įvertintas remiantis toliau pateiktais svarstymais. Virpesių periodas yra lygus kondensatoriaus įkrovimo laiko iki dinistoriaus atrakinimo įtampos ir iškrovimo laiko sumai. Sutarėme manyti, kad kondensatorius išsikrauna akimirksniu. Taigi turime įvertinti įkrovimo laiką.

Ar galėtumėte man parodyti, kaip pasidaryti kintamo dažnio pjūklo osciliatorių? Pjūklo bangai būdingas teigiamas tiesinės įtampos pasikeitimas kartu su staigiu kritimu iki nulio. Vienas iš būdų sukurti pjūklo danties paviršių yra lėtai įkrauti kondensatorių per nuolatinės srovės šaltinį, o tada greitai iškrauti kondensatorių, sutrumpinant jį.

Kartojant šį procesą, susidaro pjūklo banga. Tačiau nuolatinės srovės tiekimas gali būti sudėtingas, ypač jei norite juos pritaikyti. Vietoj nuolatinės srovės šaltinio dažnai naudojamas fiksuotas rezistorius, kuris apriboja dangtelio įkrovimo srovę. Tačiau įkrovimo kondensatoriaus įtampa naudojant fiksuotą rezistorių nėra tiesinė. Tačiau pasirinkę kreivės atkarpą, kuri yra daugiau ar mažiau tiesinė, kaip rodo raudonos punktyrinės linijos, galime sukurti pseudopilą. 555 laikmatis yra stabilus generatorius, kuris įkrauna ir iškrauna kondensatorių.

Antras variantas: R1- 1 kOhm, R2, R3- 200 omų, R4- žoliapjovė 3 kOhm (nustatyta 2,5 kOhm), Maitinimo įtampa– 12 V. Tranzistoriai- KT502, KT503.

Generatoriaus apkrovos reikalavimai

Minėti relaksacijos generatoriai gali veikti esant didelės įėjimo varžos apkrovai, kad išėjimo srovė nepaveiktų kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo proceso.

Ne tobula, bet pakankamai tinka daugumai elektronikos. Tada bangos forma buferizuojama ir kondicionuojama. Dažnių bankas keičia dažnį, o bangos formos valdiklis sureguliuoja bangą taip, kad bangos formos viršus ir apačia nebūtų nukirpti.

Linijinė rampos banga gali būti generuojama naudojant skaitmeninį skaitiklį su svertiniais išėjimais. Pažvelkite į pjūklo generatorių 3 paveiksle. Ar jis atrodo kaip numeris 3? Šios srovės sumuojamos neinvertuojančiame operacinės stiprintuvo ir išvesties mazge kaip įtampa.

[Atsparumas apkrovai, kOhm] >> [Rezistoriaus R4 varža, kOhm]

RAMPOS ĮTAMPOS GENERATORIAUS- tiesiškai kintančios įtampos (srovės) generatorius, elektroninis prietaisas, generuojantis periodiškai įtampos (srovės) svyravimai pjūklo formos. Pagrindinis GPS paskirtis – valdyti spindulio laiko srautą įrenginiuose, kuriuose naudojami katodinių spindulių vamzdžiai. G.p.n. Jie taip pat naudojami įrenginiuose, skirtuose lyginti įtampą, laiko vėlavimą ir impulsų plėtimąsi. Norint gauti pjūklo įtampą, naudojamas kondensatoriaus įkrovimo (iškrovimo) procesas grandinėje su didele laiko konstanta. Paprasčiausias G. p.n. (1 pav., a) susideda iš RC integracinė grandinė ir tranzistorius, atliekantis periodiškai valdomo jungiklio funkcijas. impulsai. Jei nėra impulsų, tranzistorius yra prisotintas (atviras) ir turi mažą kolektoriaus - emiterio, kondensatoriaus sekcijos varžą. SU iškrautas (1 pav., b). Kai taikomas perjungimo impulsas, tranzistorius išjungiamas, o kondensatorius įkraunamas iš maitinimo šaltinio su įtampa - E k- tiesioginis (darbinis) insultas. Išėjimo įtampa G.p.n., pašalinta iš kondensatoriaus SU, keičiasi įstatymu. Pasibaigus perjungimo impulsui, tranzistorius atrakinamas ir kondensatorius SU greitai išsikrauna (atbuline eiga) per mažos varžos emiterį – kolektorių. Pagrindinis G.p.n. charakteristikos: pjūklo įtampos amplitudė, koeficientas. netiesiškumas ir koeficientas naudojant maitinimo įtampą. Kai šioje schemoje

Judėjimo į priekį trukmė T p ir pjūklo įtampos dažnį lemia perjungimo impulsų trukmė ir dažnis.

Paprasčiausio G. p.n trūkumas. yra mažas k E esant žemai Reikalingos e vertės yra 0,0140,1 diapazone, o mažiausios vertės yra palyginimo ir vėlinimo įrenginiams. Pjūklo įtampos netiesiškumas einant į priekį atsiranda dėl įkrovimo srovės sumažėjimo dėl įtampos skirtumo sumažėjimo. Apytikslis įkrovimo srovės pastovumas pasiekiamas į įkrovimo grandinę įtraukus netiesinį srovę stabilizuojantį dviejų gnybtų tinklą (su tranzistorių arba vakuuminį vamzdelį). Tokiame G. p.n. Ir . G. p.n. su teigiama Pagal įtampos grįžtamąjį ryšį išėjimo pjūklo įtampa tiekiama į įkrovimo grandinę kaip kompensuojanti emf. Šiuo atveju įkrovimo srovė yra beveik pastovi, o tai suteikia reikšmes 1 ir = 0,0140,02. G.p.n. naudojamas nuskaitymui katodinių spindulių vamzdeliuose su elektros magnetais. sijos įlinkis. Norint gauti linijinį įlinkį, būtinas tiesinis srovės pokytis nukreipimo ritėse. Supaprastintai ekvivalentinei ritės grandinei (2 pav., a) srovės tiesiškumo sąlyga yra tenkinama, kai ritės gnybtams įjungiama trapecijos formos įtampa. Šis trapecijos formos įtempis (2 pav., b) galima gauti Valstybiniame edukologijos ir mokslo universitete. prijungus prie įkrovimo grandinės jis pridės. pasipriešinimas R d (parodyta 1 pav., A punktyras). Nukreipimo ritės sunaudoja dideles sroves, todėl trapecijos formos įtampos generatorius papildomas galios stiprintuvu.

Relaksacijos generatoriaus veikimo principas pagrįstas tuo, kad per rezistorių kondensatorius įkraunamas iki tam tikros įtampos. Pasiekus reikiamą įtampą, valdymo elementas atsidaro. Kondensatorius iškraunamas per kitą rezistorių iki įtampos, kuriai esant valdymo elementas užsidaro. Taigi kondensatoriaus įtampa didėja pagal eksponentinį dėsnį, tada mažėja pagal eksponentinį dėsnį.

Daugiau apie tai, kaip kondensatorius įkraunamas ir iškraunamas per rezistorių, galite perskaityti spustelėję nuorodą.