Генераторы пилообразного напряжения и тока. Триггеры
Параметры пилообразного напряжения (тока) Напряжением пилообразной формы (или линейно изменяющимся напряжением) называют импульсы, фронт которых содержит линейно изменяющийся во времени участок. Основными параметрами напряжения пилообразной формы (рис. 5. 1) являются: начальный уровень U 0, амплитуда Um, длительность прямого (рабочего) хода tпр, длительность обратного хода tобр, период повторения Т, средняя скорость прямого хода Кср = Um/tпр
Для оценки степени линейности рабочего участка напряжения пользуются понятием коэффициента нелинейности. - скорость изменения напряжения во время рабочего хода; Кмакс и Кмин соответственно максимальное и минимальное значения скорости.
Пилообразные напряжения (ПН) получают с помощью генераторов пилообразного напряжения (ГПН). ГПН применяются в осциллографах, схемах временной задержки импульсов, устройствах кодирования и декодирования сигналов. В осциллографах ПН подаются на горизонтально-отклоняющие пластины электроннолучевых трубок для создания временной линейной развертки на экране. Все способы получения ПН основаны на заряде или разряде конденсатора постоянным (или приблизительно постоянным) током. Изменения напряжения на выходах конденсатора С по сравнению с его начальным значением U 0 пропорционально накопленному заряду: где ток, заряжающий конденсатор постоянен, т. е. i = I 0, а изменение напряжения будет линейным uc = At, где A=I 0 /C скорость заряда конденсатора постоянна
Простейшим способом уменьшения коэффициента нелинейности Е является использование начального участка экспоненты. Но при этом уменьшается амплитуда ПН и ухудшается другой параметр – коэффициент использования источника питания. Для стабилизации тока заряда (или разряда) конденсатора и уменьшения коэффициента Е используются устройства с токостабилизирующим двухполюсником, в которых конденсатор заряжается через нелинейный элемент, обладающий высоким дифференциальным сопротивлением. ПН с высокой линейностью (малым Е) можно получить с помощью компенсационных ГПН, в которых для стабилизации зарядного тока используется компенсирующая э. д. с. , созданная при помощи усилителей с цепями положительной и отрицательной обратной связи.
Генератор пилообразного напряжения на транзисторе. Схема ГПН на транзисторе, работающая на запирание, представлена на рис. 5. 5.
1. 4. ГПН с отрицательной обратной связью по напряжению 1. 4. 1. Применение отрицательной обратной связи для линеаризации пилообразного напряжения. ГПН с отрицательной обратной связью, структурная схема которого приведена на рис. 5. 8, представляет собой интегрирующий операционный усилитель, в состав которого входят: интегрирующая цепь RC и однокаскадный усилитель постоянного тока. Работа схемы происходит следующим образом. В исходном состоянии ключ К замкнут. Конденсатор С заряжен до уровня UR 0, где UR 0 – выходное напряжение усилителя в исходном состоянии. После размыкания ключа К начинается процесс перезаряда конденсатора С от напряжения Е через резистор R и выход усилителя. Если бы потенциал правой обкладки конденсатора оставался неизменным, то перезаряд конденсатора проходил бы по экспоненциальному закону, как в простейшей ГПН. В рассматриваемой схеме благодаря действию емкостной отрицательной обратной связи происходит стабилизация перезарядного тока конденсатора. Действительно, по мере перезаряда конденсатора С ток ic будет уменьшаться напряжение на входе усилителя u 1=E-(ic+i 1)R при этом будет увеличиваться, а напряжение на выходе u 2 уменьшаться. Уменьшение напряжения u 2 будет препятствовать уменьшению тока перезаряда конденсатора С. Следовательно, в этом ГПН происходит компенсация изменения uc напряжением u 2, напряжение на входе усилителя u 1, а выходное напряжение u 2 падать по закону, близкому к линейному.
Получение пилообразного тока в отклоняющей катушке. Пилообразный ток используется для отклонения электронного луча магнитным полем в электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) с электромагнитным отклонением. Пилообразный ток получают с помощью генераторов пилообразного тока, которые в свою очередь используются для обеспечения линейной развертки на экранах различных индикаторов (дальность-скорость, дальность-высота), осциллографов и телевизоров.
Для линейной развертки необходимо, чтобы ток в катушке изменился во времени линейно: i=at, где а-коэффициент пропорциональности, который можно определить, зная длительность прямого хода tпр и амплитудное значение Im тока а=Im/tпр. Если ток в катушке изменяется по линейному закону (рис. 5. 18, а), то напряжение на катушке. Вид u. L и ur показан на рис. 5. 18. б, в.
Суммарное напряжение имеет трапецеидальную форму (рис. 5. 18, г). Т. о. , если ток в катушке изменяется по линейному закону, то напряжение на входе- трапецеидальное и наоборот для получения в катушке пилообразного тока к ней требуется приложить трапецеидальное напряжение. При построении генераторов пилообразного тока различают медленные и быстрые развертки.
При медленных развертках, когда скорость мала и u. L<<ur, можно пренебречь членом и подавать на катушку только линейно возрастающее напряжение В случаях быстрых разверток, когда скорость велика и u. L>>ur к катушке достаточно подвести перепад напряжения
При средней скорости изменения di/dt желательно подавать трапецеидальное напряжение, которое получают с помощью генераторов трапецеидального напряжения. Наличие паразитных емкостей в отклоняющих катушках искажает фронт напряжения uкат. Это приводит к искажению начала прямого хода пилообразного тока (развертки). Поэтому начальный участок развертки стараются не использовать (рис. 5. 19).
Скачать презентацию Генераторы пилообразного напряжения и тока Триггеры Параметры
5ВТП.01 2012 Презент Л5 ГПН ТГ Надежд.ppt