ГЕНЕРАТОРИ НА ИМПУЛСНИ СИГНАЛИ
Най-често срещаните генератори са правоъгълни и линейно променящи се (трионообразни) импулси на напрежение.
Генераторите на импулсни сигнали (генератори на импулси) могат да работят в един от трите режима: автоколебане, изчакване и синхронизация.
В автоколебателен режим генераторите непрекъснато формират импулсни сигнали без външно въздействие. В режим на готовност генераторите генерират импулсен сигнал само при постъпване на външен (задействащ) сигнал. В режим на синхронизация генераторите генерират импулси на напрежение, чиято честота е равна или кратна на честотата на синхронизиращия сигнал.
Генераторите на правоъгълни вълнисе разделят на мултивибратори и блокиращи генератори. И двата могат да работят както в режим на автоколебане, така и в режим на готовност.
Самосцилаторните мултивибраторимогат да бъдат изградени върху дискретни, логически елементи или операционни усилватели. Самоосцилиращ мултивибратор, базиран на операционен усилвател, е показан на фиг. 18.12.
Фиг. 18.12. Самоосцилиращ мултивибратор на базата на OU
В тази схема с помощта на резистори R1 и R2 се въвежда положителна обратна връзка, която е необходимо условие за възникване на електрически трептения. В зависимост от изходното напрежение (което може да бъде равно на +Epit или -Epit, където Epit е захранващото напрежение на операционния усилвател), напрежението U+1 или напрежението U+2 се задава на неинвертиращия вход на операционния усилвател. Капацитетът C, включен във веригата за отрицателна обратна връзка, се презарежда с времеконстантатаτ=RC. Периодът на повторение на импулса T се определя от израза
.
Така този мултивибратор генерира правоъгълни импулси на напрежение.
Блокиращите генераторисе използват за генериране на мощниправоъгълни импулси с кратка продължителност (от части от микросекунда до части от милисекунда) и работен цикъл до няколко десетки хиляди. Основният елемент на такива генератори е импулсен трансформатор (фиг. 18.13).
Фиг. 18.13. Самоосцилиращ блокиращ генератор
Блокиращият осцилатор може да работи в режим на автоколебане, режим на готовност или синхронизация. По време на пауза (няма изходно напрежение), кондензаторът се презарежда по веригата E–R–W2 с времева константаτ1=RC. В момента, когато напрежението на кондензатора C (и следователно на основата на транзистора) стане равно на нула, транзисторът започва да се отваря (напуска режима на изключване), токът на колектора започва да тече, което предизвиква положителен сигнал за обратна връзка (чрез намотката на трансформатора W2), под въздействието на който транзисторът преминава в режим на насищане. В този случай кондензаторът C се зарежда през веригата W2–C - входното съпротивление на транзистораrinс времеконстантатаτ2=rin C. С увеличаване на напрежението в кондензатора C, базовият ток започва да намалява и в края на зареждането транзисторът излиза от насищане и се затваря. След това енергията, съхранена в индуктивността, се разрежда към товара. Отrin
Принципът на конструиране на LIN генераторите се основава на заряда на капацитета от постоянен ток. Основата на CLAY (фиг. 18.15) е капацитет, през който протича постоянен ток от източник на постоянен ток IT, поради което, когато ключовото устройство на KU е отворено, напрежението върху капацитета се определя от израза
, (заic=I=const), т.е. се променя линейно.
CLAY може да работи както в режим на готовност (Фиг. 18.15,a), така и в автоосцилиращ режим (Фиг. 18.15,b). ГЛИНА Врежимът на самоосцилиране генерира LIN редовно и за получаване на LIN в CLAY в режим на готовност е необходим външен импулс на напрежение Uin.
Ориз. 18.15. Линейни генератори на напрежение,
работещи в режим на готовност (а) и автоколебане (б).
Всички ГЛИНИ могат да бъдат разделени на три вида:
а) с интегрираща RC верига (фиг. 18.15);
б) с токостабилизираща двукрайна мрежа (фиг. 18.16);
в) с компенсираща обратна връзка (ОС) (фиг. 18.17).
Ориз. 18.16. CLAY на базата на транзисторен ключ
(с интегрираща RC верига)
До моментаt1транзисторният ключ е в режим на насищане, т.е. напрежениеUke, а оттам и напрежениеUout, са равни на нула. Когато се приложи импулс на блокиращо напрежение в моментаt1, транзисторът влиза в режим на прекъсване и капацитетът C се зарежда от източника Ek през резистора Rk, а напрежението върху капацитета се стреми към нивото Ek. В моментt2транзисторът отново влиза в режим на насищане и капацитетът се разрежда през ниското съпротивление на междината колектор-емитер на транзистора.
Помислете за принципа на изграждане на глинена линия с токостабилизираща двуполюсна мрежа, която осигурява протичането на постоянен ток през нея, независимо от приложеното напрежение (фиг. 18.17). Най-простият елемент за стабилизиране на тока е транзистор. При постоянен базов ток (напримерibe), дори при значително намаляване на напрежениетоuekмежду емитера и колектора (например от U2 до U1), колекторният ток на транзистора леко намалява.
Фиг. 18.17. CLAY с токостабилизиращ двуполюсник
Недостатъкът на тази схема е, че когато е свързан към изхода (т.е. към капацитет C), съпротивлениетонатоварването изкривява линейността на изходното напрежение.
Помислете за CLAY с компенсираща ОС (базирана на ОС) (фиг. 18.18). В моментаt1ключътKсе отваря и се извършва движение напред, а в моментаt2ключът се затваря, капацитетътCсе разрежда и на изхода се задава нулево напрежение. КонтейнерътCсе зарежда от постоянен ток, което означава, че напрежението върху него (както и напрежениетоUout) се променя по линеен закон (фиг. 18.18,b). Компенсиращото напрежениеUкповтаря напрежението върху капацитетаUc, когато ключът се отвори и капацитетът се зарежда от източникаU. Тъй като компенсиращото напрежение се включва обратно на напрежението върху капацитета, напрежението, приложено към резистораR, винаги е постоянно и равно наU.
Ориз. 18.18. ГЛИНА с компенсираща обратна връзка
Токът, протичащ през резистораRсе определя от израза
Ако OC е близък до идеалния, (К→ ∞,Uin→ 0,i–→ 0), тогаваiR=E/R=const. Тогава изходното напрежение се дава от
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. електроника. – М.: Висше училище. 1991 г.
2. Ибрахим К.Ф. Основи на електронните технологии. Схема. системи. – М.: Мир. 2001 г.
3. Лачин В.И., Савелов Н.С. електроника. - М .: Ростов на Дон, "Феникс". 2001 г.
4. Осадчий Ю.Ф. Аналогова и цифрова схемотехника. – М.: Пряка линия. 1999 г.
5. Прянишников V.A. Електроника: Курс от лекции. - Санкт Петербург: Crown-print. 1998 г.
6. Soklof S. Аналогови интегрални схеми: Per. от английски. – М.: Мир. 1988 г.