Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf

Рассчитаем

основные

параметры

пилообразного импульса £ / л ы

и

ov .

Будем полагать,

что

ключ

К

разомкнут

в

промежутке

0 <

t <

ta.

Так

как

при

t = 0

напряжение

uc — 0,

то

i c ( 0 ) = / c = - | -

При 1 — 1л,

напряжение

« с =

£ / 1 М ) значит

'с

Е-(1-К)ияи

(1Л)

=

—

R

Коэффициент

нелинейности

5 V =

i

c

i 0

) ^

( i a

)

=

^

f - (

\ - K ) .

(19.42)

Поскольку

при

A s d

ток

lc

практически

постоянен,

для расчета

амплитуды

UnK полагаем

Тогда

/с — lc — const.

1

'л

/с

,

Um

-

Г •

—-

с

,

lc^ dl-

с

или

иян

=

Е-^-.

(19.43)

можно получить, когда длительность (л

пилообразного

импульса

сравнима с постоянной времени RC заряда. Из-за нелинейных ис­

кажений в усилителе нельзя получить амплитуду

Поэтому

всегда выбирают /л < R С.

Соотношение (19.42) показывает, что даже

при большом коэф­

фициенте использования \ = 1 коэффициент

нелинейности Sv

весьма мал при К, близком к единице.

Принципиальная схема с положительной обратной связью вы­

полняется, как показано на рис. 19.18. Здесь

RK

С —

основная

зарядная цепь. Роль ключа К выполняет транзистор

Т\. В качест­

ве усилителя с коэффициентом усиления

A s s l

используется эмит-

точником для заряда емкости

С служит конденсатор

СБ большой

емкости. Диод Д служит для

отключения

источника

питания Ек

на время заряда конденсатора

С, а также

для быстрого заряда

с / с о =

ик\ М|Ш

подается иа базу транзистора Т2. Благодаря

его воздействию в

этом транзисторе протекают

токи /о2 и /к 2 ,. и транзистор Т2

тоже

открыт. На выходе создается

начальное напряжение

i / , 0 =

/ , 2 / ? s s / K 2 / ? s .

(19.44J

Конденсатор СБ заряжается

от

источника Ек

через

сопротивле-i

ние /?э и диод Д до начального

напряжения

UcB=E

= EK~

UM.

(19.45)

зу

Для формирования линейно изменяющегося

напряжения на ба­

транзистора

7Д подается

положительный/импульс

запуска, ко­

торый запирает

его. Тогда происходит заряд

конденсатора

С че­

рез

сопротивление RK, источником

которого служит

конденсатор

С Б

и дополнительно напряжение

ия

на выходе эмиттерного

пов­

цепи

RKC,

« А =

UcB -\- иэ.

Так как емкость

СБ

имеет

большую

величину

( С Б > С ) ,

то можно считать, что напряжение (УсБ

практически не меняется.

Вместе с тем по мере

заряда

емкости С растет

(по

абсолютной

величине) напряжение

на базе транзистора Т2,

а значит ток

/к >

и напряжение иэ.

Благодаря

этому

постепенно

увеличивается

(по

абсолютной величине) напряжение

иА.

а разность м л

— ис

под­

держивается примерно

постоянной,

что

обеспечивает

стабилиза­

цию

тока заряда

ic.

Можно показать, что предположение о постоянстве

напряжения

иа конденсаторе

С Б

оправдывается, если

На практике емкость

С Б выбирают из условия

Св = ( 5 н - 1 0 )

,

(19.46)

где К — коэффициент передачи эмиттерного

повторителя.

Основной источник питания Ек

отключается от схемы заряда из-

за запирания диода

Д. Действительно,.©

исходном состоянии

диод

Д открыт и имеет малое сопротивление ( / ? п р < А \ ) -

Поэтому

на-

•чальный потенциал в точке А

(на

эмиттере диода)

равен

Ек.

Как только запирается транзистор

Т\ и начинается

заряд емкости

С,

вследствие возрастания (по

абсолютной

величине)

напряжения

« э

увеличивается отрицательный

потенциал

в точке

А (|иА|

>ЕК),

привело бы к увеличению коэффициента нелинейности

lv.

После' окончания импульса запуска

отпирается транзистор Т\,

и конденсатор С через его выходное

сопротивление

А\э быстро

становления исходного

напряжения иК 1 мин на конденсаторе

С,

когда снизится до Ек

(по абсолютной величине) потенциал

в

Здесь для

стабилизации

тока

разряда

1с

используется

уси­

литель, между выходом и вхо­

дом

которого

включен

основ­

ной

конденсатор С, причем в

усилителе

происходит

измене­

ние

полярности

(фазы)

сигна­

Silt

ла

на противоположную.

Так

как

через

конденсатор

С пере­

менная

составляющая

напря-

Рис. 19.20. Функциональная схема

жения на

выходе

uaUx

в про-

генератора линейно изменяющегося^

напряжения с

отрицательной

гивофазе

снова

воздействует

обратной

связью.

на вход,

то при

указанном

денсатор С и сопротивление / ? П ы х ,

не ответвляясь во входную цепь.

В

исходном состоянии

ключ

К замкнут, и на входе усилителя

« вх =

0.

Источник питания,

имеющийся

внутри усилителя

(он не

показан

на схеме),

создает

на

выходе начальное напряжение

с/выхо,

которое будем считать положительным. Это напряжение

через замкнутый ключ

К заряжает конденсатор С до напряжения

Uco

=

с/В ых о.

Формирование пилообразного импульса на конденсаторе С и

выходе

усилителя осуществляется

при

разомкнутом ключе

К. В

денсатора С, причем он

стремится

перезарядиться

до

напряжения

Е. Обычно

длительность

(л

разомкнутого

состояния

ключа

К

та­

кова, что перезаряд не происходит.

Выясним, как в этой

схеме стабилизируется ток

разряда:

; C = = ^ = ^ L .

(19.47)

Из выражения

(19.47)

видно, что

для этого

необходимо,

чтобы

оставалось постоянным входное напряжение и в х .

Рассматривая

цепь обратной связи,

получим

и „ х = и в ы

х — и с .

(19.48)

При разряде

напряжение

« с

уменьшается.

Тогда

согласно

формуле

(19.48)

возрастает

н в х .

Воздействуя

на

усилитель,

оно

вызывает

появление усиленного сигнала на выходе:

Ивых =

С У В Ы Х 0 — Л"Ивх-

(19.49)

При достаточно большом коэффициенте усиления

К

напряжение

на выходе

и В ы х

уменьшается при разряде настолько,

что

почти

полностью

компенсирует

уменьшение и с .

В этом

случае,

разность

Ивых — и с ,

а значит входное

напряжение

и в х ,

остается

почти

по­

стоянным.

Однако полной стабилизации напряжения ивх

(и тока разряда

ic)

данная схема не обеспечивает, так как напряжение

иВ ых

изменя­

ется и компенсирует уменьшение

Ис только

при наличии

пере­

усиления К, тем чувствительнее схема к

изменению и в х .

При

достаточно

большом К весьма

слабый сигнал иВ х

обеспечивает

на выходе

такое напряжение

и В Ы х , которое практически

точно

следит за изменением « с . Это стабилизирует

почти

полностью ток