Генератори лінійно-змшної напруги

Вивчивши та опрацювавши даний розділ, студенти повинні вказати основні компоненти генератора лінійно змінної напруги та пояснити його роботу. Знати призначення коленого компонента та її вплив на вихідну напру­гу. Вміти розраховувати та вибирати основні елементи пристрою.

Ключові терміни та поняття:

генератор лінійно-змінної напруги, джерело опорної напруги, поро-говий елемент, мультивібратор, операційний підсилювач, інтегра­тор, суматор, меандр

Генератори лінійно-змінної напруги (ГЛЗН) — пристрої електроніки, які забезпечують формування тиюподібної напру­ги, їх робота базується на використати процесу заряду-розря-ду конденсатора постійною напругою.

ГЛЗН структурно складаються з трьох основних компонентів: & джерела опорної напруги (ДОН), * інтегратора (ПІТ) та слабкострумного електронного ключа (СЕК) з Ф пороговим елементом (НЕ) для його керування (рис. 63, а).

На вхід ІНТ подається від ДОН постійна напруга U_on1, під впли­вом якої напруга на його виході «глзн лінійно зростає до значення, яке визначає напруга U_oн2, що подається на інвертувальний вхід ПЕ, не-інвертувальний вхід якого під'єднаний до виходу інтегратора. Якщо U_on2, то на виході ПЕ з'являється додатне значення вихідної напруги, яка відкриває СЕК. При цьому СЕК закорочує конденсатор інтегратора і відбувається його розряд, а напруга на виході ГЛЗН спа­дає до нуля. Часові діаграми напруг, що пояснюють роботу ГЛЗН, по­казані на рис. 63, б.

Схемну реалізацію ГЛЗН з використанням операційних підсилю­вачів показано на рис. 64. Тут ДОН виконується на резисторах R₂, R₃ і стабілітронах VD1, VD2. Інтегратор реалізований на операційному підсилювачі DA2, резисторах R₄, R₅ і конденсаторі С₂. Для слабкост-румного ЕК використано уніполярний транзистор із ізольованим за­твором VT\.

Пороговий елемент виконано на операційному підсилювачі DAX (компараторі), діоді VD3 та часозадавальній ланці R₁-C₁. Параметри ланки R\-C₁ розраховують за сталою часу розряду конденсатора С₂ через опір відкритого каналу транзистора VTX, який дорівнює R_кан 10 Ом, тобто 1,2R₁C₁ = R_канC₂. Коефіцієнт 1,2 забезпечує повне розряджання конденсатора С₂ незалежно від розкиду параметрів транзистора. Зна­чення опору R₁ переважно приймають таким, що дорівнює 10 кОм.

В системах перетворення параметрів використовується схема ГЛЗН (рис.65,а), в якій використано два додатних зворотних зв'язки — від генератора та від компаратора.

Нехай в момент подання напруги живлення на виході компаратора напруга має додатне значення . При цьому VD1 перехо­дить у відкритий стан і починає працювати інтегратор, який формує напругу (рис. 65,6). Одночасно починає наростати і напруга зво­ротного зв'язку . В момент часу, коли ця напруга зрівняються за величиною з опорною напругою U_o компаратор переми­кається і його вихідна напруга стає від'ємною . Відкриваєть­ся VD2 і інтегратор починає формувати лінійно-спадну напругу.

Для розрахунку ГЛЗН важливим є визначення максимальних зна­чень напруги Uглзн через параметри схеми. Для цього використову­ють рівність напруги u_зв.₃ із опорною напругою U_o в момент переми­кання компаратора. Так, для моменту часу t₂ отримуємо

а для моменту часу

З цих тотожностей отримуємо вирази для напруг ГЛЗН:

Схему ГЛЗН форми «меандр» показано на рис. 66, а, яка складаєть­ся з мультивібратора, інтегратора та інверт) вального суматора. Мульти­вібратор реалізовано на операційному підсилювачі DA1.

Інтегратор на операційному підсилювачі DA2 перетворює прямо­кутні вихідні імпульси мультивібратора в біполярну лінійно-змінну напругу форми «меандр». Опори резисторів R₅, R₆, вибирають за такими самими умовами, що й опір резистора R₃. Ємність конденсатора С₂ визначають за виразом , де T — період чередування імпульсів.

Для отримання уніполярної напруги форми «меандр» використо­вують інвертувальний суматор на операційному підсилювачі DA3. Враховуючи, що лінійно-змінна напруга на виході інтегратора коли­вається від .до а для забезпечення умов регулюван­ня розмах вихідної напруги повинен бути в межах від 0 до , то коефіцієнт підсилення суматора за напругою повинен дорівнювати К_u =-R₉/R₇=-0,5. Для забезпечення цієї умови до інвертувально-го входу DA3 через резистор R₈ подасться постійна напруга зміщення від від'ємного полюса джерела живлення.

При використанні операційного підсилювача DA3 з вхідними біполяр­ними транзисторами, опір резистора зворотного зв'язку R₉ = 10 кОм, а з вхідними уніполярними транзисторами — R₉ = 100 кОм.

Значення опорів вхідних резисторів суматора обчислюють за формулами

Номінали резисторів вибираються з ряду номінальних значень найближчих до обчислених.

ГЛЗН використовуються в системах розгортки електронно-проме­невих трубок (кінескопів), в системах перетворення фізичних параме­трів у електричні сигнали, тощо.

ПРИКЛАДИ ДО РОЗДІЛУ

Задача 10.1. Визначити ємність конденсатори часошдавальної ланки генератора лінійно-змінної напруги, якщо опір резистора цієї ланки 10 кОм, ємність конденсатора інтегратора 2нФ.

Розв'язок: Ємність конденсатора часозадавальноїланки визнача­ється з рівняння 1,2R₁ C₁= R_канС₂, де R_кан 10Ом — опір відкритого каналу польового транзистора.

Звідси визначаємо ємність конденсатора часозадавальноїлайки

Задача 10.2. Період регулювання широтно-імпульсного перетво­рювача Т = 100 мкс, опір резистора на інвертувальному вході інтегра­тора R = 10 кОм. Визначити ємність конденсатора ланки зворотного зв 'язку інтегратора.

Розв'язок: Ємність конденсатора ланки зворотного зв'язку інте­гратора дорівнює

Задача 10.3. Визначити межі, в яких змінюється напруга ГЛЗН, (рис. 66) якщо параметри ланки зворотного зв 'язку Щ =15 кОм,

R₄ =30 кОм, максимальні додатне і від'ємне значення вихідної на­пруги компаратора = 11,5 В, = -11,55 / опорна напру­га компаратора U ₀ =З В.

Розв 'язок: Межі, в яких змінюється напруга ГЛЗН визначаються максимальним додатним значенням напруги ГЛЗН

і максимальним від 'ємним значенням напруги ГЛЗН

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

5. Назвіть основні компоненти ГЛЗН.

6.Яка роль інтегратора в схемах ГЛЗН?

7.Для чого в схемах ГЛЗН використовують компаратори?

8.Якими параметрами ГЛЗН визначається частота «пилок»?

9.Поясніть принцип роботи генератора лінійно-змінної напруги.

10.За допомогою яких параметрів регулюють нахш напруги ГЛЗН?

11.Поясніть роботу ГЛЗН форми «меандр».

12.Які особливості розрахунку часозадавачьної ланки ГЛЗН?

ЗАДАЧІ НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ

10.1с. Генератор лінійно-змінної напруги (ГЛЗН) (рис. 64) містить ін­тегратор, в якого ємність конденсатора 5,1нФ. Визначити ємність конденсатора часозадавальної ланки ГЛЗН, якщо опір резистора цієї ланки 15 кОм.

(Відповідь: 2,83 пФ).

10.2с. Генератор лінійно-змінної напруги (ГЛЗН) містить інтегра­тор, в якого опір резистора на інвертувальному вході R = 20 кОм. Визначити ємність конденсатора ланки зворотного зв 'язку інтег­ратора, якщо період регулювання широтно-імпульсного перетворювача Т = 120мкс.

(Відповідь: 1,5 нФ).

10.3с. Визначити межі, в яких змінюється напруга ГЛЗН, якщо параметри ланки зворотного зв 'язку R₃ = 10 кОм, R₄ = 20 кОм, максимальні додатне і від 'ємне значення вихідної напруги компа­ратора = 12 В, =-12B опорна напруга компа­ратора U_o - 3,5 В.

(Відповідь: =11.25B =-0.75B)

10.4с. Визначити значення опорної напруги U_o ГЛЗН, якщо компара­тор реалізовано на базі ОП 154УД1, параметри ланки зворотного зв 'язку /?з =12 кОм, R₄ = 24 кОм, максимальне додатне значення

напруги =12,75 B.

(Відповідь: 4 В)

10.5с. ГЛЗН містить мультивібратор, в якого параметри часозада­вальної ланки відповідно дорівнюють R₁ = R₂ = 5 кОм, С = 50 нФ. Визначити період сигналу мультивібратора, якщо передатний коефіцієнт додатного зворотного зв 'язку К_u = 2.

(Відповідь: 0,55 мс).

Дата добавления: 2015-07-18