Генератор линейно изменяющегося напряжения

Генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) формирует линейно изменяющееся во времени напряжение (часто его просто называют пилообразным) и используется в различных устройствах (системах развертки электронно-лучевых трубок осциллографов и телевизоров, системах испытаний изделий на электрическую прочность, преобразователях аналог-код, тиристорных преобразователях, компараторах и т.д.). Такой генератор может быть реализован на различной элементной базе и по разнообразным схемам. Рассмотрим ГЛИН, основой которого служит одновибратор, выполненный на таймере.

Схема, представленная на рис. 3.6, позволяет рассматривать одновибратор как управляемый генератор пилообразного напряжения, если выходным считать вывод 7 таймера.

Для обеспечения высокой точности нарастания напряжения по линейному закону резистор R_t времязадающей цепи заменен генератором стабильного тока на транзисторе VT1. Это обеспечивает равномерный по времени заряд конденсатора С_t. Напряжение прямого хода, возникающее на выходе (вывод 7), будет представлять часть экспоненты заряда конденсатора от нуля до напряжения 2U_п/3 (рис. 3.7).

Таким образом формируется пилообразный импульс длительностью t_пр. Cкорость нарастания напряжения принято характеризовать крутизной S прямого хода, равно S = tga = U_С / t_пр. Так как напряжение на конденсаторе U_с = q_c / С_t, где q_c заряд, накапливаемый на конденсаторе С_t за время прямого хода, то

S = q_c / (С_t × t_пр). (3.8)

Рис. 3.6

Но отношение q_c/ t_пр = I_c – зарядный ток конденсатора. Если этот ток сделать постоянным, для чего и применяется генератор тока, то крутизна будет постоянной величиной:

S = I_c/ С_t. (3.9)

Для расчета генератора тока следует задаться крутизной прямого хода S и током зарядки конденсатора I_c, что позволяет определить емкость С_t конденсатора.

Рис. 3.7

Поскольку генератор стабильного тока является внешним элементом ГЛИН, необходимо рассчитать величины сопротивлений R₁, R₂, R₃. Принцип работы генератора базируется на практической неизменяемости тока коллектора при меняющемся на нем напряжении, если напряжение на базе будет поддерживаться постоянным. Исходя из напряжения питания U_п и обеспечивая выполнение условия I_кmax > I_c, выбираем транзистор желательно с большим коэффициентом передачи тока базы – β.

Рассчитаем ток базы

I_б = I_c / β. (3.10)

Тогда ток I_д делителя напряжения R1, R2 определяют приближенным равенством:

I_д =­ U_п / ( R1+ R2) » (5÷10) I_б. (3.11)

Из (3.11) определяют суммарное сопротивление делителя

R1+ R2 = U_п / (5÷10) I_б. (3.12)

Далее, задаваясь падением напряжения на R3 (величиной обратной связи по постоянному току), равным:

U_R3 = (0,1÷0,3)U_п = I_э·R3, где I_э = I_с(1 + β)/β, определяем величину сопротивления R3:

R3 = (0,1÷0,3)U_п·β/ I_с(1 + β). (3.13)

Следует отметить, что для напряжений питания меньших 10 В коэффициент берут равным 0,3, а для больших – 0,1. Полученное значение сопротивления округляют до ближайшего стандартного.

Падение напряжения на резисторе R1 можно определить из равенства U_R1 = I_д·R1 = U_R3 + U_бэ, откуда, учитывая падение на эмитерном переходе, равное U_бэ= 0,7 В, получаем:

R1= (U_R3 – 0,7) / I_д. (3.14)

Рассчитанное значение R1 округляется до ближайшего стандартного.

Значение сопротивления R2 вычисляется как разность суммарного сопротивления (3.12) и R1 с дальнейшим его округлением.

Контрольные вопросы

1. Что такое таймер и каково его назначение?

2. Перечислите, какие основные узлы и приборы содержит таймер?

3. Сколько выводов имеет микросхема таймера КР1006ВИ1 и поясните назначение каждого из них?

4. Какими элементами внутренними или внешними определяется время выдержки?

5. Какие процессы лежат в основе временной задержки?

6. Зависит ли длительность интервала от напряжения питания?

7. Каков диапазон напряжения питания таймера КР1006В1 для устойчивой работы?

8. Как построить схему автоколебательного мультивибратора на таймере?

9. Как обеспечить симметричные колебания выходного напряжения со скважностью q = 2?

10. Запишите формулы, по которым подсчитывается время заряда и разряда внешнего времязадающего конденсатора?

11. По каким формулам можно определить период и частоту прямоугольных колебаний, генерируемых мультивибратором на таймере?

12. Какой из выходов таймера считается низкоомным, а какой высокоомным?

13. Как организовать работу таймера в режиме одновибратора?

14. Расскажите принцип работы одновибратора на таймере.

15. По какой формуле определяется длительность формируемого импульса?

16. Что скрывается за аббревиатурой ГЛИН?

17. С какого вывода таймера снимается линейно растущий сигнал?

18. Какие мероприятия необходимо осуществить, чтобы обеспечить высокую линейность формируемого пилообразного импульса?

19. Чем определяется время прямого хода t_пр в пилообразном импульсе?

Литература к главе 3

1. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. – М.: Радио и связь, 1985. – 304 с.: ил.

2. Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. – М.: Радио и связь, 1991. – 160 с.: ил.

3. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 7 / Под ред. А.В. Нефедова. – М.: ИП РадиоСофт, 1998. – 640 с.: ил.

4. Коломбет Е.А Таймеры. – М.: Радио и связь, 1983.– 128 с.: ил.

5. Коломбет Е.А., Юркович К., Зодл Я. Применение аналоговых микросхем. – М.: Радио и связь, 1990. – 320 с.: ил.

6. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника / Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Радио и связь, 1996.
– 768 с.: ил.

7. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги: Справочник
/ Под ред. Б.Л. Перельман, В.И. Шевелев. – М.: "НТЦ Микротех", 1998.
– 376 с.

8. Применение интегральных микросхем: Практическое руководство. В 2 кн. Кн. 1; Пер. с англ. / Под ред. А. Уильямса. – М.: Мир, 1987.
– 432 с.: ил.

9. Пухальский Г.И. Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990.

10. Тули М. Карманный справочник по электронике: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1993. –176 с.: ил.

1⁾ По некоторым источникам [Таймеры. Коломбет Е.А.], допустимый ток до 200 мА. стр. 16.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 904; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!