Лабораторная работа 8 Исследование генераторов линейно изменяющегося напряжения Теоретическое введение.
Генераторы линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения (ГЛИН) применяют для развертки электронного луча в электроннолучевых трубках телевизионных, осциллографических и радиолокационных устройств, а также в схемах сравнения для задержки импульсов во времени и т. п.
ГЛИН могут работать в режиме самовозбуждения и в ждущем режиме, когда период повторения пилообразного напряжения определяется запускающими импульсами. Режим самовозбуждения применяют, например, для получения непрерывной развертки в осциллографах, а ждущий режим - для получения ждущей развертки.
Напряжением пилообразной формы называется напряжение, которое в течение определенного времени нарастает или убывает пропорционально времени (линейно), а затем быстро возвращается к исходному уровню. Пилообразное напряжение может быть линейно нарастающим (рис. 26) или линейно падающим (рис. 27).
Рис. 26 – Линейно изменяющееся нарастающее напряжение
Рис. 27 – Линейно изменяющееся падающее напряжение
Пилообразное напряжение характеризуется длительностью прямого или рабочего хода tр.х.в течении которого напряжение изменяется линейно; длительностью обратного хода tо.х., в течении которого напряжение обычно изменяется по экспоненте, и амплитудой Umax.
Принцип получения пилообразного напряжения заключается в медленном заряде (или разряде) кондера через большое сопротивление во время прямого хода и в быстром его разряде (или заряде) через малое сопротивление во время обратного хода. В упрощенном виде это показано на рисунке 28.
Рис. 28 – Принцип получения пилообразного напряжения
Кондер С заряжается при разомкнутом ключе К через резик Rз, а разряжается при замкнутом ключе К через резик Rр.
Такая схема не позволяет получить напряжения высокой линейности, поскольку повышение напряжения на кондере уменьшает зарядный ток. Для получения линейного напряжения кондер необходимо заряжать постоянным во все время заряда током. Поэтому смотрим на схему рис.29:
Рис. 29 – Генератор пилообразного напряжения на транзисторах
Электронный ключ собран на транзисторе VT1 и управляется импульсами положительной полярности, транзистор VT2 - эмиттерный повторитель - является следящей связью. В исходном состоянии, когда на входе отсутствует прямоугольный импульс (рис. 30), транзистор VT1 закрыт и кондер С3 заряжается. Ток заряда все время остается постоянным, т. к. напряжение на верхнем выводе R2 следит за напряжением на кондере С3 на его нижнем выводе. Диод VD1 закроется и в течение всего времени дальнейшего формирования линейного нарастания напряжения будет закрыт. Формируется рабочий ход пилообразного напряжения.
Рис. 30 – Формирование прямого и обратного хода
При воздействии входного импульса транзистор VT1 открывается и конденсатор С3 быстро через него разряжается. Формируется обратный ход пилообразного напряжения. В это время кондер С2 подзаряжается до своего первоначального значения.
Порядок выполнения работы:
Собрать схему генератора линейно изменяющегося напряжения, изображенную на рисунке 31 (lab/8/1.ewb)
Рис. 31 – генератор линейно изменяющегося напряжения на биполярном транзисторе.
Проверить значения параметров элементов в соответствии со схемой
Проверить параметры функционального генератора в соответствии с рисунком 31
Включить схему
Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки. На экране можно наблюдать изменение выходного сигнала (Рис. 31).
Изменяя параметры схемы (табл. 5) наблюдать за изменением выходного напряжения.
Табл. 5
R1 |
R2 |
C1 |
C2 |
1…10кОм |
50…1000 Ом |
0,5…2мкФ |
1…10мкФ |
С каждым номиналом выполните по 4 измерения и зарисуйте осциллограммы, оформите в виде таблицы, например табл.6:
Табл. 6
-
R1, кОм
осциллограммы
1
3
Собрать схему генератора линейно изменяющегося напряжения, изображенную на рисунке 32 (lab/8/2.ewb)
Рис. 32 – Генератор линейно изменяющегося напряжения на логическом элементе И-НЕ
Повторить пункты 2-6 для данной схемы
Собрать схему генератора линейно изменяющегося напряжения, изображенную на рис. 33 (lab/8/3.ewb)
Рис. 33 – Генератор линейно изменяющегося напряжения на операционном усилителе
10. Повторить пункты 2-6 для данной схемы
Сделать вывод.
Контрольные вопросы и задания.
1. Что такое линейно изменяющееся напряжение? Какие типы ГЛИН вам известны?
2. Расскажите об области применения линейно изменяющегося напряжения.
3. Перечислите основные параметры линейно изменяющегося напряжения.
4. Как определить коэффициент использования напряжения источника питания?
5. Расскажите о принципе работы ГЛИН, сипользуя единую эквивалентную схему.
6. Нарисуйте схему ГЛИН на биполярном транзисторе. Опишите принцип ее работы.
7. Нарисуйте схему ГЛИН на логическом элементе И-НЕ. Опишите принцип ее работы.
8. Нарисуйте схему ГЛИН на операционном усилителе. Опишите принцип ее работы.