3.3. Генератор лінійно-змінюваної (пилкоподібної) напруги на операційному підсилювачі

Схема генератора пилкоподібної напруги на ОП зображена на рис. 3.11, часові діаграми його роботи – на рис. 3.12.

Рис. 3.11 Рис. 3.12

. (3.16)

Схема керується імпульсами позитивної полярності тривалістю . При відсутності імпульсів керування вихідна напруга . Напруга на неінвертуючому вході позитивна, на інвертуючому вході напруга прямо зміщеного діода, тому . Схема перебуває у цьому стані до приходу імпульсу запуску. Конденсатор заряджений до напруги . В момент часу надходить імпульс запуску, діод VD1 закривається, напруга між входами операційного підсилювача близька до 0, а тому напруга . Конденсатор С розряджається постійним струмом за законом

. (3.17)

Тривалість імпульсу запуску не може перевищувати величини t₀, за якої вихідна напруга досягне негативної напруги насичення . Величина t₀ обирається з умови:

(3.18)

Після закінчення імпульсу управління в момент t₂ діод VD1 відкривається і конденсатор заряджається через відкритий діод зі сталою часу .

Перехідний процес заряду конденсатора закінчується за час відновлення

. (3.19)

3.4. Компаратори

Компаратори призначені для порівняння двох значень напруги. Компаратори будуються на основі операційних підсилювачів з двома входами (інвертуючим та неінвертуючим) і з одиночним або парафазним цифровим виходом.

Позначення компаратора на схемах наведено на рис. 3.13, залежність вихідної напруги від вхідної зображена на рис. 3.14.

Рис. 3.13. Рис. 3.14

При на виході 3 – логічна “1”, на виході 4 – логічний “0”.

Час переключення не перевищує десятків наносекунд. Вихідні сигнали – цифрові в рівнях певної логіки. Функціональне позначення компараторів – СА .

3.5. Компаратори на інтегральному таймері (іт)

ІТ призначений для формування високостабільних часових інтервалів від мікросекунд до години.

Функціональна схема ІТ (рис. 3.15) включає дільник напруги , розрядний транзистор ; вихідні транзистори , , RS-тригер управління цими транзисторами; компаратори напруги , , один з входів кожного з них під’єднаний до дільника напруги, ЛУ – ланцюг установки, який задає час установки тригера в нульовий стан при вмиканні напруги живлення таймера.

Рис. 3.15

Призначення виводів: 1 - «земля» (загальний); 2 - для подачі імпульсу запуску; 3- вихід; 4 - вхід ланцюга установки; 5 - контроль рівня опорної напруги; 6 - не використовується; 7 - для підключення зовнішніх елементів, що задають тривалість часових інтервалів; 8 - для підключення позитивного полюсу напруги живлення.

3.5.1. Одновібратор на іт

Схема одновібратора на ІТ та його часові діаграми роботи зображені на рис. 3.16 та 3.17 відповідно.

Рис. 3.16 Рис. 3.17

При вмиканні напруги живлення, ланцюг установки формує одиничний імпульс, що встановлює тригер Т в нульовий стан. Вихідна напруга буде на рівні логічного нуля. Конденсатор розряджається через опір та відкритий транзистор . Напруга має рівень логічної одиниці. Вхідні напруги компараторів , , сигнали управління тригером відсутні і він перебуває у нульовому стані.

При надходженні імпульсу запуску рівня логічного нуля , вихідна напруга компаратора сягає рівня логічної одиниці та встановлює тригер в одиничний стан. Транзистори і закриваються, а - відкривається і вихідна напруга буде на рівні логічної одиниці.

Конденсатор заряджається через резистор від джерела живлення . Напруга на конденсаторі змінюється по закону:

. (3.20)

В момент часу (напруга досягає порогу 1).

;

;

; (3.21)

де – відносне значення порогової напруги, що визначається номіналами резисторів дільника.

Оптимальна величина , що забезпечує максимальний нахил напруги на в точці перетинання рівня , . З метою забезпечення стабільного значення , номінали резисторів обирають однаковими.

Тривалість імпульсу .

Величину резистора обирають з умови забезпечення розряду конденсатора до приходу наступного імпульсу запуску:

, (3.22)

де період імпульсів запуску.

Висока стабільність тривалості імпульсу на ІТ обумовлюється тим, що і заряд конденсатора , і порогова напруга забезпечується одним джерелом напруги. Отже відносне значення порогової напруги не залежить від напруги живлення.