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.