3.4Триггер Шмита и дифференцирующая цепь.

В качестве порогового устройства выберем триггер Шмита с максимально зауженной петлей гистерезиса. Пороговые уровни триггера меняются за счет переменного сопротивления R2. К выходу триггера подключена дифференцирующая цепь для формирования коротких синхроимпульсов. Схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 8 – Триггер Шмита с дифференцирующей цепью на выходе

Пусть R3 = R4 = 5 кОм, R5 = 500 кОм, R6 = 400 кОм. Рассчитаем пороговые уровни срабатывания триггера при нулевом напряжении на втором входе. Коэффициенты передачи ПОС и ООС:

(3.8)

(3.9)

В таком случае пороговые уровни:

В (3.10)

При изменении напряжения на втором входе триггера пороговые уровни изменяются линейно в соответствии с формулой

, (3.11)

и при U_вх2 = 10 В составляют 10.2 и 9.75 В. Рассчитаем входной делитель, формирующий опорное напряжение таким образом, чтобы максимальное напряжение на входе 2 равнялось 10 В. Используем стандартное напряжение питания +15 В. Зададимся током делителя 1 мА. Тогда общее сопротивление делителя:

кОм (3.12)

Возьмем R1 = 5 кОм и R2 = 10 кОм. В таком случае падение напряжения на резисторе R2 будет равно 10 В.

Минимальная длительность импульсов на выходе триггера составляет 10 мкс. Постоянная времени дифференцирующей цепи должна быть гораздо меньше длительности импульса τ_д << 10 мкс. Пусть τ_д = 1 мкс, R7 = 5 кОм. Рассчитаем значение емкости:

пФ (3.13)

Для выделения импульсов положительной полярности используем описанный выше диод КД510А. При этом импульсы отрицательной полярности ограничиваются на уровне -0.7 В. Такие импульсы не влияют на работу схемы ГЛИН, поэтому не требуется специальных мер для их устранения.

Моделирование схемы для гармонических и прямоугольных входных сигналов в целом подтвердило результаты расчетов. Осциллограммы работы схемы представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Временные диаграммы работы схемы синхронизации и запуска при входном сигнале синусоидальной формы и амплитуды 1 мВ

4Фазоинвертор

В качестве фазоинвертора выберем каскад на операционном усилителе с инвертирующим входом и единичным усилением. Схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 10 – Схема фазоинвертора на ОУ

Выберем номиналы сопротивлений R1, R2 и R3 равными 10 кОм. В этом случае коэффициент усиления будет равен единице. Сопротивление R2 компенсирует аддитивную погрешность операционного усилителя.

5Оконечный каскад

5.1Требования к оконечному каскаду

В соответствии с заданием, оконечный каскад должен удовлетворять следующим параметрам. С учетом размеров экрана и чувствительности ЭЛТ амплитуда выходного напряжения должна быть не менее 250 В при амплитуде входного 5 В. Коэффициент усиления K = 50. Верхняя граничная частота не менее f_в = 350 кГц, нижняя частота не более f_н = 500 Гц. Каскад должен работать на симметричную нагрузку.

Учитывая представленные параметры, можно сформулировать следующие требования:

• Необходимо использовать высоковольтный транзистор, рассчитанный на большие перепады выходного напряжения;

• В то же время транзистор должен быть достаточно высокочастотным для обеспечения необходимого соотношения коэффициента усиления и верхней частоты;

• Необходимо обеспечить хорошую линейность усиления;

• Схема должна обладать хорошей термостабильностью.

Для оконечного каскада, с учетом изложенных требований, была выбрана схема дифференциального усилителя с полной симметрией плеч. Схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 11 – Схема оконечного каскада