Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции / ЛЕКЦИЯ16_09нк

.pdf
Скачиваний:
49
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
204.38 Кб
Скачать

16 ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ. ГЕНЕРАТОР ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ (ГЛИН)

(Сост. Никонов А.В.)

Генераторы ИМПУЛЬСНЫХ сигналов создают периодическую последова-

тельность импульсов какой-либо формы (прямоугольной, треугольной и т. п.).

Первый типичный представитель этой группы генераторо

СИММЕТРИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР.

Обычно его схема строится на основе операционного усилителя. В его схеме реализован компаратор с ПОС – то есть имеющий передаточную характеристику

с петлёй гистерезиса относительно нуля, рисунок 16.1.

U УС R

C

-

выход

+

U ВЫХ

R 2

R 1

Рисунок 16.1 – Симметричный мультивибратор

Положительная обратная связь образована резистивным делителем R1,R2 с

коэффициетом передачи æ = R1/(R1 +R2).

За счёт этого на неинвертирующем входе ОУ образуется напряжение:

uНИ = UВЫХæ .

По инвертирующему входу включена времязадающая цепь RC.

Выходное напряжение ОУ заряжает конденсаторС через сопротивление

R, ИЛИ

конденсатор С перезаряжается через сопротивление R при изменении по-

лярности выходного напряжения ОУ.

Изменение напряжения на конденсаторе при перезаряде будет происходить

между значениями æU+ВЫХMAX и æUВЫХMAX .

При достижении указанных значений напряжения на конденсаторе, сраба-

тывает триггер Шмита и состояние его выхода меняется на противоположное,

рисунок 16.2.

U

 

+

ВЫХ

 

 

 

UВЫХMAX

 

 

tИ =tИ2

0

tИ =tИ1

t

 

 

-

UНИ

 

UВЫХMAX

 

 

 

 

+

 

 

æUВЫХMAX

0

 

t

 

 

-

UС

 

æUВЫХMAX

 

+

 

 

 

 

æUВЫХMAX

0

 

t

 

 

-

 

 

æUВЫХMAX

Рисунок 16.2 – Временные диаграммы работы симметричного мультивибрато-

ра

Обычно для ОУ равны между собой величины U+ВЫХMAX и UВЫХMAX.

Поэтому длительности импульса и паузывыходного сигнала такого муль-

тивибратора равны между собой:

tИ = tИ1 = tИ2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длительность

импульса и частота выходного сигналаопределяются

сле-

дующими выражениями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

R

ö

;

 

 

 

1

 

 

.

()

ç

 

1

÷

f

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

R

 

t И = t lnç1 + 2

2

÷

 

=

æ

 

ö

 

 

è

 

ø

 

 

 

ç

1 + 2

1

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t lnç

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

R2 ø

 

Выходной сигнал НЕСИММЕТРИЧНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА отлича-

ется от сигнала симметричного мультивибратора тем, что tИ1 ¹ tИ2 .

Для этого вместо одной ветви с сопротивлениемR делают две ветви с раз-

личными сопротивлениями R3 и R4, что обеспечивает НЕОДИНАКОВЫЕ ПОСТОЯННЫЕ ВРЕМЕНИ t в интервалы времени tИ1 и tИ2 (постоянные време-

ни t1 и t2).

Заряд и перезаряд конденсатораС через ветви с различными сопротивле-

ниями обеспечены наличием вентилей на диодахVD1 и VD2, рисунок 16.3. За

счёт этого длительность импульса и паузы не равны между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VD2

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UУС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

U ВЫХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

VD1

 

 

 

 

 

 

tИ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

выход

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

0

 

 

tИ2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U ВЫХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 16.3 – Несимметричный мультивибратор

Частота

 

следования импульсов несимметричного мультивибратора опреде-

ляется:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f =

1

=

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

()

 

t И 1 + t И 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент передачи цепи обратной связиæ выбирается из условия мак-

симально допустимого напряжения по дифференциальному входуОУ uВХ Д MAX.

При UВЫХMAX примерно равном напряжению питания ОУ UП, выбирают:

æ £ uВХ Д MAX/2UП .

()

Резисторы мультивибраторов выбирают из условия не превышения мак-

симального выходного тока ОУ IВЫХMAX.

Этот ток состоит из трёх составляющих: ток во внешнюю нагрузку, в резистивный делитель

обратной связи и в цепь обратной связи, заряжающей конденсатор:

 

æ

1

 

 

1

 

 

1 + c

ö

 

 

 

 

 

U

ç

 

 

 

 

÷

£

I

 

.

()

П ç

R

Н

+ R

+ R

+

R

÷

ВЫХMAX

 

 

 

è

 

1

 

2

 

 

ø

 

 

 

 

 

Кроме этого, соблюдают условие – величины сопротивлений R и R1 долж-

ны быть в 3–5 раз меньше, чем входное сопротивление ОУ это минимизирует

влияние ОУ на частоту генерации.

ВМЕСТО активного элемента на ОУ в генераторах различного типаможно использовать активный элемент на ДИСКРЕТНОЙ интегральной схеме. Такой

элемент выводится в линейный усилительный режим.

ЗАДАНИЕ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ элементов дискретных ИСпроводится раз-

личными способами, положительные и отрицательные стороны которых поясня-

ются рисунком 16.4 (величины сопротивлений указаны для ТТЛ ИС).

 

+Uп

&

&

1,2¸1,7В

&

 

 

1,9¸

Малая температурная стабильность и зависимость от нестабильности Uп

360¸

Лучший за счёт ООС по постоянному, но также уменьшается коэф-т усиления

&

Рекомендуется за счёт ФНЧ устраняется ООС по переменному току

Рисунок 16.4 – Задание рабочей точки элементов дискретной ИС

Оценочное значение коэффициента усиления по напряжению элементов ИС различных схемотехнических базисов следующие: КТТЛ » 26 дБ; КЭСЛ » 12 дБ;

ККМОП » 26 дБ.

Пример симметричного мультивибратора на ИС ТТЛприведён на рисун-

ке 16.5.

С DD1.2

DD1.1

& &

R - 390

DD1.3

&

 

 

 

f МГц

=

1 ,2

 

 

 

 

выход

C [ нФ ]

Рисунок 16.5 – Симметричный мультивибратор на дискретной ИС

На рисунке 16.5 элемент DD1.1 является линейным усилителем, конденса-

тор С образует цепь обратной связи, а элемент DD1.3 буферный (развязываю-

щий, согласующий) элемент.

Заменив в этой схеме конденсатор С на кварцевый резонатор, получим им-

пульсный генератор с очень малой нестабильностью частоты, примерно в ин-

тервале 10–5 – 10–6.

ГЕНЕРАТОР ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ(ГЛИН)

(также часто используется названиеГПН – генератор пилообразного напряжения)

формирует сигнал по форме очень близкий к прямой линииэто участок «пря-

мого хода».

Участок «обратного хода» сигнала много короче и зачастую нелинеен.

Основной параметр такого сигнала – коэффициент нелинейности:

e = U' ( 0 ) - U' ( t ПР ) ,

U' ( 0 )

где U’(0) и U’(tПР) скорость изменения напряжения во времени (производная).

Схема ГЛИН приведена на рисунке 16.6. Суть работы генератора: во время прямого хода интегратор на ОУ интегрирует напряжение батареи UO, формируя на выходе линейный сигнал;

за время обратного ходаимпульсный генератор разряжает конденсатор интегратора, замыкая электронный ключ.

 

 

 

u

 

 

tобр

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

Um

 

UО

R

0

 

 

 

 

 

 

 

-

tпр

 

 

t

 

выход

 

 

 

 

 

 

 

 

+

+

 

t

t

 

 

 

 

 

ò

UO

( t )dt

 

 

u( t ) = - 1

0

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 16.6 – Схема ГЛИН

 

 

 

Обратный ход линейно изменяющегося напряжения формируется за время tобр.

Это время действия импульсов с частотой следования fсл на ключ, через который конденсатор разряжается, а заряжается он во время отсутствия импульсов.

Входное опорное напряжение UО и постоянная времени t = RC определяют

мгновенное значение выходного напряжения.

Список использованных источников

3 Кликушин Ю.Н., Михайлов А.В. Электроника в приборостроении. Тексты лекций. - Омск: ОмГТУ, 2000.

7 Сергеев В.М. Электроника. Ч.1: Элементная база, аналоговые функциональ-

ные устройства: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 128 с.

Соседние файлы в папке Лекции