11.9. Формирование пилообразных сигналов

Схема формирователя пилообразных колебаний изображена; на рис. 11.9. Иногда такую схему называют зарядно-разрядной., так как в ней периодически происходят заряд и разряд выход­ного конденсатора С₁, включенного между коллектором и эмит­тером. Вместо n — р — n-транзистора можно использовать р — n — р-транзистор или электронную лампу.

Рис. 11.9. Схема формирователя пилообразного напряжения.

Так как между эмиттером и базой транзистора нет напря­жения смещения, транзистор находится в закрытом состоянии. В это время конденсатор С₁ заряжается, причем зарядный ток протекает в направлении, указанном на рис. 11.9 сплошной стрелкой. В результате происходит постепенное нарастание на-лряжения между коллектором и землей, кото|рое и образует рабочую часть выходного пилообразного напряжения. Началь­ный участок этого напряжения (до нескольких процентов мак­симальной величины) практически линейный. При существенно большей величине зарядного напряжения конденсатора даль­нейший его заряд происходит по экспоненциальному закону.

Разряд конденсатора начинается в момент открывания тран­зистора путем подачи на его базу положительного сигнала. Та­кие сигналы могут представлять собой положительные импуль­сы, вырабатываемые релаксационным генератором. При воздей­ствии положительных импульсов на базу напряжение на базе относительно эмиттера становится положительным и его дейст­вие эквивалентно действию прямого смещения транзистора n — р — n-типа. В результате транзистор открывается и шунтиру­ет конденсатор С_ь и начинается разряд конденсатора через не­большое сопротивление транзистора в направлении, показанном на схеме штриховой стрелкой. Выходное напряжение при этом резко спадает, завершая один цикл формирования пилообразно­го напряжения. Когда входной импульс заканчивается (или сиг­нал с релаксационного генератора становится отрицательным), транзистор опять закрывается и конденсатор начинает заря­жаться, формируя новый цикл пилообразного напряжения. За­ряд конденсатора осуществляется через последовательно соеди­ненные резисторы R₂ и Rz, сопротивление которых значительно больше сопротивления открытого и обычно насыщенного тран­зистора. Поэтому постоянная времени заряда конденсатора значительно больше постоянной времени разряда. Постоянная времени цепи разряда определяется величиной емкости конден­сатора С₁ и малым сопротивлением открытого транзистора.

Переменный резистор R₃ позволяет изменять постоянную вре­мени цепи заряда и, следовательно, регулировать амплитуду выходного пилообразного напряжения. В схемах вертикальной развертки осциллографов, телевизионных приемников и в дру­гих подобных схемах при помощи резистора R₃ регулируют раз­мер изображения по вертикали.

Мгновенное значение напряжения на конденсаторе опреде­ляется выражением

е_с = Е(1 — e^-t/RC), (11.7)

где е_с — мгновенное значение напряжения на конденсаторе в процессе заряда;

Е — напряжение источника, от которого осуществля­ется заряд;

е — основание натуральных логарифмов, равное 2,718;

С — емкость конденсатора, Ф;

t — время, с; R = R₂+R₃ — зарядное сопротивление, Ом.