Изменение скважности выходного напряжения

Как было показано в разд. 11.8.1, прямоугольное напряжение с переменной скважностью можно получить, сравнивая треугольное напряжение с постоянным опорным напряжением при помощи компаратора. Несколько сложнее получить несимметричным не только прямоугольное, но и треугольное напряжение (рис. 18.29).

Такие возможности предоставляет схема генератора, изображенная на рис. 18.28. если в ней уровни потенциалов V₁ и V₂ сделать различными. Тогда время нарастания треугольного напряжения и время его спада в пределах ± Uмакс составят

Если требуется нарушить симметрию выходного напряжения, не меняя его частоты, то величину одного потенциала можно уменьшать, одновременно увеличивая величину другого потенциала, с тем чтобы величина

Рис. 18.29. Диаграмма работы несимметричного функциональною генератора с коэффициентом заполнения импульсов t₁/T= 20%.

Рис. 18.30. Вспомогательная схема для получения переменного коэффициента заполнения импульсов функционального генератора.

оставалась постоянной. Это условие легко выполняется, если схему управления потенциалами V₁ и V₂ построить согласно рис. 18.30 [I8.2]. При этом для выходных потенциалов выполняется соотношение

в которое не входит коэффициент несимметрии . Подстановка этого выражения в формулу (18.15) дает частоту полученного сигнала

При помощи потенциометра R₄ можно регулировать скважность выходного сигнала; при этом величины t₁/Т и t₂/T могут изменяться в пределах от Rз/(2Rз + R₄) до (R₃+R₄)/(2R₃+R₄). При R₄=3Rз эти величины могут изменяться в пределах от 20 до 80%.

Рис. 18.31. Высокочастотный функциональный генератор.

18.4.3. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Реализовать схему интегратора, работающего на частоте порядка 100 кГц, сложно. На таких частотах для получения напряжения треугольной формы лучше использовать процесс заряда конденсатора и. его последующего разряда с помощью стабилизатора тока. Для этого в схеме, изображенной на рис. 18.31, ток, протекающий через конденсатор, реверсируется с помощью диодного моста, управляемого триггером Шмитта.

Когда напряжение на конденсаторе достигает верхнего порога срабатывания схемы триггера Шмитта, выходное напряжение компаратора принимает значение Uаmin. При этом диод D₄ открывается, а диод D₁ закрывается, в результате чего ток заряда конденсатора I₁ начинает течь не к конденсатору С, а к выходу компаратора. Одновременно закрывается диод D₃, и ток I₂, протекающий через диод D₂, начинает разряжать конденсатор С.

Когда треугольное напряжение на конденсаторе С достигает нижнего порога срабатывания схемы триггера Шмитта, его выходное напряжение принимает значение

Uaмакс. При этом диоды D₂ и D₄ опять закрываются. Ток I₂ будет течь через открытый диод D₃ K выходу компаратора, а ток I₁, протекая через открытый диод D₁, станет заряжать конденсатор. Таким образом, в любой период работы схемы не используемый в это время ток I₁ или I₂ замыкается на выход компаратора.

Уровни выходного напряжения триггера Шмитта Uamax и Uамин не обязательно должны быть симметричными относительно земли; они могут быть, например, согласованы с уровнями ТТЛ-серий. Следует только позаботиться о том, чтобы правильно переключался диодный мост. Для обеспечения его нормальной коммутации необходимо, чтобы пороги срабатывания триггера Шмитта лежали в диапазоне между значениями

Чтобы это условие выполнялось для любых уровней выходного напряжения, резистор R₁ нужно подключать не к точке нулевого потенциала, а к точке с потенциалом ½(Uaмакс + Uaмин). Это постоянное напряжение будет также накладываться на треугольное напряжение генератора.