3. Управляемые генераторы

Генератор на полевом транзисторе.В основу генератора (рис. 11.10) положен заряд конденсатора-постоянным током, кото­рый задается полевым транзисторомVT4. Скорость заряда конден­сатора определяется резисторомR10. Нарастающее напряжение подается на базу транзистора эмиттерного повторителя, выход ко­торого подключен к триггеру — транзисторыVT1 иVT2. Выходной сигнал триггера поступает на базу транзистораVT3 для сброса напряжения на конденсаторе.

В исходном состоянии транзисторы VT2 иVT3 закрыты. Как только напряжение на конденсаторе достигнет б В, срабатывает триггер и открывается транзисторVT3. Конденсатор разряжается через открытый транзистор. При уменьшении напряжения на кон­денсаторе до 1 В триггер возвращается в исходное состояние. На­чинается новый цикл заряда конденсатора.

Приведенные на схеме номиналы элементов позволяют регули­ровать частоту выходного сигнала от 15 до 30 кГц. Если поставить конденсатор емкостью 0,033 мкФ, то частота выходного сигнала рав­на 1 кГц.

Рис. 11.10 Рис. 11.11

Генератор сигнала треугольной формы на ОУ.В схеме рис. 11.11 на конденсатореС формируется сигнал треугольной фор­мы с амплитудой 0,6 В. Заряд и разряд конденсатора осуществля­ются выходным сигналом ОУ, который автоматически меняется в тот момент, когда напряжение на конденсаторе достигает порога открывания. Порог открывания устанавливается делителемR2 иR3. Частота следования выходного сигнала определяется выражени­емf=l/4R₁C. Для выравнивания наклонов фронта и спада выход­ного сигнала служит резисторR6.

Формирователь треугольного сигнала.Формирователь рис. 11.12 позволяет получить на выходе сигнал треугольной формы. Амплиту­да сигнала достигает 90% напряжения питания при достаточно вы­сокой линейности фронтов.

В основу формирователя положен принцип заряда и разряда конденсатора через генераторы тока, построенные на транзисторах. Коллекторные токи транзисторов определяются опорными напряже­ниями стабилитронов и эмиттерными резисторами. При отсутствии входного сигнала через транзисторы должны протекать равные токи. Если равенство токов не выполняется из-за разброса номиналов стабилитронов и резисторов, то следует подстроить резистор R4. Появление входного сигнала с амплитудой больше напряжения про­боя стабилитронов вызовет разбаланс коллекторных токов. Поло­жительная полуволна входного сигнала уменьшит ток транзистораVT2. Ток транзистораVT1 останется без изменения. Разностный коллекторный ток будет заряжать конденсатор. С приходом отри­цательной полуволны уменьшится коллекторный ток транзистораVT1. Ток транзистораVT2 установится номинальным. Конденсатор будет разряжаться током транзистораVT2. Если амплитуда вход­ного сигнала меньше напряжения питания, то наблюдается прямая зависимость между амплитудами входного и выходного сигналов, а если больше напряжения питания, то амплитуда выходного сиг­нала постоянна.

Емкость конденсатора рассчитывается по формуле С= 10³I/2fU_mах(мкФ), где I— ток транзистора;f— частота вход­ного сигнала;U_max — амплитуда выходного сигнала.

Рис. 11.12 Рис. 11.13 Рис. 11.14

Рис. 11.15

Широкодиапазонный генератор сигнала треугольной формы. Ге­нератор сигнала треугольной формы (рис. 11.13) позволяет полу­чить частоту от 0,01 Гц до 0,1 МГц. Выходной сигнал 20 В формируeтся на конденсатореС4 коллекторными токами транзисторовVT4, VT6. При заряде конденсатора транзисторыVT4 иVT5 откры­ты, а транзисторыVT3 иVT6 закрыты. Когда напряжение на кон-денсаторе возрастет до уровня, определяемого делителемR1 — R3 транзисторVT1 откроется. Следом за ним откроются транзисторыVT3 иVT6, которые закрывают транзисторыVT4 иVT5 Начнется процесс разряда конденсатора через транзисторVT6 По достиже­нии нижнего уровня откроется транзисторVT2. Этот процесс воз-вращает схему в первоначальное состояние. Вновь начинается заряд конденсатора. Частота выходного сигнала может линейно меняться с помощью резистораR5 с перекрытием в 20 раз. Для конденсатора емкостью 1 нФ и при R5 = 510 кОм частота равна 001 Гц

Формирователь ступенчатого сигнала.В исходном состоянии (рис. 11 14) конденсатор заряжен до напряжения питания Все тран­зисторы закрыты. Входной импульс положительной полярности от­крывает транзисторVT1. Через этот транзистор протекает ток ко­торый разряжает конденсатор. Напряжение на конденсаторе умень­шается. Второй входной импульс также разрядит конденсатор на дискретное значение напряжения. В результате этого каждый им­пульс будет ступеньками уменьшать напряжение на конденсаторе Как только напряжение на конденсаторе сравняется с напряжением на делителеR4, R5, открывается транзисторVT2 и наступает ре­лаксационный процесс в составном каскаде. ТранзисторыVT2 иVT3 открываются. Происходит процесс заряда конденсатора После этого начинается новый цикл разряда конденсатора.

Генератор трапецеидального сигнала с регулируемой длитель­ностью фронта.В основу генератора (рис. 11.15) положен мульти­вибратор который управляет работой токозадающих транзисторовVT3 иVT4. Когда транзисторVT2 открыт, через транзисторVT3 протекает зарядный ток конденсатораСЗ. Скорость нарастания на­пряжения на конденсаторе (или фронт выходного сигнала) зависит от зарядного тока, который регулируется резисторомR12 Макси­мальное напряжение на конденсаторе ограничено стабилитрономVD2. При переключении транзисторов мультивибратора в другое состояние начинается процесс разряда конденсатора. ТранзисторVT3 закрывается, а транзисторVT4 открывается. Разрядный ток транзистораVT4 регулируется с помощью резистораR15. Значение этого тока определяет спад выходного сигнала. Частота и скваж­ность выходного сигнала регулируются резисторамиR2 иR4. Гене­ратор может работать в широком диапазоне частот, вплоть до 1 МГц. При больших изменениях частоты выходного сигнала необ­ходимо менять номиналы емкостей конденсаторовС1 иС2.