6.2.6 Генератор управляемой частоты (гуч)

Особый интерес представляет генератор, частота следования импульсов которого управляется входным напряжением. Такой генератор может использоваться для преобразования аналоговых величин в цифровые. Принципиальная схема ГУЧ на операционных усилителях приведена на рис. 6.15.

а) б)

Рис. 6.15 Генератор управляемой частоты (ГУЧ):

а) – принципиальная схема; б) – временные диаграммы напряжений.

На операционном усилителе собран неинвертирующий компаратор с напряжениями переключения . Сопротивление, соответственно, когда при отрицательном выходном напряжении открывается диодVD1, интегрирование идет с малой постоянной времени . Длительность отрицательного импульса равна

. (6.20)

При положительном выходном напряжении диод VD1 закрыт, и интегрирование входного напряжения идет с большой постоянной времени . Напряжениеопределяется следующим уравнением

.

Длительность интервала равна

. (6.21)

Частота следования импульсов равна

. (6.22)

Частота следования импульсов, с некоторым приближением, пропорциональна входному напряжению.

6.3 Блокинг-генераторы

6.3.1 Однотактный автоколебательный блокинг-генератор

Блокинг-генераторы – это генераторы прямоугольных импульсов, построенные на усилителях с трансформаторной связью. Благодаря трансформаторной связи они могут формировать достаточно мощные импульсы. Используются блокинг-генераторы как оконечные каскады импульсных схем и в импульсных источниках питания. Принципиальная схема автоколебательного однотактного блокинг-генератора приведена на рис. 6.16,а, временные диаграммы на рис. 6.16,б.

а) б)

Рис. 6.16 Однотактный автоколебательный блокинг-генератор:

а) - принципиальная схема; б) – временные диаграммы напряжений

Работу схемы рассмотрим считая, что конденсатор С1 заряжен и минус его напряжения приложен к базе транзистора VT1. Транзистор VT1 закрыт, к первичной обмотке трансформатора W1 приложено нулевое напряжение. Переход база-эмиттер транзистора при обратном напряжении представляет большое сопротивление и не шунтирует цепь заряда конденсатора С1.

Конденсатор С1 перезаряжается по цепи Когда напряжение конденсатора станет положительным, начинает открываться транзистор, к обмоткеW1 прикладывается напряжение (плюсом к концу обмотки), плюс обмотки W2 прикладывается к базе транзистора, то есть существует положительная обратная связь, которая откроет транзистор полностью.

Сопротивление поэтому напряжение обмоткиW2 начинает заряжать конденсатор С1 отрицательным напряжением. Постоянная времени заряда меньше чем постоянная времени перезаряда. Когда напряжение база-эмиттер транзистора, равное, уменьшится до напряжения запирания, транзистор резко (за счет положительной обратной связи) закроется. Конденсатор С1 оказался заряжен отрицательным напряжением, транзистор закрыт. Процесс перезаряда повторяется.

Нагрузка обычно подключается к отдельной обмотке трансформатора, что обеспечивает ее потенциальную развязку от питания и согласование (путем выбора коэффициента трансформации) по уровню напряжения.

Длительность паузы определим, считая, что конденсатор заряжается примерно до напряжения, а отпирание транзистора происходит при перезаряде конденсатора до нулевого напряжения.

, отсюда

. (6.23)

Получить точное выражение для длительности импульса сложно из-за необходимости учета параметров трансформатора. Недостатком однотактного блокинг-генератора является то, что трансформатор работает при одной полярности напряжения, требует немагнитной прокладки и имеет завышенные габариты.