Ключові терміни та поняття:

* генератор лінійно-змінної напруги, ^х джерело опорної напруги, ^х пороговий елемент, * мультивібратор, ^х операційний підсилювач, ^х інтегратор, ^х суматор, ^х меандр

Генератори лінійно-змінної напруги (ГЛЗН) — пристрої електроніки, які забезпечують формування пилоподібної напру­ги, їх робота базується на використанні процесу заряду-розряду конденсатора постійною напругою.

ГЛЗН структурно складаються з трьох основних компонентів:

* джерела опорної напруги (ДОН), * інтегратора (ІНТ) та слабкострумного електронного ключа (СЕК) з * пороговим елементом (ПЕ) для його керування (рис. 63, а).

Рис. 63. Структурна схема ГЛНЗ (а) та часові діаграми напруги (б)

На вхід ІНТ подається від ДОН постійна напруга U_on1, під впли­вом якої напруга на його виході u_ГЛНЗ лінійно зростає до значення, яке визначає напруга U_on2, що подається на інвертувальний вхід ПЕ, не-інвертувальний вхід якого під'єднаний до виходу інтегратора. Якщо u_глзн ≥ U_on2, то на виході ПЕ з'являється додатне значення вихідної напруги, яка відкриває СЕК. При цьому СЕК закорочує конденсатор інтегратора і відбувається його розряд, а напруга на виході ГЛЗН спа­дає до нуля. Часові діаграми напруг, що пояснюють роботу ГЛЗН, по­казані на рис. 63, б.

Схемну реалізацію ГЛЗН з використанням операційних підсилю­вачів показано на рис. 64. Тут ДОН виконується на резисторах R₂, R3 і стабілітронах VD1, VD2. Інтегратор реалізований на операційному підсилювачі DA2, резисторах R._h R₅ і конденсаторі СУ Для слабкострумного ЕК використано уніполярний транзистор із ізольованим за­твором VT1.

Рис. 64. Схема генератора лінійно-змінної напруги

Пороговий елемент виконано на операційному підсилювачі DA1 (компараторі), діоді VD3 та часозадавальній ланці R₁-C₁. Параметри ланки R₁-С₁ розраховують за сталою часу розряду конденсатора С₂ через опір відкритого каналу транзистора VT1, який дорівнює Rкан ≈ 10 Ом, тобто 1,2R1,С1 = RканС2 Коефіцієнт 1,2 забезпечує повне розряджання конденсатора С₂ незалежно від розкиду параметрів транзистора. Зна­чення опору R1 переважно приймають таким, що дорівнює 10 кОм.

В системах перетворення параметрів використовується схема ГЛЗН (рис.65,а), в якій використано два додатних зворотних зв'язки — від генератора та від компаратора.

Рис. 65. Автогенераторний ГЛЗН (а) і його часові діаграми (б)

Нехай в момент подання напруги живлення на виході компаратора напруга має додатне значення u₁ = U⁺_ихмакс. При цьому VD1 перехо­дить у відкритий стан і починає працювати інтегратор, який формує напругу u_глзн (рис. 65,6). Одночасно починає наростати і напруга зво­ротного зв'язку u_зв.з В момент часу, коли ця напруга зрівняються за величиною з опорною напругою Uo (u_3B.З = U₀ ), компаратор переми­кається і його вихідна напруга стає від'ємною U-_{вих.макс}. Відкриваєть­ся VD2 і інтегратор починає формувати лінійно-спадну напругу.

Для розрахунку ГЛЗН важливим є визначення максимальних зна­чень напруги Uглзн через параметри схеми. Для цього використову­ють рівність напруги u_нл із опорною напругою U₀ в момент переми­кання компаратора. Так, для моменту часу t₂ отримуємо

а для моменту часу t₃

З цих тотожностей отримуємо вирази для напруги ГЛЗН:

Схему ГЛЗН форми «меандр» показано на рис. 66. а, яка складаєть­ся з мультивібратора, інтегратора та інвертyвального суматора. Мульти­вібратор реалізовано на операційному підсилювачі DA1.

Рис. 66. Схема генератора лінійно-змінної напруги форми «меандр» (а) та часові діаграми напруги на елементах генератора (б)

Інтегратор на операційному підсилювачі DA2 перетворює прямо­кутні вихідні імпульси мультивібратора в біполярну лінійно-змінну напругу форми «меандр». Опори резисторів R₅, R₆ вибирають за такими самими умовами, що й опір резистора R₃. Ємність конденсатора С₂ визна­чають за виразом C₂ = T / 4R5, де Т— період чередування імпульсів.

Для отримання уніполярної напруги форми «меандр» використо­вують інвертувальний суматор на операційному підсилювачі DA3. Враховуючи, що лінійно-змінна напруга на виході інтегратора коли­вається від U+вих.макс до U-вих макс а для забезпечення умов регулюван­ня розмах вихідної напруги повинен бути в межах від 0 до U+вихмакс то коефіцієнт підсилення суматора за напругою повинен дорівнювати K_u = -R₉/R₇ =-0,5. Для забезпечення цієї умови до інвертувального входу DA3 через резистор R₈ подається постійна напруга зміщення від від'ємного полюса джерела живлення.

При використанні операційного підсилювача DA3 з вхідними біполяр­ними транзисторами, опір резистора зворотного зв'язку R₉, = 10 кОм, а з вхідними уніполярними транзисторами — R₉ = 100 кОм.

Значення опорів вхідних резисторів суматора обчислюють за формулами

Номінали резисторів вибираються з ряду номінальних значень найближчих до обчислених.

ГЛЗН використовуються в системах розгортки електронно-проме­невих трубок (кінескопів), в системах перетворення фізичних параме­трів у електричні сигнали, тощо.