3.3. Генератор линейно изменяющегося напряжения

Генераторы линейно изменяющегося напряжения (генераторы пилообразного напряжения) – это устройства, формирующие периодический импульсный сигнал в виде линейно нарастающего (спадающего) напряжения на интервале времени, близком к периоду следования импульсов. Примерный вид линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) приведен на временной диаграмме (рис.3.14).

Линейно изменяющееся напряжение (рис.3.14) характеризуется:

• максимальным (амплитудным) значением ;

• периодом Т;

• длительностью рабочего хода ;

• длительностью обратного хода ;

• коэффициентом нелинейности , (3.19)

где и – соответственно, скорости изменения напряжения в начале и конце рабочего хода (рис.3.14).

Рис.3.14

3.3.1. Простейший глин

Схема простейшего ГЛИН приведена на рис.3.15,а. Временные диаграммы, поясняющие его работу приведены на рис.3.15,б.

Пусть на интервале времени – напряжение управления и ток базы транзистора VT так же близок к нулю. Транзистор VT закрыт и конденсатор С заряжается током, проходящим по цепи: источник питания – резистор – конденсатор – общий провод схемы, и к моменту времени напряжение на конденсаторе и равное ему выходное напряжение достигают амплитудного значения .

В момент времени на выходе генератора импульсов (ГИ) появляется импульс и напряжение управления становится больше нуля ( ). Появляется ток базы транзистора VT. Транзистор открывается и конденсатор С разрежается через открытый транзистор до напряжения близкого к нулю ( ).

В момент времени импульс на выходе ГИ заканчивается. Ток базы транзистора VT прекращается и транзистор закрывается. Начинается уже рассмотренный процесс заряда конденсатора С. Напряжение на конденсаторе С изменяется согласно выражению:

, (3.20)

где – постоянная времени.

Определим коэффициент нелинейности напряжения на выходе ГЛИН. Рассмотрим интервал времени – . Момент времени соответствует началу рабочего хода, а момент времени – концу рабочего хода. Поэтому выражение (3.19) следует записать:

. (3.21)

а. б.

Рис.3.15

Поскольку напряжение на выходе ГЛИН равно напряжению на конденсаторе, то с учетом известного выражения , можно записать:

. (3.22)

Подставив (3.22) в (3.21) и домножив числитель и знаменатель на С получим:

. (3.23)

Ток конденсатора на интервале времени – равен току резистора :

, (3.24)

где – напряжение на резисторе . Поскольку , а , то, пренебрегая напряжением на транзисторе в режиме насыщения, подставив значения напряжения на конденсаторе в (3.24) получим:

, , (3.25)

где – амплитудное значение ЛИН. Подставив последние выражения в (3.23) определим коэффициент нелинейности через параметры элементов схемы.