3.3.2. Глин с фиксированным током заряда конденсатора

Для обеспечения близкого к нулю коэффициент нелинейности применяют ГЛИН с фиксированным током заряда конденсатора. Схема одного из вариантов такого ГЛИН приведена на рис.3.16,а.

+E_n

I_б

I_э2

U_RЭ

+

R_э

VD

U_VD

-

U_БЭ

VT2

I_б2

I_к.2

R₁

ΔI_б

u_вых

+

R_б

u_y

С

VT1

-

U_бэ

ΔU_бэ

б.

а.

Рис.3.16

В этом ГЛИН резистор схемы (рис.3.15,а) заменен устройством, формирующим неизменный ток, которое называют «генератор тока». Генератор тока (ГТ) в течение всего рабочего хода обеспечивается постоянный ток заряда конденсатора. В состав ГТ входят: транзистор VT₂, стабилитрон VD и резисторы и .

Стабилитрон VD и резистор образуют параметрический стабилизатор напряжения и поэтому напряжение на стабилитроне постоянно ( ). Для верхнего контура схемы рис.3.16,а можно записать:

. (3.26)

При расчете схемы рабочая точка на входной ВАХ транзистора VT₂ (рис.3.16,б) выбирается на почти вертикальном участке и в случае изменений тока базы на величину , изменение напряжения база-эмиттер пренебрежимо мало ( ). Следовательно, при работе схемы и с учетом (3.26) можно записать:

или . (3.27)

В качестве транзистора VT₂ выбирают транзистор с большим коэффициентом передачи тока базы ( ). Поэтому ток базы транзистора VT₂ много меньше тока коллектора и можно записать:

, (3.28)

т.е. ток коллектора примерно постоянен во время работы схемы и не зависит от ЭДС питания ( ) и напряжения на конденсаторе .

Поскольку ток конденсатора в начале и конце рабочего хода постоянен, то, согласно (3.23), коэффициент нелинейности .

Временные диаграммы, поясняющие работу схемы аналогичны временным диаграммам, приведены на рис.3.15,б и отличаются от них тем, что на интервалах рабочего хода напряжение на выходе схемы нарастает по линейному закону.

3.3.3. Глин, выполненный на основе интегратора

Схема ГЛИН выполненного на основе интегратора, приведена на рис.3.17. В состав схемы ГЛИН входят: операционный усилитель DA, резистор R₂ и конденсатор С, включенные по схеме инвертирующего интегратора, резистор R₁ и стабилитрон VD, включенные по схеме параметрического стабилизатора, аналоговый ключ DD (специализированная микросхема).

Рис.3.17

Рассмотрим работу схемы. Временные диаграммы, поясняющие ее работу, приведены на рис.3.18.

Рис.3.18

При работе схемы напряжение на стабилитроне – выходе параметрического стабилизатора постоянно и меньше нуля ( ). Напряжение на стабилитроне является входным для инвертирующего интегратора. Напряжение на выходе интегратора определяется:

. (3.29)

Поскольку входное напряжение интегратора равно напряжению на стабилитроне, которое постоянно и меньше нуля ( ), то (3.29) можно записать в виде:

, (3.30)

т.е. напряжение на выходе интегратора – выходе ГЛИН возрастает по линейному закону.

Пусть на интервале времени до момента аналоговый ключ DD выключен и напряжение на выходе интегратора возрастает по линейному закону согласно (3.30) и к моменту времени напряжение на выходе . В момент времени напряжение управления принимает высокий уровень, что приводит к замыканию аналогового ключа DD. Конденсатор С интегратора начинает разряжаться через аналоговый ключ DD и к моменту времени – моменту окончания импульса управления, конденсатор С разряжается до нулевого напряжения, т.е.:

. (3.31)

Поскольку дифференциальное напряжение ОУ близко к нулю, то выходное напряжение ОУ и напряжение на конденсаторе С равны:

. (3.32)

Из (3.31) и (3.32) следует:

. (3.33)

Момент времени соответствует моменту начала рабочего хода ГЛИН на интервале времени ÷ и поэтому момент времени соответствует моменту времени 0 в выражении (3.30). Следовательно при рассмотрении напряжения на выходе ГЛИН можно считать начальные условия нулевыми ( ).

20