Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН)

Линейно изменяющееся (или пилообразное напряжение) - это напряжение, описываемое линейной функцией времени U(t) = k*t, которое нарастает или спадает линейно в течение некоторого отрезка времени, н. Такое напряжение используется для формирования напряжения развёртки в осциллографах, для формирования импульсов регулируемой скважности в широтно-импульсных преобразователях, апаратно реализованных сторожевых таймеров микроконтроллеров для систем управление реального времени и др.

Основным способом получения линейно изменяющегося напряжения является использования зависимости тока в конденсаторе Ic и напряжения на конденсаторе Uc:

Ic=C

Из выражения видно, что для того, чтобы напряжение на конденсаторе изменялось линейно, ток через конденсатор нужно поддерживать постоянным. Т.е. конденсатор нужно заряжать от источника постоянного тока. На рисунке 27 приведены схема, поясняющая идею построения ГЛИН и форма напряжения на конденсаторе.

 

 

Рис. 27. Схема ГЛИН на основе использования процесса заряда конденсатора от источника тока а) и график напряжения на конденсаторе б).

 

В качестве такого источника используются либо биполярные или полевые транзисторы в линейном режиме, либо схемы источников тока на операционных усилителях. На рисунке 28 приведена схема ГЛИН на основе использования биполярных транзисторов. Работа схемы: при подаче на базу транзистора VT3 импульса напряжения, он открывается и разряжает конденсатор C4. Приводя схему в исходное состояние. После этого конденсатор начинает заряжаться коллекторным током транзистора, а, поскольку напряжение на базе этого транзистора задаётся стабилитроном VD1, оно стабильно, ток коллектора не изменяется в процессе заряда конденсатора выходное напряжение изменяется линейно.

 

Рис. 28. ГЛИН на основе биполярного транзистора

 

Простейшие ГЛИН выполняются на основе ОУ (рис. 29 а). По существу, такой ГЛИН является аналоговым интегратором, работа которого была рассмотрена ранее.

На инвертирующий вход ОУ поступают двуполярные импульсы управления в виде меандра, сформированного симметричным мультивибратором (рис.29, б). При положительном U ^ формируется изменение напряжения U_ВЬ1Х в виде линейно изменяющегося уменьшающегося напряжения. При отрицательной полярности входного напряжения формируется ход линейно возрастающего напряжения U _вых. Процесс формирования линейного напряжения определяется постоянной времени интегрирования, которая во много раз больше постоянной времени заряда конденсатора. Таким образом, на выходе преобразователя получается двуполярное пилообразное напряжение с высоким качеством линейной зависимости и большой амплитудой колебаний.

 

Рис. 29. Генератор пилообразного напряжения на основе ОУ.

 

 

Генератор пачек импульсов.

Часто возникает потребность генерации пачек импульсов, либо генераторов периодических последовательностей пачек. На рисунке 31 приведена схема RC-генератора пачек импульсов на основе использования логических схем И-НЕ.

 

 

Рис. 31. Генератор пачек импульсов на основе микросхемы К581ЛА7.

 

При подаче на управляющий вход генератора он начинает генерировать импульсы с заданной частотой (в данном случае, с частотой 1 кГц). Количество импульсов в пачке определяется частотой работы генератора и длительностью управляющего импульсы напряжения. Очевидно, что подавая на управляющий вход этого генератора импульсную от тактового генератора с частотой, например, 100 Гц, мы получим последовательность пачек по 10 импульсов.