Линеаризация пилообразного напряжения с помощью обратных связей

ГПН, использующие обратные связи, называются ГПН компенсационного типа. Для линеаризации напряжения можно использовать как положительную, так и отрицательную обратную связь.

Рис.3.34. Линеаризация тока заряда конденсатора с помощью

положительной обратной связи

 

На рис.3.34 показан способ линеаризации тока заряда формирующего конденсатора с помощью положительной обратной связи по напряжению. Здесь в интегрирующей цепи RC, кроме напряжения Е, действует напряжение обратной связи U_ос, снимаемое с выхода неискажающего усилителя. Как видно из этой схемы, напряжение U_ос действует согласно с напряжением Е и встречно с напряжением U_с.

Определим ток заряда конденсатора:

.

Если обеспечить U_с = U_ос, то .

Можно считать, что в схеме ГПН с положительной обратной связью действует эквивалентный источник, напряжение которого Е = U_ос увеличивается при заряде конденсатора ровно настолько, насколько увеличивается U_с, благодаря чему ток в цепи заряда остаётся неизменным. В таких генераторах выходное напряжение снимается с конденсатора, одна обкладка которого соединяется с корпусом, поэтому ни один зажим источника Е соединяться с корпусом не должен.

Можно показать математически, что коэффициент нелинейности в этой схеме будет равен , где k – коэффициент усиления неискажающего усилителя.

Это выражение показывает, что коэффициент усиления неискажающего усилителя k не может быть произвольным. Только при k =1 коэффициент нелинейности напряжения

γ = 0, т.е. напряжение на конденсаторе будет изменяться по линейному закону. Отсюда следует важный вывод: очевидно, что в качестве такого усилителя целесообразно выбирать эмиттерный повторитель, у которого коэффициент передачи k ≈ 1. Кроме того, у эмиттерного повторителя выходное сопротивление мало, поэтому его включение в цепь обратной связи практически не изменяет режим работы всей цепи.

Теоретически от схемы с положительной обратной связью по напряжению можно получать импульсы пилообразного напряжения с любым коэффициентом нелинейности ( γ ). Всё зависит от того, чему равен коэффициент обратной связи ( β ). Чем больше β приближается к единице, тем меньше будет значение γ.

На рис.3.35 изображена функциональная схема ГПН с использованием отрицательной обратной связи (ООС).

Рис.3.35. Функциональная схема ГПН с отрицательной обратной связью

 

В принципе ООС по своему влиянию на схему ничем не отличается от схем ГПН с положительной обратной связью.

Как правило, ООС по напряжению применяется в схемах, где пилообразное напряжение получается при разряде формирующего конденсатора, т.е. имеет отрицательную полярность.