Генератор пилообразного напряжения с положительной

Обратной связью

Рис.3.36. ГПН с положительной обратной связью

 

В этой схеме формирующим является конденсатор C. Транзистор VT₁ играет роль коммутирующего каскада, переключающего конденсатор C с разряда на заряд. Транзистор VT₂ играет роль источника компенсирующего тока.

По схеме – это эмиттерный повторитель с коэффициентом передачи k ≈ 1. Конденсатор C₀ является источником тока заряда формирующего конденсатора C. По величине C₀ >> C (не менее чем в 50… 100 раз), поэтому за время заряда конденсатора C напряжение на конденсаторе C₀ остаётся практически постоянным. Оба вывода конденсатора C₀ изолированы от корпуса схемы, что соответствует указанным ранее особенностям ГПН с положительной обратной связью.

Диод VD обеспечивает отключение источника напряжения +Е_к от схемы на время заряда конденсатора C.

Работа схемы

1. Исходное состояние.

В исходном состоянии транзистор VT₁ открыт и насыщен, так как его база подключена к источнику +Е_к через R₁. Ток через VT₁ протекает

по цепи:

+Е_к → VD → R₂ → VT₁ → корпус (– Е_к).

Так как VT₁ насыщен, то напряжение на его коллекторе U_к1≈ 0 и напряжение на формирующем конденсаторе C также близко к нулю. Соответственно близко к нулю напряжение на базе и на эмиттере VT₂. Конденсатор C₀ очень большой ёмкости заряжен практически до напряжения +Е_к, т.к. диод VD открыт и его сопротивление в прямом направлении очень мало. Поэтому падение напряжения на диоде незначительно. Цепь заряда C₀:

+ Е_к → VD → C₀ → R_э → корпус (– Е_к).

 

2. Формирование импульса.

При поступлении отрицательного прямоугольного импульса на базу VT₁ последний запирается, и формирующий конденсатор C начинает заряжаться по цепи:

+ Е_к → VD → R₂→C→ корпус (– Е_к).

Напряжение на конденсаторе C начинает возрастать. Соответственно возрастает напряжение и на выходе эмиттерного повторителя U_Э. Теперь сумма согласно действующих напряжений U_С0+U_Э превышает +Е_к. Это приводит к повышению напряжения на катоде диода VD и его запиранию. Запирание диода происходит в самом начале процесса. С этого момента источником заряда формирующего конденсатора становится C₀.

Поскольку, как уже было сказано, C₀ >> C, то напряжение на C₀ за время заряда конденсатора C остаётся практически неизменным, близким к +Е_к.

Так как коэффициент передачи эмиттерного повторителя k ≈ 1, то рост потенциала точки «а» приводит к почти такому же повышению потенциала точки «б», т.е. напряжение на выходе эмиттерного повторителя как бы «следит» за напряжением на конденсаторе C. Поэтому разность потенциалов на концах резистора R₂ в течение времени заряда формирующего конденсатора U_аб≈ Const. Это приводит к тому, что ток заряда конденсатора C, протекающий через R₂, остаётся постоянным, а напряжение на его обкладках будет нарастать по линейному закону. Теперь становится понятной роль отсекающего диода VD. Если бы его не было, то потенциал точки «б» оставался бы равным +Е_к. Таким образом, диод VD даёт возможность изменяться потенциалу точки «б» по закону нарастания выходного напряжения на эмиттере VT₂. Заряд формирующего конденсатора C происходит по цепи:

+ C₀ → R₂ → C → корпус → R_э → – C₀.

3. Восстановление исходного состояния схемы.

После окончания входного импульса напряжение на базе VT₁ становится больше нуля и он насыщается. Конденсатор C разряжается по цепи:

+ C → VT₁ → – C (корпус).

Разряд происходит до напряжения U_с0. Напряжение на катоде VD скачком уменьшается и он отпирается. Конденсатор C₀ дозаряжается по цепи:

+ Е_к → VD → C₀ →R_э → – Е_к(корпус).

Погрешности ГПН при формировании линейно изменяющегося напряжения обусловлены некоторым уменьшением напряжения на конденсаторе C₀, а также ошибкой «слежения» эмиттерного повторителя, т.е. неточным выполнением условия k = 1 во всём диапазоне входных напряжений.