Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Способы улучшения параметров ГПНСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Для повышения линейности выходного напряжения необходимо стабилизировать зарядный (или разрядный) ток. Существуют два основных способа стабилизации зарядно-разрядного тока емкости. 1) Применение нелинейного сопротивления в цепи заряда-разряда (рис.3а) такого, что . 2) Применение источника компенсирующей ЭДС (рис.4а) такой, что ,
Рассмотрим варианты реализации этих способов.
а) ГПН с токостабилизирующим транзистором. В качестве нелинейного сопротивления можно рассматривать генератор стабильного тока (ГСТ). ВАХ идеального стабилизатора тока параллельна оси напряжений (рис.3б). В этом случае сопротивление прибора постоянному току линейно зависит от напряжения (см. рис.) Реальные приборы имеют ВАХ, идущую под углом наклона j к горизонтали (рис.3в). Хорошей аппроксимацией ВАХ стабилизатора тока является выходная ВАХ биполярного транзистора, включенного по схеме ОБ, или полевого транзистора. Рассмотрим случай использования биполярного транзистора. Выходную ВАХ можно аппроксимировать прямой: , при Uкб > 0. , – дифференциальное сопротивление коллекторного перехода. (При заданном токе эмиттера IЭ = const дифференциальное сопротивление коллекторного перехода транзистора rк составляет 106 Ом и более. Таким образом, при изменении приложенного к транзистору напряжения ток через транзистор практически постоянен.) Схема генератора падающего напряжения с транзисторным стабилизатором тока в цепи разряда конденсатора приведена на рис.3г. Временные диаграммы входного и выходного напряжений приведены на рис.3д. В исходном состоянии коммутирующий транзистор VТ1 открыт и насыщен. Условие насыщения транзистора VТ1 имеет вид: . В коллекторной цепи токостабилизирующего транзистора VТ2, находящегося в активном режиме, протекает ток . Так как транзисторы VТ1 и VТ2 соединены последовательно, то и через транзистор VТ1 протекает ток .
В исходном состоянии конденсатор С заряжен до напряжения .
При подаче на вход транзистора VТ1 скачка отрицательного напряжения VТ1 запирается. Конденсатор С начинает разряжаться через транзистор VТ2. В начальный момент времени ток разряда равен . (18)
Изменение тока разряда конденсатора С за время действия входного импульса определяется изменением напряжения на коллекторе транзистора VТ2: , где - выходное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОБ. В момент окончания входного импульса приращение напряжения , соответственно приращение тока равно . (19)
Подставляя (18) и (19) в (2), получаем значение коэффициента нелинейности: . (19)
Амплитуду выходного напряжения можно определить из равенства зарядов на конденсаторе: . Отсюда: . (20) Подставляя (20) в (19), имеем
. (21) По окончании входного импульса в момент t2 транзистор VТ1 быстро насыщается (здесь можно пренебречь переходными процессами при отпирании транзистора VТ1), и конденсатор заряжается с постоянной времени . (22) Время обратного хода tОбр = (3¼5)×t зар. На линейность напряжения в этой схеме сильно влияет сопротивление нагрузки Rн, т.к. наклон ВАХ определяется сопротивлением . Для уменьшения этого влияния на выходе схемы включают буферный эмиттерный (или истоковый) повторитель.
б) ГПН с компенсирующей положительной обратной связью. Реализует второй способ улучшения линейности выходного напряжения - использование дополнительного источника компенсирующей ЭДС. Принцип иллюстрируется рис.4а. На интегрирующую RC -цепь действует сумма двух напряжений: постоянного напряжения + Е и дополнительного переменного напряжения Uкомп, пропорционального изменению напряжения на конденсаторе. Подача компенсирующего напряжения Uкомп осуществляется с помощью положительной обратной связи. Ток заряда конденсатора С равен: . При t =0 напряжение Uкомп = 0, поэтому процесс заряда С начинается только при действии напряжения Е; ток заряда равен . По мере заряда конденсатора С напряжение на нижнем конце зарядного резистора R возрастает. Соответственно уменьшается зарядный ток. Чтобы скомпенсировать это уменьшение тока надо на верхний конец R добавить напряжение, равное приращению напряжения на его нижнем конце. Такая компенсация осуществляется с помощью подачи компенсирующего напряжения Uкомп, которое возрастает пропорционально увеличению напряжения на емкости. В случае, когда выполняется равенство Uкомп = UC, ЭДС Uкомп полностью компенсирует изменение iC, т.е. . На практике для получения ЭДС компенсации используют эмиттерный повторитель. Так как коэффициент передачи эмиттерного повторителя КЭП несколько меньше единицы, то равенство UC и Uкомп обеспечить не удается. Это является одной из причин нелинейности реально получаемого выходного напряжения. Кроме того, из рис.4а видно, что источник зарядного напряжения Е не может иметь заземленных выводов: одна клемма источника соединена с зарядным резистором, другая – с выходом формирователя компенсирующей ЭДС. Таким источником может быть батарея с незаземленными клеммами. Однако на практике чаще в качестве источника напряжения Е используют заряженный конденсатор большой емкости. За время формирования прямого хода пилообразного напряжения напряжение на таком конденсаторе не успевает существенно измениться и может считаться постоянным. Принципиальная схема генератора линейно нарастающего отрицательного напряжения с токостабилизирующей обратной связью приведена на рис.4б. Транзистор VТ1 в этой схеме выполняет функцию ключевого элемента. Транзистор VТ2, включен по схеме ОК (эмиттерный повторитель). Он осуществляет обратную связь, с помощью которой обеспечивается постоянство потенциалов на резисторе Rк и тем самым постоянство зарядного тока. При подаче на вход схемы отрицательного импульса напряжения транзистор VТ1 запирается, и конденсатор C заряжается через открытый в исходном состоянии диод VD и резистор Rк. Изменение напряжения D UC передается через эмиттерный повторитель в точку m, и диод закрывается. (Напряжение в точке m равно напряжению на конденсаторе Со плюс напряжение на выходе эмиттерного повторителя .) После запирания диода процесс заряда конденсатора С определяется напряжением на конденсаторе СО. При достаточно большой емкости конденсатор СО можно в данном случае рассматривать как источник постоянного напряжения: . При этом напряжение в точке m равно: . Это напряжение приложено к верхнему концу зарядного резистора Rк. К нижнему концу резистора Rк приложено напряжение, равное напряжению на конденсаторе С. Таким образом, падение напряжения на резисторе Rк равно и остается практически постоянным за время заряда конденсатора С. Соответственно, ток заряда конденсатора: . Амплитуда выходного импульса равна , где .
По окончании входного импульса транзистор VТ1 отпирается, и начинается процесс восстановления схемы. Его условно можно разделить на два этапа. Конденсатор С разряжается через транзистор VТ1, находящийся в активной области, т.к. Uб1» 0, | Uк1 | = | UC | > Uб. Разряд конденсатора С осуществляется практически постоянным током и происходит по закону, близкому к линейному. Время обратного хода определяется по формуле: . (23)
Во время первого этапа диод VD остается запертым. (Напряжение в точке m равно напряжению на конденсаторе Со плюс напряжение на выходе эмиттерного повторителя.) Напряжение UC = Uк1 во время обратного хода уменьшается почти до нуля, одновременно уменьшается напряжение на выходе ЭП и напряжение в точке m. Так как напряжение на коллекторе транзистора VТ1 уменьшается, а напряжение на базе фиксировано, то в некоторый момент времени коллекторный переход открывается, и транзистор VТ1 входит в режим насыщения. Напряжение на диоде становится выше его порога открывания и диод открывается. После отпирания диода начинается заряд конденсатора СО, который несколько разрядился за время прямого хода. Так как во время прямого хода заряд конденсатора С и разряд СО осуществляется одним и тем же током, то можно записать соотношение: , где D UCo – спад напряжения на емкости СО, UМ – амплитуда выходного напряжения. Отсюда: , (24)
Следует отметить, что во время заряда СО транзистор VT2 закрыт (или близок к запиранию). Действительно, в начале заряда напряжение на базе VT2 равно напряжению коллектора Uк.нас насыщенного транзистора VT1. Обычно величина Uк.нас меньше порога отпирания транзистора UБЭ. После отпирания диода VT2 запирается еще сильнее, т.к. к его эмиттеру будет приложено положительное напряжение, равное спаду напряжения D UCo на конденсаторе СО. Время восстановления схемы , (25) где RвыхЭП – выходное сопротивление эмиттерного повторителя (закрытого или почти закрытого). Для повышения коэффициента передачи эмиттерного повторителя и улучшения линейности выходного напряжения резистор RЭ должен иметь большое сопротивление, т.е. время восстановления схемы резко увеличивается, а ее быстродействие снижается. Для устранения этого недостатка в цепь эмиттера вводят дополнительный источник напряжения – ЕЭ. В этом случае ток заряда конденсатора увеличивается:
и процесс восстановления довольно быстро заканчивается (см. рис.4г). Ориентировочно можно считать, что время восстановления . (26)
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 116; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.89.181 (0.006 с.) |