Регулятор напряжения авиационного генератора

3. Генератор пилообразного напряжения

4. Принципы построения генераторов ПН

5. Методы линеаризации пилообразного напряжения

6. Генератор пилообразного напряжения повышенной линейности

7. Описание работы схемы ГПН

8. Расчет постоянных времени генератора пилообразного напряжения

Список литературы

3. Генератор пилообразного напряжения

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН) и тока находят широкое применение в автоматике, телевидении, технике связи и других областях прикладной электроники.
Генераторами называют устройства, которые вырабатывают электрические сигналы посредством преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний1.
Генераторы могут работать в режиме самовозбуждения или ждущем режиме, когда период следования импульсов пилообразного напряжения определяется запускающими импульсами. Режим самовозбуждения колебания вырабатываются устройством без приложения к нему дополнительного сигнала.
Напряжение пилообразной формы - это напряжение, которое в течение определенного времени нарастает или убывает пропорционально времени (линейно), а затем возвращается к исходному уровню (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Параметры ПН.

Пилообразное напряжение может быть линейно нарастающим или линейно падающим.
...

4. Принципы построения генераторов ПН

Независимо от практической реализации все ГНП можно представить в виде единой эквивалентной схемы (рис. 4.1).
В нее входит источник питания E, зарядный резистор R, который можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника питании, конденсатор С – накопитель энергии, электронный ключ К и разрядный резистор r сопротивлением, равным внутреннему сопротивлению замкнутого ключа.

Рис. 4.1. Эквивалентная схема ГПН.

В исходном состоянии ключ К замкнут и на конденсаторе устанавливается начальный уровень напряжения
.
При размыкании ключа конденсатор начинает разряжаться через и напряжение на нем меняется по экспоненциальному закону
,
где - постоянная времени цепи зарядки конденсатора.
За время, равное длительности прямого хода , напряжение на конденсаторе увеличивается до амплитудного значения и становится равным
.
Через время прямого хода ключ замыкается, и конденсатор разряжается.
...

5. Методы линеаризации пилообразного напряжения

Пример построения схемы генератора с постоянным током заряда приведен на рис. 5.1.

Рис. 5.1. ГПН с постоянным током заряда.

Схема данного ГПН, отличается от приведенной ранее, наличием дополнительного элемента – полевого транзистора VT2, который выполняет роль стабилизатора тока. Полевой транзистор поддерживает постоянным ток в резисторе зарядной цепи. Если ток уменьшается, то уменьшается и падение напряжения на резисторе, а это вызывает компенсирующее увеличение тока через транзистор за счет уменьшения сопротивления канала. Поскольку напряжение на затворе меняется в широких пределах, необходимо выбирать полевой транзистор с максимально возможным напряжением отсечки.
Схема еще одного простого генератора пилообразного напряжения со стабилизатором тока в цепи разряда конденсатора показана на рис. 5.2. Заряд конденсатора осуществляется через транзистор VT1 и сопротивление R.
...

6. Генератор пилообразного напряжения повышенной линейности

В настоящее время генераторы пилообразного напряжения (ГПН) с малым значением коэффициента нелинейности и его незначительной зависимостью от сопротивления нагрузки создают на основе интегральных усилителей.
В ГПН на операционном усилителе (рис. 6.1) высокая линейность пилообразного напряжения достигается действием положительной обратной связи в цепи зарядки конденсатора С1.

Рис. 6.1. Генератор пилообразного напряжения повышенной линейности.

На этом рисунке:

- это резистор в цепи эмиттера (он на рисунке не показан),
Во время действия на входе положительного импульса транзистор VT1 открыт и насыщен. Происходит формирование обратного хода пилообразного напряжения, во время которого конденсатор разряжается через малое сопротивление насыщенного транзистора практически до нулевого уровня.
В паузах между входными импульсами транзистор закрыт, и конденсатор заряжается током от источника E. и резистор R3.
...

7. Описание работы схемы ГПН

Снабдим рассмотренную схему (рис. 6.1) сопротивлением R6 в эмиттерной цепи транзистора VT1 для формирования длительности обратного хода. Сопротивление R5 ограничивает ток базы транзистора в режиме насыщения.

Рассмотрим более детально процессы происходящие в данной схеме. Пусть на входе действует импульс длительности , приводящий к отпиранию транзистора. При условии, незначительного падения напряжения на открытых переходах транзистора, напряжение на конденсаторе в начальный момент времени, приближенно равно падению на сопротивлении R6
. (1)
В силу обратной связи, ток коллектора транзистора равен
. (2)
В свою очередь, токи через соответствующие сопротивления определяются выражениями
, . (3)
Амплитуда управляющего импульса должна быть больше величины
. (4)
При этом на выходе схемы имеется постоянный уровень напряжения равный
. (5)
В момент времени транзистор запирается, и конденсатор начинает заряжаться.
...