Генераторы импульсных сигналов

     По мере роста напряжения на емкости U_с числитель этого выражения уменьшается, но во столько же раз уменьшается и сопротивление двухполюсника R, так что частное отделения остается неизменным.

    Простейшим токостабилизирующим элементом является транзистор. При постоянном токе базы (например, i_бз), даже при значительном уменьшении напряжения u_эк между эмиттером и коллектором (например, от U₂ до U₁) коллекторный ток транзистора уменьшается незначительно. Эти изменения определяются выходной характеристикой транзистора, причем рабочая точка транзистора перемещается из точки А в С (рисунок 12, а). Изменение тока коллектора обозначено через Δi₁ [3, c.  540].

    Более точный токостабилизирующий двухполюсник на основе транзистора приведен на (рисунок 10,б). Предположим, что напряжение u_эк уменьшается от U₂ до U; при этом коллекторный ток тоже стремится уменьшиться. Это должно привести к уменьшению тока i_э, а значит, и к уменьшению падения напряжения i_э R на сопротивлении R. Согласно выражению:

    u_эб = Е - i_э

R            (17)

    напряжение при этом возрастет, что приведет к увеличению тока базы i_б. 

    

    Рисунок 12 (а, б) – Схема транзистора

    В конечном итоге ток коллектора i_к уменьшится менее значительно в сравнении со случаем, когда ток базы не изменяется. На рисунке 12а изменение тока коллектора, соответствующее схеме (рисунок 12б) , обозначено через Δi₂.

    Генератор ЛИН с токостабилизирующим двухполюсником приведен на рисунке 13.

    По принципу действия данный генератор аналогичен ранее рассмотренному ГЛИН с интегрирующей RC-цепочкой, но теперь вместо сопротивления R_K используется токостабилизирующий двухполюсник.

    Недостатком данной схемы является то, что при подключении к выходу (т. е. к емкости С) сопротивления нагрузки искажается линейность выходного напряжения. Избежать этого можно, реализовав ГЛИН так, как показано на рисунке 14. По отношению к выходу 2 на транзисторе TI построен эмиттерный повторитель, благодаря чему к этому выходу можно подключить низкоомную нагрузку, не искажая форму выходного ЛИН [3, c.  542]. 

    

    Рисунок 13 - Генератор ЛИН с токостабилизирующим двухполюсником 

    

 

    Рисунок 14 – Схема ГЛИН 

    Рассмотрим ГЛИН с компенсирующей ОС. Поясним принцип действия такого ГЛИН (рисунок 15). Компенсирующее напряжение U_K повторяет напряжение на емкости U_c при размыкании ключа и заряде емкости от источника U. Поскольку компенсирующее напряжение включено встречно по отношению к напряжению на емкости, то напряжение, приложенное к сопротивлению R, все время постоянно и равно U. Следовательно, ток, проходящий через сопротивление, а значит, и через емкость, также постоянен, что и обеспечивает линейность выходного напряжения.

    

    Рисунок 15 - ГЛИН с компенсирующей ОС 

    Укрупненная структурная схема такого ГЛИН приведена на рисунке 16. 

    

    Рисунок 16 - Укрупненная структурная схема ГЛИН 

     Для этой схемы справедливы следующие

    

       (18)

    Решая их относительно i_R, получим соотношения:

    

       (19)

    С учетом того, что ток i в таких схемах пренебрежимо мал, можно записать

    

         (20)

    Так как ток, проходящий через емкость, постоянен, то напряжение на ней, а значит, и на выходе изменяется по линейному закону. По окончании формирования прямого хода ЛИН ключ Кл замыкается и напряжение U_вых устанавливается на нулевом уровне [3, c.  544].

    Принципиальная схема генератора ЛИН приведена на рисунке 17.

    На транзисторе Т1 реализован насыщенный транзисторный ключ, а на транзисторе Т2 — эмиттерный повторитель. В исходном состоянии емкость С разряжена: U_c = 0, U= 0; диод открыт, а значит U_c0 = Е_к. При подаче входного запирающего напряжения (положительного) транзистор Т1 запирается, емкость С начинает заряжаться, а напряжения U_c и U начинают возрастать. Следовательно, потенциал точки «а» становится меньше –Е_к, диод закрывается и заряд емкости С происходит за счет разряда емкости С₀. Так как U_R=U_c0+U'–U_c и U= U_c, то U_R = =U_c0.

    Напряжение изменяется незначительно, поэтому ток, протекающий по сопротивлению и емкости С, практически не изменяется, что и обеспечивает линейность выходного напряжения. Для обеспечения постоянства тока необходимо, чтобы за время формирования прямого хода напряжение на емкости С₀ сохранялось примерно постоянным, поэтому величину емкости С₀ выбирают как можно большей. В момент окончания входного запирающего напряжения транзистор Т1 входит в режим насыщения, и емкость С разряжается. 

    

 

    Рисунок 17 - Принципиальная схема генератора ЛИН 

    ГЛИН можно реализовать, используя ОУ (рисунок 18, а).

    Анализ такой схемы прост и не требует особых пояснений (в момент времени t₁ ключ К размыкается и осуществляется прямой ход, а в момент времени t₂ ключ замыкается, емкость С разряжается и на выходе устанавливается нулевое напряжение). Из приведенных ниже выражений следует, что емкость С заряжается почти постоянным током, а значит, напряжение на ней (как и напряжение U_вых) изменяется по линейному закону (рисунок 18, б) [3, c.  546].

    Протекающий через резистор R ток определяется выражением:

    

          (21) 
 

    

 

    Рисунок 18 (а , б) - ГЛИН реализованный с помощью ОУ   

    Если ОУ близок к идеальному (К→∞ , U_BX →0, i →0), то 

                  (22)

    и U_вых = -U_c + U_вх = -U_c =          (23)

    Из выражения i_R = i_c + i  с учетом , что i_- = U, получим i_R = i_c. Следовательно 

    

      (24) 
 

 

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

      В данной курсовой работе рассмотрено  общее  понятие генератора, примеры видов генераторов импульсных сигналов, принципы их построения и работы, формулы вычисления определенных узлов, а также приведены структурные схемы генераторов.

    Существуют два основных способа получения электрических колебаний: преобразование с помощью активных электронных элементов энергии источников постоянного тока или преобразование энергии одних электрических колебаний в энергию других с требуемой частотой.

    Наиболее распространены генераторы прямоугольных и линейно-изменяющихся импульсов напряжения.

    Генераторы импульсных сигналов (импульсные генераторы) могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации.

    В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал лишь по приходе внешнего (запускающего) сигнала. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.

 

     СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 

1. Ефимчик М.К. Технические средства электронных систем: Учеб. пособие – 2 – е издание , переработанное и дополненное. – Мн: Тесей 2006
2. Прянишников В.А. Электроника : курс лекций. – Санкт – Петербург 2002
3. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. – Ростов – на – Дону 1997