Ждущие ГЛИН на транзисторах

 

Схема ждущего ГЛИН, работающего в режиме внешнего управления, приведена на рис. 7.10. Длительность прямого хода генератора пилообразного напряжения определяется длительностью управляющего импульса.

Транзистор VT1 представляет собой транзисторный ключ, который в исходном режиме находится в состоянии насыщения, что обеспечивается соответствующий током базы .

 

,

 

,

 

где , откуда .

 

Рисунок 7.10 — Ждущий ГЛИН в режиме внешнего управления

 

При отсутствии входного сигнала транзистор VT1 насыщен и , которое, как правило, не превышает 1В. Следовательно, при отсутствии входного импульса напряжение на выходе схемы близко к нулю ( ).

На рис. 7.11 приведены осциллограммы работы схемы.

 

Рисунок 7.11 — Осциллограммы работы ждущего ГЛИН
в режиме внешнего управления

 

В момент времени t₁ поступает импульс управления и запирает транзистор VT1 (U_вх=0,3-0,5В). Предельная длительность импульса управления должна быть такой, чтобы не превышало уровень . При этом конденсатор С заряжается через от напряжения и, формирую прямой ход пилы. Чем меньше требуемое значение e, тем меньше .

После t₂ транзистор VT1 вновь в насыщении, и обеспечивает разряд конденсатора С через насыщенный транзистор VT1. Когда уровень напряжения на коллекторе достигает (момент времениt₃) возможна подача очередного запирающего импульса.

Для улучшения линейности коэффициент использования должен быть x=0,25-0,4, откуда следует, что должно быть в 3-4 раза больше , что требует применения высоковольтных транзисторов. Для использования в схеме низковольтных транзисторов применяется цепочка VD и . Величина источника выбирается из условия:

 

с небольшим запасом .

 

Если превышает , открывается диод и не превышает . Это позволяет применять низковольтные транзисторы при высоковольтном питании, что позволяет получить значительно меньшее значение коэффициента нелинейности прямого хода e.

 

Схема ждущего ГЛИН с отрицательной обратной связью приведена на рис. 7.11. Она позволяет улучшить качество ЛИН (уменьшить коэффициент нелинейности e) за счет отрицательной обратной связи (ООС).

В исходном состоянии транзистор VT1 заперт от источника . «+» источника поступает на базу VT1 через диод VD, который включен в прямом направлении. выбирается исходя из условия, чтобы (для запирания транзистора VT необходимо напряжение порядка 0,25-0,3В). Следовательно,

 

.

 

В таком режиме диод VD открыт, транзистор VT заперт и конденсатор С заряжается по цепи от +, +включенных согласно, через , VD, С, на—. Следовательно,

 

.

 

Рисунок 7.11 — Схема ждущего ГЛИН с ООС

 

После прихода запускающего отрицательного импульса, который поступает на диод VD и запирает его, обеспечивает надежное насыщение транзистора VT1, при этом конденсатор С начинает разряжаться по цепи от +С через , источник включенный согласно с , ЭК открытого насыщенного транзистора VT1_НАС, на — С.

На рис. 7.12 приведены осциллограммы работы ждущего ГЛИН с ООС. В момент времени t₁ приходит запускающий входной отрицательный импульс. Он запирает диод VD и отсоединяет от базы транзистора VT. Запускающий импульс отрицательной полярности должен обеспечить амплитуду . При этом режим работы транзистора VT по постоянному току изменяется. Транзистор VT насыщается, после чего начинается разряд конденсатора С. Напряжение на конденсаторе С до разряда было порядка . Основная цепь разряда конденсатора С от +С через , +, включенного согласно с , ЭК насыщенного транзистора VT1, на — С. Дополнительная цепь иимеет незначительный вклад. При разряде конденсатора С формируется линейно-изменяющееся напряжение с длительностью , соответствующее длительности входного импульса.

Если ток разряда будет постоянным (), то напряжение на конденсаторе С будет изменяться по линейному закону. Благодаря действию ООС за счет конденсатора С, включенного между базой и коллектором транзистора VT1, изменение происходит практически по линейному закону.

Физически это обеспечивается токовым механизмом управления транзистором с учетом того, что участок БЭ транзистора имеет низкое сопротивление. В этом случае:

 

 

По мере разряда конденсатора С ток начинает уменьшаться, но при общем токе через () приводит к увеличению тока базы (). За этим увеличением тока базы следует увеличение тока коллектора (). Этот ток, протекая через распределяется между коллектором транзистора и конденсатором С, компенсируя уменьшения тока . Следовательно, за счет ООС ток разряда конденсатора остается примерно постоянным, обеспечивая линейное изменение .

В момент времени t₂ заканчивается запускающий импульс, диод VD открывается напряжением , транзистор VT запирается и вновь начинается процесс заряда конденсатора С, как было рассмотрено ранее. Постоянная времени заряда конденсатора мала по сравнению с постоянной времени разряда (). Поскольку

 

, то .

 

Время восстановления схемы определяется величиной:

 

.

 

Осциллограммы, иллюстрирующие работу схемы, приведены на рис. 7.12

 

Рисунок 7.12 — Осциллограммы работы ждущего ГЛИН с ООС

 

Основные параметры схемы:

 

;

 

;

 

;

 

Для уменьшения коэффициента нелинейности e можно рекомендовать увеличивать и .

 

ГЛИН на ОУПТ

 

Применение интеграторов на УОПТ, обеспечивает получение выходного напряжения, пропорционального интегралу от входного напряжения. Следовательно, подав на вход интегратора постоянное напряжение, получим на его выходе линейно изменяющееся напряжение. На рис. 7.13. показана схема генератора пилообразного напряжения с конденсатором С, включенном в цепь ООС ОУПТ. Временные диаграммы входного и выходного напряжений генератора изображены на рис. 7.14.

 

Рисунок 7.13 — Схема генератора пилообразного напряжения

 

Рисунок 7.14 — Временные диаграммы входного и выходного напряжений ГЛИН на ОУПТ

 

Схема управляется импульсами положительной полярности, которые подают на инвертирующий вход усилителя через диод VD, отключающими схему (диодный ключ разомкнут) от общей шины на время длительности входного импульса. За период входного импульса происходит интегрирование входного напряжения ,причем (см. рис. 7.13).

До подачи управляющего импульса (отрезок времени 0 — t₁ рис.7.14.) диод VD открыт и напряжение на инвертирующем входе положительно и незначительно повышает нулевой уровень . Напряжение на неинвертирующем входе определяется делителем напряжения R1, R2:

 

.

 

Значение коэффициента деления за счет выбранного соотношения между сопротивлениями резисторов R1 и R2 задается таким образом, чтобы уровень обеспечивал состояние ОУПТ в режиме ограничения, при котором . Конденсатор С интегратора заряжен до напряжения источника питания Е.

Положительный импульс, воздействую на вход генератора в момент времени t₁, запирает диод VD, напряжение возрастает до уровня, обеспечивающего переход усилителя в активный режим, при этом напряжение на выходе скачком уменьшается на небольшую величину. Затем конденсатор С начинает разряжаться через резистор R и R_вых усилителя. При разряде происходит уменьшение тока. Включение конденсатора С в цепь ОС, было в рассмотренной ранее схеме, особенно при больших коэффициентах усиления ОУПТ позволяет стабилизировать ток разряда и повысить линейность выходного напряжения. Если расчетное соотношение между постоянной времени разряда конденсатора и длительностью рабочего хода удовлетворяет равенству:

 

,

 

то за время длительности импульса конденсаторуспевает полностью перезарядиться до напряжения — Е.

После окончания в момент времени t₂ управляющего импульса диод VD отпирается, напряжение скачкообразно уменьшается до исходного уровня, усилитель насыщается, его выходное напряжение достигает величины +Е, а конденсатор С быстро разряжается через открытый диод VD. Схема возвращается в исходное состояние. Время восстановления схемы генератора:

 

.

 

Коэффициент нелинейности пилообразного напряжения:

 

.

 

 

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ