Persönliche Entwicklung. Der treibende Sägezahnspannungsgenerator (Abb. 11.4) ist auf Transistoren aufgebaut VT1 und VT2. Beim Einschalten der Versorgungsspannung werden die Kondensatoren C1 und C2 laden. Durch die Basiskreise der Transistoren fließen Ströme, die die Transistoren in den Sättigungsmodus bringen. Nach einiger Zeit nimmt der Ladestrom der Kondensatoren ab und erreicht einen Wert, bei dem einer der Transistoren aus der Sättigung kommt. Spannungsänderung im Kollektorkreis des Transistors VT1 schließen Sie den Transistor VT2. Als Ergebnis entlädt sich der in der OOS-Schaltung enthaltene Kondensator C1 langsam über die Kollektorschaltung des Transistors VT1. Da die negativ geladene Kondensatorplatte C1 mit der Basis des Transistors verbunden VT1, Wenn der Kondensator entladen wird, nimmt der Basisstrom ab und infolgedessen stellt sich automatisch ein solches Verhältnis zwischen Kollektor- und Basisstrom ein, das genau gleich dem Stromübertragungskoeffizienten des Transistors ist. Während der gesamten Zeit der Entladung des Kondensators ändern sich der Basisstrom und die Basisspannung unwesentlich. Strom durch Widerstände R1 und R2 bleibt konstant und hängt nicht von den im Gerät ablaufenden Prozessen ab. Somit hat der Generator während des Vorwärtslaufs einen tiefen OOS, der einen konstanten Kondensatorentladestrom aufrechterhält C1, und damit die hohe Linearität der Sägezahnspannung. Da der Stromübertragungskoeffizient des Transistors in Abhängigkeit von der angelegten Spannung variiert (im Anfangsmoment um 1 - 2%), wird die Nichtlinearität des Signals durch denselben Wert gekennzeichnet. Der Entladevorgang des Kondensators stoppt bei solchen Spannungen am Kollektor, die eine signifikante Erhöhung des Basisstroms erfordern, um den Kollektorstrom zu steuern. Der Stromübertragungskoeffizient des Transistors fällt stark ab. In diesem Fall basierend auf dem Transistor VT2 Schließsignal wird deutlich reduziert. Transistor VT2öffnet. An seinem Kollektor erscheint eine positive Spannung, die den Transistor öffnet. Es kommt zu einem lawinenartigen Prozess. Beide Transistoren sind offen. Der Arbeitszyklus wird wiederholt.

Reis. 11.4

Die im Diagramm dargestellten Werte der Elemente bilden ein Ausgangssignal mit einer Amplitude von mehr als 10 V und einer Frequenz von 50 Hz. Widerstände werden verwendet, um die Amplitude des Ausgangssignals und seine Linearität zu regeln. R7 und R8 beziehungsweise. Widerstand R1ändert die Frequenz des Master-Oszillators.

Bipolarer Sägezahn-Signalgenerator. Der Sägezahngenerator mit einstellbarer Steigung (Abbildung 11.5) besteht aus zwei integrierenden Ketten R5, C1 und R2, C2 und ein Schwellenelement, das auf Transistoren aufgebaut ist VT1 und VT2. Wenn die Stromversorgung basierend auf dem Transistor eingeschaltet wird VT2 Es entsteht ein Signal von 10 V. Während sich der Kondensator auflädt C1 die Spannung nimmt ab. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung an der Basis des Transistors VT1 steigt. An verschiedenen Enden des Potentiometers liegen Signale mit unterschiedlichen Fronten an. Wenn die Spannung an den Basen der Transistoren VT1 und VT2 gleich, öffnen sie und die Kondensatoren werden entladen. Danach beginnt ein neuer Generatorzyklus. Die Flankensteilheit des ausgegebenen Sägezahnsignals kann über ein Potentiometer in einem weiten Bereich eingestellt werden.

Reis. 11.5

Reis. 11.6

gesteuerter Generator. Der Sägezahnsignalgenerator (Abb. 11.6, a) ist gemäß der Integratorschaltung mit einer großen Zeitkonstante aufgebaut, die durch den Ausdruck t bestimmt wird \u003d h 21 E C 1 R 4 wobei h 21e der Stromübertragungskoeffizient des Transistors ist VT1. Transistor VT1 langsam öffnend: Kondensator C1 in der OOS-Schaltung enthalten. Die Spannung im Kollektorkreis sinkt. Irgendwann öffnet die Diode VD2 und überbrückt den Eingang des Transistors VT2. Transistor VT2 schließt. Um den Schließvorgang zu beschleunigen, ist in seinem Kollektor eine dynamische Last enthalten - ein Transistor VT3. Durch den Emitter des Transistors VT3 Kondensator C1 schnelles Aufladen. Dadurch wird das Sägezahnspiel minimiert. Seine Dauer beträgt weniger als 5 x. Die Dauer des Sägezahnsignals kann über den Basisstrom des Transistors eingestellt werden VT1(Abb. 11.6,6).

Sägezahnsignalgenerator auf dem Integrator. Die Basis des Generators (Abb. 11.7) ist ein Integrator auf einem Transistor. Als Schwellen- und Verstärkungselement wird die integrierte Schaltung K122UD1 verwendet. Die Schwelle der Mikroschaltung von 3 V wird durch den Teiler eingestellt Rl, R2. Wenn der Strom im Kollektor des Transistors eingeschaltet wird, kann sich die Spannung nicht abrupt ändern. Negativ Rückkopplung bildet am Ausgang über den Kondensator ein linear ansteigendes Signal. Die Zeitkonstante ist t = h 21E R 3 C 2 , wobei h 21E der Stromübertragungskoeffizient des Transistors ist. Wenn die Kollektorspannung 3 V erreicht, schaltet der IC. Die positive Spannung an Pin 5 geht durch die Diode und schaltet den Transistor ein. Der Kondensator entlädt sich C2. Der Kollektor kehrt auf Nullpotential zurück.

Reis. 11.7

Die Schaltung beginnt einen neuen Arbeitszyklus. Die Schaltung mit den angegebenen Werten der Elemente erzeugt ein Ausgangssignal mit einer Amplitude von 3 V, einer Wiederholrate von 100 Hz und einer Rückflankendauer von 0,1 ms.

Getriggerter bipolarer Signalgenerator. Um im Generator (Abb. 11.8) ein Hochspannungs-Sägezahnsignal zu erhalten, werden zwei Stufen verwendet, an deren Ausgängen fallende und ansteigende Signale gebildet werden. Jede Stufe besteht aus zwei Transistoren. Transistoren VT2 und VT4 fallen, a VT1 und VT3- aktive Elemente, in deren Kollektoren Ausgangssignale gebildet werden. Nach dem Einschalten der Spannung steigt die Spannung am Kollektor des Transistors VT3 kann sich nicht abrupt ändern. Dies wird von OOS durch einen Kondensator verhindert C2. Die Kollektorspannung steigt langsam an. Die Spannungsanstiegsrate wird durch die Zeitkonstante t \u003d L 2 1E bestimmt Cz(Ru-(-+Rt), wo hzi e- Stromübertragungskoeffizient des Transistors. Widerstand R7 ist einschränkend. In der anderen Stufe erscheint im ersten Moment eine Spannung von 100 V. Dann nimmt die Spannung ab und geht gegen Null. Rücksetzspannung am Kollektor des Transistors VT1 tritt in dem Moment auf, in dem der Eingangsimpuls ankommt. Zu diesem Zeitpunkt öffnet der Transistor VT4. Impulssignal vom Kondensator C4 geht zur Basis des Transistors VT2 und öffnet es. Kondensatoren werden gleichzeitig zurückgesetzt C1 und C2.

Reis. 11.8

Sägezahn-Signalgenerator mit einstellbarer Linearität. Der Generator (Abb. 11.9) basiert auf dem Prinzip der Aufladung eines Kondensators C2 stabilisierter Strom. Der Stromstabilisator ist auf einem Transistor aufgebaut VT2. Kondensatorsignal C2 geht zum Eingang des Emitterfolgers. Wenn ein Sägezahnsignal gebildet wird, steigt die Spannung über dem Kondensator an. Gleichzeitig mit einem Anstieg der Spannung am Kondensator steigt der Basisstrom des Transistors an VT3. Dadurch wird der Kondensator aufgeladen Gleichstrom, wie es durch einen linearen Anstieg der Spannung erforderlich ist, aber durch einen mit der Zeit abnehmenden Strom. Die Ladung des Kondensators wird durch die Eingangsimpedanz des Emitterfolgers beeinflusst. Um eine Sägezahnspannung zu erhalten, muss der Basisstrom des Transistors kompensiert werden. Dies kann durch eine OS-Schaltung erreicht werden, die die Emitter von Transistoren verbindet VT2 und VT3. Mit steigendem Ausgangssignal des Emitterfolgers steigt der Emitterstrom des Transistors VT2.Ändern des Widerstandswerts des Widerstands R9 In der Rückkopplungsschaltung können wir eine steigende oder fallende Ausgangswellenform erreichen.

Reis. 11.9

Um den Kondensator im Stromkreis zu entladen, wird ein Sperrgenerator verwendet. Während des Ladens des Kondensators wird die Diode durch die Versorgungsspannung geschlossen. Wenn der Transistor VT1 offen, kondensator C2über eine Diode entladen VD1. Die Amplitude des Ausgangssignals wird durch einen Widerstand geregelt R5, und die Frequenz ist ein Widerstand R1. Die maximale Amplitude beträgt 15 V.

GESTEUERTE GENERATOREN

Feldeffekttransistor-Generator. Die Basis des Generators (Abb. 11.10) ist die Ladung des Kondensator-Gleichstroms, die durch den Feldeffekttransistor eingestellt wird VT4. Die Laderate des Kondensators wird durch den Widerstand bestimmt R10. Die ansteigende Spannung wird an die Basis des Emitterfolgertransistors angelegt, dessen Ausgang mit den Flip-Flop-Transistoren verbunden ist VT1 und VT2. Der Ausgang des Triggers geht an die Basis des Transistors VT3 um die Spannung am Kondensator abzubauen.

BEI Originalzustand Transistoren VT2 und VT3 abgeschlossen. Sobald die Spannung am Kondensator 6 V erreicht, zündet der Trigger und der Transistor öffnet. VT3. Der Kondensator wird über einen offenen Transistor entladen. Wenn die Spannung am Kondensator auf 1 V abfällt, kehrt der Trigger in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Ein neuer Kondensatorladezyklus beginnt.

Mit den Nennwerten der im Diagramm gezeigten Elemente können Sie die Ausgangssignalfrequenz von 15 bis 30 kHz einstellen. Wenn Sie einen Kondensator mit einer Kapazität von 0,033 Mikrofarad einsetzen, beträgt die Frequenz des Ausgangssignals 1 kHz.

Reis. 11.10 Abb. 11.11

Dreiecksignalgenerator am Operationsverstärker. Im Schema von Abb. 11.11 am Kondensator AUS Es entsteht ein Dreiecksignal mit einer Amplitude von 0,6 V. Das Laden und Entladen des Kondensators erfolgt durch das Ausgangssignal des Operationsverstärkers, das sich automatisch in dem Moment ändert, in dem die Spannung am Kondensator die Öffnungsschwelle erreicht. Die Öffnungsschwelle wird durch den Teiler eingestellt R2 und R3. Die Wiederholrate des Ausgangssignals wird durch den Ausdruck bestimmt f=l/4R 1 C. Ein Widerstand wird verwendet, um die Steigungen der Front und das Abklingen des Ausgangssignals auszugleichen. R6.

Dreieckiger Signalformer. Former Abb. 11.12 ermöglicht es Ihnen, ein Dreiecksignal am Ausgang zu erhalten. Die Signalamplitude erreicht 90 % der Versorgungsspannung mit ausreichend hoher Flankenlinearität.

Der Shaper basiert auf dem Prinzip des Ladens und Entladens eines Kondensators durch auf Transistoren aufgebaute Stromgeneratoren. Die Kollektorströme der Transistoren werden durch die Referenzspannungen der Zenerdioden und der Emitterwiderstände bestimmt. Bei fehlendem Eingangssignal müssen gleiche Ströme durch die Transistoren fließen. Wenn die Gleichheit der Ströme aufgrund der Streuung der Werte der Zenerdioden und Widerstände nicht gegeben ist, dann sollten Sie den Widerstand anpassen R4. Das Auftreten eines Eingangssignals mit einer Amplitude, die größer als die Durchbruchspannung der Zenerdioden ist, verursacht ein Ungleichgewicht in den Kollektorströmen. Die positive Halbwelle des Eingangssignals reduziert den Strom des Transistors VT2. Transistorstrom VT1 wird unverändert bleiben. Der differenzielle Kollektorstrom lädt den Kondensator auf. Mit dem Aufkommen der negativen Halbwelle nimmt der Kollektorstrom des Transistors ab VT1. Transistorstrom VT2 auf nominell eingestellt. Der Kondensator wird durch den Strom des Transistors entladen VT2. Ist die Amplitude des Eingangssignals kleiner als die Versorgungsspannung, so besteht ein direkter Zusammenhang zwischen den Amplituden des Ein- und Ausgangssignals, und ist die Versorgungsspannung größer, so ist die Amplitude des Ausgangssignals konstant.

Die Kapazität des Kondensators wird nach der Formel C \u003d 10 3 I / 2fU m ah (μF) berechnet, wobei I der Strom des Transistors ist; f die Frequenz des Eingangssignals ist; U max - Amplitude des Ausgangssignals.

Reis. 11.12 Abb. 11.13 Abb. 11.14

Reis. 11.15

Dreieckwellenformgenerator mit großem Bereich. Mit dem Dreiecksignalgenerator (Abb. 11.13) können Sie eine Frequenz von 0,01 Hz bis 0,1 MHz erhalten. Am Kondensator wird ein 20-V-Ausgangssignal gebildet C4 Kollektorströme von Transistoren VT4, VT6. Wenn der Kondensator geladen ist, werden die Transistoren VT4 und VT5 offen, und die Transistoren VT3 und VT6 abgeschlossen. Wenn die Spannung am Kondensator auf den vom Teiler bestimmten Pegel ansteigt R1 - R3 Transistor VT1 wird Öffnen. Danach öffnen die Transistoren. VT3 und VT6, die die Transistoren ausschalten VT4 und VT5 Der Vorgang des Entladens des Kondensators durch den Transistor beginnt VT6 Wenn der Low-Pegel erreicht ist, öffnet der Transistor VT2. Dieser Prozess gibt das Schema an zurück Originalzustand. Der Kondensator beginnt sich wieder aufzuladen. Die Frequenz des Ausgangssignals kann mit einem Widerstand linear verändert werden R5 20 mal überlappen. Bei einem Kondensator mit einer Kapazität von 1 nF und bei R5 = 510 kΩ beträgt die Frequenz 001 Hz

Schrittsignalformer. Im Ausgangszustand (Bild 11-14) ist der Kondensator auf die Versorgungsspannung aufgeladen, alle Transistoren sind geschlossen. Eingangsimpuls positiver Polarität schaltet den Transistor ein VT1. Durch diesen Transistor fließt ein Strom, der den Kondensator entlädt. Die Spannung am Kondensator nimmt ab. Der zweite Eingangsimpuls entlädt auch den Kondensator um einen diskreten Spannungswert. Dadurch verringert jeder Impuls die Spannung am Kondensator schrittweise, sobald die Spannung am Kondensator gleich der Spannung am Teiler ist R4, R5, Transistor öffnet VT2 und ein Relaxationsprozess beginnt in einer zusammengesetzten Kaskade. Transistoren VT2 und VT3 offen. Es findet ein Ladevorgang des Kondensators statt, danach beginnt ein neuer Zyklus des Entladens des Kondensators.

Trapezförmiger Signalgenerator mit einstellbarer Anstiegszeit. Der Generator (Abb. 11.15) basiert auf einem Multivibrator, der den Betrieb von Stromeinstellungstransistoren steuert VT3 und VT4. Wenn der Transistor VT2 offen, durch Transistor VT3 Kondensatorladestrom fließt SZ. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Kondensator (bzw. die Flanke des Ausgangssignals) hängt vom Ladestrom ab, der über einen Widerstand geregelt wird R12 Die maximale Spannung am Kondensator wird durch die Zenerdiode begrenzt VD2. Wenn die Transistoren des Multivibrators in einen anderen Zustand geschaltet werden, beginnt der Vorgang des Entladens des Kondensators. Transistor VT3 schließt, und der Transistor VT4öffnet. Entladestrom des Transistors VT4 mit einem Widerstand einstellbar R15. Der Wert dieses Stroms bestimmt die Steigung des Ausgangssignals. Die Frequenz und das Tastverhältnis des Ausgangssignals werden durch Widerstände geregelt R2 und R4. Der Generator kann in einem breiten Frequenzbereich bis zu 1 MHz betrieben werden. Bei großen Änderungen der Frequenz des Ausgangssignals müssen die Werte der Kapazitäten der Kondensatoren geändert werden C1 und C2.

OS-GENERATOREN

Gesteuerter Sägezahn-Signalgenerator. Der Generator (Abb. 11.16) besteht aus einem Schwellwertgerät und einem Integrator. Die Ausgangsspannung der negativen Polarität des Schwellengeräts, das auf dem Operationsverstärker aufgebaut ist DA1, an den Eingang des Integrators angelegt. Der in der OOS-Schaltung enthaltene Kondensator C wird allmählich aufgeladen. Am Ausgang der OU DA2 es entsteht ein linear ansteigendes Signal. Wenn am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 wird Nullpotential sein, es wird schalten. Das Ausgangssignal mit positiver Polarität geht durch die Diode und entlädt den Kondensator. Wenn der Kondensator vollständig entladen ist, wird der Operationsverstärker DA1 kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück und ein neuer Zyklus zum Erzeugen des Ausgangssignals beginnt. Die Wiederholrate des Ausgangssignals wird durch den Ausdruck bestimmt f = 3/C(R 3 + R 4).

Generator bei OS K153UD1. Der Dreieckimpulsgenerator (Abb. 11.17, a) ist auf zwei Operationsverstärkern aufgebaut. Der erste Operationsverstärker führt die Funktionen eines Integrators aus, und der zweite ist ein Schwellenelement. Ausgangsspannung des Operationsverstärkers DA1 steigt (sinkt) linear. Wenn es im Absolutwert gleich der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ist DA2, Der zweite Operationsverstärker schaltet und den Teiler ein R5, R6 Spannungspolarität ändert sich. In diesem Fall das Ausgangssignal des Operationsverstärkers DA1 wird linear abnehmen (zunehmen). Im nächsten Moment wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers verglichen DA1 mit Schwelle zum Schließen des Betriebssystems DA2. Es findet eine sekundäre Umschaltung des Operationsverstärkers statt DA2. Die Abhängigkeit der Periode des Signals einer dreieckigen Form von der Verstärkung des Operationsverstärkers DA2 in Abb. gezeigt. 11.17.6.

Unijunction-Transistorgenerator mit Verstärker. Sägezahn-Signalgenerator (Abb. 11.18, a) auf einem Operationsverstärker aufgebaut, der die Funktionen eines Integrators ausführt. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangssignals hängt von der Eingangsspannung ab. Wenn die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 8 V erreicht, öffnet der Unijunction-Transistor. Positiver Impuls über dem Widerstand R2 fließt durch die Diode und der Integrationskondensator wird entladen. Die Abhängigkeit der Ausgangssignalfrequenz von der Eingangsspannung ist in Abb. 1 dargestellt. 11.18, b.

Reis. 11.16 Abb. 11.17

Generator mit Doppelbild. Generator (Abb. 11.19, a) besteht aus einem Integrator, der auf dem Operationsverstärker hergestellt wird DA2. Wenn ach DA2 schaltet, wird sein nicht invertierender Eingang mit einer POS-Spannung versorgt, die den Schwellenwert für den Betrieb der Schaltung bestimmt. Mit Potentiometer R4 an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 der zweite POS ist in Kraft. Wenn der Wert dieser Verbindung kleiner als die Öffnungsschwelle des Betriebssystems ist DA2, dann die Vorderflanke des Impulssignals am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 wird den Kondensator passieren C1 an seinen invertierenden Eingang. Ab diesem Moment beginnt der Ladevorgang des Kondensators C1. Ausgangsspannung des Operationsverstärkers DA1 steigt langsam an. Wenn es die Öffnungsschwelle des Betriebssystems erreicht DA2, Umschaltung erfolgt DA2. Der Entladevorgang des Kondensators beginnt C1. Die Pulswiederholrate des Ausgangssignals wird bestimmt durch den Ausdruck f = K 2 /4RC(K 1 – K 2);

Reis. 11.18

Reis. 11.19

Reis. 11.20

K 1 \u003d R 2 / (R 2 + R 3); K 2 \u003d R "4 / (R" 4 + R "4). Abhängig vom Pegel des POS-Signals im OS DA1 Sie können den Ausgangspegel anpassen. Der Maximalwert DE wird durch die Spannung am Teiler bestimmt R2, R3. Auf Abb. 11.19.6 zeigt Spannungsdiagramme bei Rundstreckenrennen.

Ein getriggerter Signalgenerator. Ausgangsspannung (Abb. 11.20, a), gebildet am Kondensator NW, gleich U 3 \u003d \u003d (t / C 3) I 2. Der Kondensator wird mit einem linear ansteigenden Strom I 2 \u003d U 2 / R 5 des Transistors geladen VT2. Transistor-Kollektorstromsteuerung VT2 erfolgt durch die Spannung am Kondensator C2 (U 2 \u003d (t / C 2) I 3). Diese Spannung hängt vom Strom des Transistors ab VT3 (l 3 \u003d U B / R 4). Als Ergebnis U 3 \u003d U b t 2 / C 2 C 3 R 4 R 5 . Für die Nennwerte der im Diagramm angegebenen Elemente beträgt die Ausgangssignalfrequenz 5 kHz. Kondensatoren zurücksetzen C2 und NW erfolgt durch ein externes Signal über Transistoren VT4 und VT1. Auf Abb. 11.20.6 zeigt Spannungsdiagramme an verschiedenen Punkten in der Schaltung.

sec-Signalaufbereiter x . Funktionsbildung Sek wird aus dem harmonischen Eingangssignal ausgeführt. Die Schaltung (Abb. 11.21, a) kann von Einheiten von Hertz bis zu Hunderten von Kilohertz arbeiten. Im ersten Transistor wird das Eingangssignal mit einer Amplitude von 2,5 V begrenzt. Der zweite Transistor erhöht die Steilheit der Flanken des Rechtecksignals und ändert seine Phase. Kollektorsignal des Transistors VT2 mit dem Eingangssignal am Widerstand summiert R6. Das Ausgangssignal wird an einem bestimmten Punkt des Potentiometers ausgewählt, so dass ein bestimmter Wert für die Tiefe des Tals der sec-Funktion eingestellt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass dieses Formationsschema an einigen Stellen einen Fehler von bis zu 10 % ergeben kann. Mit zunehmender Amplitude der Mäander- und Oberwellensignale nimmt der Fehler ab. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Bildung der Funktion sec a; Sie können am Eingang eine Diodenbegrenzungsschaltung anbringen (Abb. 11.21.6). Die Rolle dieser Schaltung besteht darin, die Spitzen des harmonischen Signals zu glätten. Mit Hilfe einer zusätzlichen Schaltung kann die Simulationsgenauigkeit auf bis zu 5 % gesteigert werden.

Reis. 21.11

KOMPLEXE SIGNALGENERATOREN

Diodengenerator für komplexe Signale. Durch die Änderung der Verstärkung eines Differenzverstärkers entstehen komplexe Wellenformen (Abb. 11.22). Bei kleinen Eingangssignalen sind alle Dioden geschlossen. Verstärkung bestimmt durch Widerstände R2, R3 und R11, R12, der Einigkeit nahe. Mit zunehmendem Eingangssignalpegel beginnen Dioden in den Emitterkreisen von Transistoren zu leiten. Dies führt zu einer Erhöhung des Gewinns. Das Ausgangssignal wird steiler. Drei Stufen der Verstärkungsänderung werden sowohl für positive als auch für negative Polaritäten des Eingangssignals verwendet. Jede Schaltung, bestehend aus Dioden und einem Potentiometer, bestimmt eine andere Öffnungsschwelle. Die genaue Form des Ausgangssignals wird durch das entsprechende Potentiometer eingestellt.

Diskreter Former von Signalen besonderer Formen. Der Generator (Abb. 11.23) basiert auf einem mehrphasigen Multivibrator, der durch einen Impuls positiver Polarität getriggert wird. Die Transistoren werden nacheinander in der Schaltung eingeschaltet. VT3. Nur ein Transistor ist offen. Der Transistor geht in einen leitenden Zustand. VT2, der im Emitter des Transistors liegt VT1 leitet den durch den Widerstand bestimmten Strom R5. Wenn sich die Widerstandswerte der Widerstände nach einem bestimmten Gesetz ändern, dann ändert sich die Amplitude des Ausgangssignals nach demselben Gesetz. Mit Widerständen R5 Sie können ein beliebiges Änderungsgesetz des Ausgangssignals erhalten. Die Häufigkeit der Schaltkanäle wird durch die Zeitkonstante bestimmt R 6 C 2 .

Reis. 11.22 Abb. 11.23

Reis. 24.11

Funktionsgenerator. Am Generatoreingang wird ein Pulssignal positiver Polarität angelegt (Abb. 11.24). Logikschaltung 2I - NICHT integrierte Schaltung K133LAZ ist geschlossen. Am Ausgang 1 erscheint ein Signal negativer Polarität mit einer Dauer gleich der Dauer des Eingangssignals. Dieses Signal auf der RC-Kette wird differenziert und ein positiver Impuls schließt die zweite Logikschaltung. Am Ausgang dieser Schaltung erscheint ein Impuls negativer Polarität mit einer Dauer von 5 μs. Alle nachfolgenden Ketten funktionieren auf die gleiche Weise. An den Ausgängen 1 - 7 erscheinen nacheinander Impulssignale. Alle diese Signale werden durch bestimmte Gewichtswiderstände am Eingang des Operationsverstärkers summiert. Abhängig von der Reihenfolge der akzeptierten Widerstände der Gewichtswiderstände kann am Ausgang des Operationsverstärkers ein Signal beliebiger Komplexität gebildet werden. Die Amplitude des Ausgangssignals wird durch den Widerstandswert des Widerstands bestimmt R4. Um den Operationsverstärker auszugleichen, den Widerstand des Widerstands R3 wird für den Gesamtwiderstand von Gewichtswiderständen ausgewählt.

Luca Bruno, Italien

Pulsweitenmodulatoren verwenden oft analoge Sägezahnspannungsgeneratoren. Die in Fig. 1 gezeigte kostengünstige Oszillatorschaltung kann in Niedrigleistungsanwendungen bis hinunter zu 10 MHz verwendet werden. Die Schaltung zeichnet sich durch eine gute Hublinearität und Frequenzstabilität aus.

Die Schaltung wird auf einem einzelnen Inverter mit einem Eingangs-Schmitt-Trigger hergestellt, der als modifizierter Multivibrator arbeitet. Die Ausgangsspannung wird von dem Zeiteinstellungskondensator C T abgenommen, dessen Spannung von der unteren zur oberen Schwelle des Inverters variiert. R T C T wird mit einer konstanten Spannung geladen, daher wächst die Spannung am Kondensator exponentiell und kann nur im Anfangsabschnitt der Exponentiallinie durch eine Gerade angenähert werden.

Der einfachste Weg, die Linearität der Sägezahnspannung zu verbessern, besteht darin, die Versorgungsspannung der Kette R T C T zu erhöhen. Dazu wird der Schaltung ein Kondensator C 1 mit einer Kapazität hinzugefügt, die mindestens eine Größenordnung größer als C T ist und als Ladungspumpengenerator wirkt. Während der abfallenden Flanke des Sägezahns, wenn der Inverterausgang niedrig ist, lädt sich dieser Kondensator schnell durch die Diode D1 auf VCC minus dem Durchlassspannungsabfall über der Diode auf. Gleichzeitig wird der Kondensator C T über die Diode D 2 entladen.

Wenn die abfallende Flanke der Spannung an C T die untere Schwelle V T - Schmitt-Trigger erreicht, wird der Ausgang des Inverters auf einen logisch hohen Pegel gesetzt. Die Ladung des Kondensators C 1 beginnt und die Summe der Spannungen an C 1 und am Ausgang des Wechselrichters wird an der Kathode der Diode D 1 hergestellt. D 1 schließt und die Schaltung R T C T beginnt sich aufzuladen und versucht, die Spannung am Kondensator C 1 auszugleichen. In dem Moment, in dem die Spannung an C T auf die obere Schwelle V T + Schmitt-Trigger ansteigt, kehrt der Ausgang des Inverters zu „log. 0" und der Zyklus beginnt sich zu wiederholen.

Die Linearität der "Säge" ist proportional zur Summe der Versorgungsspannungen V CC und V DD . Da V DD +5 V ist und festgelegt ist, besteht die einzige Möglichkeit zur Verbesserung der Linearität darin, V CC zu verwenden. Der Grad der Nichtlinearität des Arbeitsbereichs der Sägezahnspannung kann anhand des folgenden Ausdrucks abgeschätzt werden:

E NL % - Nichtlinearitätsfehler in Prozent,
M I - der Neigungswinkel des Arbeitsbereichs der "Säge" im Anfangsabschnitt,
M F - der Neigungswinkel des Arbeitsbereichs im letzten Abschnitt,

V F ist der Vorwärtsspannungsabfall über der Diode D 1 .

Die Zeitkonstante R T C T bestimmt die Frequenz der Sägezahnspannung F O . Diese Frequenz kann unter Vernachlässigung der Entladezeit C T und einer etwaigen Entladung C 1 mit dem Ausdruck abgeschätzt werden:

K ist eine Konstante, die aus dem folgenden Ausdruck bestimmt wird:

Das Modellieren einer Schaltung mit C T = 100 pF und R T = 2,2 kΩ zeigt, dass die Sägezahnspannung nicht linear ist

• 28 % bei VCC = VDD = 5 V,
• 18 % bei V CC = 10 V und V DD = 5 V,
• 14 % bei V CC = 15 V und V DD = 5 V.

Es wurde ein Schaltungslayout zusammengestellt, bei dem V DD \u003d V CC \u003d 5 V, C T \u003d 100 pF und R T \u003d 2,2 kOhm. Der Wechselrichter war eine 74HC14-Mikroschaltung in einem Standard-DIP-Gehäuse, die eine Laufzeitverzögerung von 15 ns hat (gegenüber 4,4 ns für SN74LVC1G14 mit einer Versorgungsspannung von 5 V). Die gemessene Frequenz betrug ungefähr 12,7 MHz.

Als IC 1 können Sie jeden CMOS-Inverter mit Schmitt-Trigger am Eingang verwenden. Um die Frequenzstabilität zu verbessern, sollten Sie jedoch Chips aus den schnellsten Familien mit einer geringen Laufzeitverzögerung und einem großen Ausgangsstrom wählen. Ganz passend gefertigt

Niederfrequenzen sind dafür ausgelegt, periodische niederfrequente elektrische Signale am Ausgang des Gerätes mit zu empfangen gegebenen Parameter(Form, Amplitude, Signalfrequenz).

KR1446UD1 (Abb. 35.1) ist eine Doppelmutter-an-Schiene-OU allgemeiner Zweck. Basierend auf dieser Mikroschaltung können Geräte für verschiedene Zwecke erzeugt werden, insbesondere elektrische Schwingungen, die in Abb. 35.2-35.4. (Abb. 35.2):

♦ erzeugt gleichzeitig und synchron Rechteck- und Sägezahn-Spannungsimpulse;

♦ hat einen einzigen künstlichen Mittelpunkt für beide Operationsverstärker, gebildet durch die Spannungsteiler R1 und R2 .

Aufbauend auf dem ersten der Operationsverstärker, auf dem zweiten - Schmitt mit einer breiten Hystereseschleife (U raCT \u003d U nHT; R3 / R5), genauen und stabilen Schaltschwellen. Die Erzeugungshäufigkeit wird durch die Formel bestimmt:

f =———– und beträgt 265 Gi für die in der Abbildung angegebenen Stückelungen. AUS

Reis. 35.7. Pinbelegung und Zusammensetzung der Mikroschaltung KR 7446UD7

Reis. 35.2. Generator von Rechteck-Dreieck-Impulsen auf dem Chip KR1446UD 7

durch Änderung der Versorgungsspannung von 2,5 auf 7 V ändert sich diese Frequenz um nicht mehr als 1 %.

Der verbesserte (Abb. 35.3) erzeugt Rechteckimpulse, deren Frequenz vom Wert des Reglers abhängt

Reis. 35.3. gesteuerter Generator Rechteckimpulse

Eingangsspannung gemäß Gesetz

Wenn es sich ändert

Eingangsspannung von 0,1 bis 3 V, die Generatorfrequenz steigt linear von 0,2 bis 6 kHz.

Die Erzeugungsfrequenz des Rechteckimpulsgenerators auf der Mikroschaltung KR1446UD5 (Abb. 35.4) ist linear zum Wert der angelegten Steuerspannung und wird bei R6 = R7 wie folgt bestimmt:

Die 5-V-Erzeugungsfrequenz steigt linear von 0 bis 3700 Hz an.

Reis. 35.4. spannungsgesteuerter Generator

Also, wenn sich die Eingangsspannung von 0,1 auf ändert

Basierend auf TDA7233D-Chips, die als einzelne Basis verwendet werden Basiselement, Reis. 35.5, a, Sie können ausreichend starke Impulse () sowie Spannungen sammeln, Abb. 35.5.

Der Generator (Abb. 35.5, 6, oben) arbeitet mit einer Frequenz von 1 kHz, die durch die Auswahl der Elemente R1, R2, Cl, C2 bestimmt wird. Die Kapazität des Übergangskondensators C bestimmt Klangfarbe und Lautstärke des Signals.

Der Generator (Abb. 35.5, b, unten) erzeugt ein Zweitonsignal, abhängig von der individuellen Wahl der Kapazität des Kondensators C1 in jedem der verwendeten Grundelemente, z. B. 1000 und 1500 pF.

Spannungen (Abb. 35.5, c) arbeiten mit einer Frequenz von etwa 13 kHz (Kondensator C1 wird auf 100 pF reduziert):

♦ obere – erzeugt eine negative Gelspannung relativ zum gemeinsamen Bus;

♦ mittel - erzeugt eine positive Verdopplung relativ zur Versorgungsspannung;

♦ niedriger - erzeugt je nach Übersetzungsverhältnis eine bipolare Gleichspannung mit (ggf.) galvanischer Trennung von der Stromquelle.

Reis. 35.5. anormale Verwendung von TDA7233D-Mikroschaltungen: a - Grundelement; b - als Impulsgeneratoren; c - als Spannungswandler

Beim Zusammenbau von Umrichtern sollte berücksichtigt werden, dass ein erheblicher Teil der Ausgangsspannung an den Gleichrichterdioden verloren geht. Diesbezüglich wird empfohlen, Schottky als VD1, VD2 zu verwenden. Der Laststrom transformatorloser Wandler kann 100-150 mA erreichen.

Rechteckimpulse (Abb. 35.6) arbeiten im Frequenzbereich 60-600 Hz \ 0,06-6 kHz; 0,6-60 kHz. Um die Form der erzeugten Signale zu korrigieren, kann eine Kette verwendet werden (unterer Teil von Abb. 35.6), die mit den Punkten A und B des Geräts verbunden ist.

Nachdem der Operationsverstärker mit positiver Rückkopplung abgedeckt wurde, ist es einfach, das Gerät in den Modus zum Erzeugen von Rechteckimpulsen zu versetzen (Abb. 35.7).

Auf Basis des DA1-Chips können variable Frequenzimpulse (Abb. 35.8) erzeugt werden. Bei Verwendung als DA1 1/4-Mikroschaltung LM339 durch Einstellen des Potentiometers R3 wird die Betriebsfrequenz innerhalb von 740-2700 Hz abgestimmt (der Wert der Kapazität C1 ist in der Originalquelle nicht angegeben). Die anfängliche Generationsfrequenz wird durch das Produkt C1R6 bestimmt.

Reis. 35.8. Weitbereichs-abstimmbarer Oszillator basierend auf einem Komparator

Reis. 35.7. Generator von Rechteckimpulsen mit einer Frequenz von 200 Hz

Reis. 35.6. NF-Rechteckgenerator

Auf der Basis von Komparatoren wie LM139, LM193 und dergleichen kann Folgendes zusammengestellt werden:

♦ Rechteckimpulse mit Quarzstabilisierung (Abb. 35.9);

♦ Impulse mit elektronischer Abstimmung.

Frequenzstabile Schwingungen oder die sogenannten „stündlichen“ Rechteckimpulse können auf dem Komparator DAI LTC1441 (oder ähnlichem) gemäß der in Abb. 1 gezeigten typischen Schaltung ausgeführt werden. 35.10. Die Erzeugungsfrequenz wird durch einen Schwingquarz Z1 eingestellt und beträgt 32768 Hz. Bei Verwendung einer Reihe von Frequenzteilern durch 2 werden am Ausgang der Teiler Rechteckimpulse mit einer Frequenz von 1 Hz erhalten. In einem kleinen Bereich kann die Betriebsfrequenz des Generators durch Parallelschaltung eines Resonators kleiner Kapazität abgesenkt werden.

Typischerweise werden LC und RC- in elektronischen Geräten verwendet. Weniger bekannt sind LR-, obwohl Geräte mit induktiven Sensoren auf ihrer Basis erstellt werden können,

Reis. 35.11. LR-Generator

Reis. 35.9. Impulsgeber am Komparator LM 7 93

Reis. 35.10. "Uhr" Impulsgenerator

Detektoren für Verkabelung, Impulse usw.

Auf Abb. 35.11 zeigt einen einfachen LR-Rechteckgenerator, der im Frequenzbereich 100 Hz - 10 kHz arbeitet. Als Induktivität und für Schall

Der Generatorbetrieb wird von einer Telefonkapsel TK-67 gesteuert. Die Frequenzabstimmung erfolgt durch das Potentiometer R3.

Betriebsbereit, wenn die Versorgungsspannung von 3 auf 12,6 V wechselt. Wenn die Versorgungsspannung von 6 auf 3-2,5 V abfällt obere Frequenz Generation steigt von 10-11 kHz auf 30-60 kHz.

Notiz.

Der Bereich der erzeugten Frequenzen kann auf 7-1,3 MHz (für eine Mikroschaltung) erweitert werden, indem die Telefonkapsel und der Widerstand R5 durch eine Induktivität ersetzt werden. In diesem Fall können bei ausgeschaltetem Diodenbegrenzer Signale nahe einer Sinuskurve am Ausgang des Geräts erhalten werden. Die Stabilität der Generatorfrequenz des Geräts ist vergleichbar mit der Stabilität von RC-Generatoren.

Tonsignale (Abb. 35.12) können K538UNZ durchgeführt werden. Dazu reicht es aus, den Eingang und Ausgang der Mikroschaltung mit einem Kondensator oder seinem Analogon - einer piezokeramischen Kapsel - zu verbinden. Im letzteren Fall fungiert die Kapsel auch als Schallgeber.

Die Erzeugungsfrequenz kann durch Auswahl der Kapazität des Kondensators geändert werden. Parallel oder in Reihe kann eine piezokeramische Kapsel geschaltet werden, um die optimale Erzeugungsfrequenz auszuwählen. Die Versorgungsspannung der Generatoren beträgt 6-9 V.

Reis. 35.72. Audiofrequenzen auf einem Chip

Für eine schnelle Überprüfung des Operationsverstärkers kann ein Generator verwendet werden Tonsignale in Abb. gezeigt. 35.13. Der getestete DA1-Chip vom Typ , oder andere mit ähnlicher Pinbelegung, wird in die Buchse gesteckt, danach wird der Strom eingeschaltet. Bei gutem Zustand gibt die piezokeramische Kapsel HA1 ein Tonsignal ab.

Reis. 35.13. Tongenerator- OS-Tester

Reis. 35.14. Generator von Rechteckimpulsen auf OUKR1438UN2

Reis. 35.15. Generator von Sinussignalen auf OUKR1438UN2

Rechteckige Signale mit einer Frequenz von 1 kHz, die auf dem KR1438UN2-Chip erzeugt wurden, sind in Abb. 1 dargestellt. 35.14. amplitudenstabilisierte Sinussignale bei einer Frequenz von 1 kHz ist in Abb. 1 dargestellt. 35.15.

Der Generator, der sinusförmige Signale erzeugt, ist in Abb. 1 dargestellt. 35.16. Dieser arbeitet im Frequenzbereich von 1600 bis 5800 Hz, obwohl bei Frequenzen über 3 kHz die Wellenform immer weiter vom Ideal entfernt ist und die Amplitude des Ausgangssignals um 40 % abfällt. Bei einer zehnfachen Erhöhung der Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 verringert sich das Abstimmband des Generators unter Beibehaltung der Sinuswellenform auf 170-640 Hz mit einer Amplitudenungleichmäßigkeit von bis zu 10%.

Reis. 35.7 7. Generator sinusförmiger Schwingungen mit einer Frequenz von 400 Hz

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Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Jugendpolitik

Region Woronesch

GOBU SPO VO "Borisoglebsker Hochschule für Industrie- und Informationstechnologien"

Kursprojekt

Disziplin: "Design digitaler Geräte"

Thema: "Sägezahnspannungsgenerator"

Borisoglebsk 2015.

Einführung

Heutzutage nehmen Fernsehempfänger einen großen Platz in der Welt der radioelektronischen Geräte ein. Fernsehen ist das breiteste Gebiet der Radioelektronik. Heutzutage hat jedes Haus einen Fernseher, und er ist die grundlegendste Informationsquelle. Bei der Konstruktion eines Fernsehempfängers stimmen sie mit Dutzenden von Wissenschaften und Themen der Funkelektronik überein. Und eine der Hauptwissenschaften ist „Pulstechnik“ und das Thema: „Sägezahnspannungs- oder Stromgeneratoren“. Auf einem Fernseher sind dies Scanner - horizontal und vertikal. Sägezahnspannungsgeneratoren (SPGs) werden auch in Oszilloskop-Sweepern verwendet. Generatoren dieser Art werden auch bei der Reparatur, Einrichtung und Einstellung verschiedener Bürogeräte verwendet. Das Thema des Kursprojekts „Sägezahnspannungsgenerator“ ist äußerst wichtig und relevant, da Dieses Gerät an jedem Arbeitsplatz eines Elektrogeräte-Einstellers notwendig.

1 . Analyse von Analoga des Sägezahnspannungsgenerators.

1.1 Analyse des analogen Sägezahnspannungsgenerators 1

1.1.1 Schaltplan

Betrachten Sie als erstes Analogon einen Sägezahnspannungsgenerator an Transistoren

Reis. 1 - Schematische Darstellung des GPN

Der Generator (siehe Abbildung 1) liefert eine Sägezahnspannung mit guter Linearität. Die Sägezahnspannung wird direkt vom Kondensator C2 abgenommen. Am Widerstand R2 erscheinen in den Momenten der Entladung des Kondensators Impulse, die zur Synchronisation verwendet werden können.

1.1.2 Das Funktionsprinzip der GPN-Schaltung

Der Transistor T1 des Generators mit dem Widerstand R1 im Emitterkreis ist eine Stromquelle mit einem Ausgangswiderstand von mehreren Megaohm. Der Strom dieser Quelle lädt den Kondensator C2 auf.

Durch die große Ausgangsimpedanz der Stromquelle ist eine gute Linearität der Ladespannung gewährleistet.

Wenn die Spannung am Kondensator C2 einen Wert erreicht, bei dem der Unijunction-Transistor T2 öffnet, entlädt sich der Kondensator schnell.

Die Oszillationswiederholfrequenz wird durch den Widerstand R3 gesteuert (durch Einstellen des Ladestroms des Kondensators C2). Diese Frequenz hängt nicht von Schwankungen in der Versorgungsspannung ab, da sich sowohl die Spannung, bei der der Transistor T2 öffnet, als auch der Ladestrom proportional ändern und sich gegenseitig in ihrem Einfluss auf die Folgefrequenz kompensieren.

Die Sägezahnspannung wird direkt vom Kondensator C2 abgenommen. Am Widerstand R2 erscheinen in den Momenten der Entladung des Kondensators Impulse, die zur Synchronisation verwendet werden können.

Bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten der Teile kann die Folgefrequenz innerhalb von 0,1 bis 4 kHz variieren; der Hub der Sägezahnspannung beträgt 10 V, die Amplitude der Taktimpulse 5 V.

1.1.3 Funktionsdiagramm von GPN

Analysiert man den Schaltplan, lässt er sich funktional in 3 Hauptteile unterteilen.

Reis. 2 - Teile des Schaltplans

Reis. 3 - Funktionsdiagramm des GPN

RFK - Einstellung der Schwingungsfrequenz

IT - Stromquelle mit Ausgang. Widerstand von mehreren MΩ

1.2 Analyse des Analogons des Sägezahnspannungsgeneratorsauf dem Mikrocontroller

1.2.1 Schematische Darstellung des GPN

Das schematische Diagramm des Indikators sieht folgendermaßen aus:

Reis. 4 - Schematische Darstellung des GPN

1.2.2 Das Funktionsprinzip des GPN

Die Sägezahnspannung wird am Kondensator C1 gebildet, dessen Ladestrom durch die Widerstände R1-R2 und (in viel geringerem Maße) durch die Parameter der Stromspiegeltransistoren VT1-VT2 bestimmt wird. Ein ziemlich großer Innenwiderstand der Ladestromquelle ermöglicht eine hohe Linearität der Ausgangsspannung (Foto unten; vertikale Skala 10 V / div).

Das technische Hauptproblem bei solchen Schaltungen ist die Entladeschaltung des Kondensators C1. Üblicherweise verwendet man dazu Unijunction-Transistoren, Tunneldioden etc. In obiger Schaltung wird die Entladung durch ... einen Mikrocontroller erzeugt. Dadurch wird das Einrichten der Vorrichtung und das Ändern der Betriebslogik erleichtert, weil. die Auswahl der Schaltungselemente wird durch die Anpassung des Mikrocontrollerprogramms ersetzt.

Reis. 5 - Oszillogramme von Impulsen von GPN

Die Spannung über C1 wird von einem Komparator überwacht, der in den Mikrocontroller DD1 eingebaut ist. Der invertierende Eingang des Komparators ist mit C1 verbunden und nicht der invertierende Eingang mit der Referenzspannungsquelle an R6-VD1. Wenn die Spannung an C1 den Referenzwert (ca. 3,8 V) erreicht, springt die Spannung am Ausgang des Komparators von 5 V auf 0.

Dieser Moment wird von der Software überwacht und führt dazu, dass der GP1-Port des Mikrocontrollers vom Eingang zum Ausgang neu konfiguriert und mit einem logischen 0-Pegel beaufschlagt wird, wodurch sich herausstellt, dass der Kondensator C1 über einen Open-Port-Transistor gegen Masse kurzgeschlossen ist und sich eher entlädt schnell. Am Ende der C1-Entladung zu Beginn des nächsten Zyklus wird der GP1-Ausgang wieder auf den Eingang konfiguriert und am GP2-Ausgang ein kurzer rechteckförmiger Sync-Impuls mit einer Amplitude von 5V gebildet.

Reis. 6- Leiterplatte GPN-arr. Seite

Die Dauer der Entlade- und Synchronimpulse wird per Software eingestellt und kann über einen weiten Bereich variieren, weil Der Mikrocontroller wird von einem internen Oszillator mit einer Frequenz von 4 MHz getaktet. Wenn der Widerstand R1 + R2 innerhalb von 1K - 1M variiert wird, ändert sich die Frequenz der Ausgangsimpulse an der angegebenen Kapazität C1 von etwa 1 kHz auf 1 Hz.

Die Sägezahnspannung an C1 wird vom Operationsverstärker DA1 bis auf den Pegel seiner Versorgungsspannung verstärkt. Die gewünschte Amplitude der Ausgangsspannung wird durch den Widerstand R5 eingestellt. Die Wahl des Operationsverstärkertyps beruht auf der Möglichkeit, ihn mit einer 44-V-Quelle zu betreiben.

Die Spannung von 40 V zur Versorgung des Operationsverstärkers wird aus 5 V erhalten Impulskonverter auf dem DA2-Chip gemäß dem Standardschema aus seinem Datenblatt enthalten. Die Arbeitsfrequenz des Konverters beträgt 1,3 MHz.

Der Generator ist auf einer 32 x 36 mm großen Platine montiert.

Alle Widerstände und die meisten Kondensatoren haben die Größe 0603. Ausnahmen sind C4 (0805), C3 (1206) und C5 (Tantal, Baugröße A). Die Widerstände R2, R5 und der Stecker J1 sind auf der Rückseite der Platine installiert (Abb. 6).

Reis. 7 - Leiterplatte von GPN-Personen. Seite

Die obere Grenzfrequenz wird bei dieser Schaltung durch die Entladezeit C1 begrenzt, die wiederum durch den Innenwiderstand der Ausgangstransistoren des Ports bestimmt wird. Um den Entladevorgang zu beschleunigen, ist es wünschenswert, C1 durch einen separaten niederohmigen MOSFET zu entladen.

In diesem Fall ist es möglich, die Software-Verzögerungszeit für die Entladung, die erforderlich ist, um die vollständige Entladung des Kondensators und dementsprechend den Abfall der Ausgangsspannung der Säge auf nahezu 0 V sicherzustellen, erheblich zu reduzieren.

Um den Betrieb des Generators zu stabilisieren, ist es wünschenswert, eine Baugruppe aus zwei PNP-Transistoren in einem Gehäuse als VT1-VT2 zu verwenden. Bei einer niedrigen Frequenz der erzeugten Impulse (weniger als 1 Hz) beginnt der Endwiderstand des Stromgenerators zu wirken, was zu einer Verschlechterung der Linearität der Sägezahnspannung führt. Die Situation kann verbessert werden, indem Widerstände in die Emitter VT1 und VT2 eingebaut werden.

1.2.3 Funktionsdiagramm von GPN

Analysiert man den Schaltplan, lässt er sich funktional in 4 Hauptteile unterteilen.

Reis. 8 - Funktionsteile des Schaltplans des GPN

Mikrocontroller-Anzeige für Generatorspannung

Basierend auf der Analyse der Schaltung (GPN) können wir ein Funktionsdiagramm des Geräts erstellen.

Reis. 9 - Funktionsdiagramm des GPN

FPN - Sägezahn-Spannungsformer

M - Mikrocontroller

UN - Spannungsverstärker

IP - Impulskonverter

2 . Strukturell Funktionsdiagramm digitales Gerät

2.1 Konstruktion eines Funktionsdiagramms

Basierend auf der Analyse vorhandener Geräte erstellen wir unser eigenes Schema. Das Funktionsdiagramm sieht so aus

Reis. 10 - Funktionsdiagramm des GPN

DN - Spannungsteiler

TG - Schmitt-Trigger

DC - Dioden-Widerstandsschaltung

IT - Integrator

2.2 FFunktionsteile des Geräts

Spannungsteiler

Reis. 11 - Spannungsteiler

Der Spannungsteiler besteht aus 2 Widerständen R1 und R2. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 und dem direkten Eingang des Operationsverstärkers DA2 wird die Hälfte der Versorgungsspannung vom Spannungsteiler zugeführt. Es benötigt keine zusätzliche Stromversorgung

Schmitt-Trigger

Der Schmitt-Trigger ist auf einem Operationsverstärker aufgebaut. Und spielt die Rolle eines Sägezahn-Spannungsformers

Reis. 12 - Schmitt-Trigger

Dioden-Widerstandsschaltung

Mit Hilfe der Dioden-Widerstands-Schaltung können Sie die gewünschte Form und Frequenz der Impulse einstellen.

Reis. 13 - Dioden-Widerstandsschaltung

Der Integrator ist auf einem Operationsverstärker aufgebaut

Reis. 14 - Integrator

3 . Schematische Darstellung eines Sägezahnspannungsgenerators

3.1 Schematische Darstellung des GPN-Generators

Basierend auf den oben diskutierten Funktionseinheiten ist es möglich, ein schematisches Diagramm des GPN-Generators zu erstellen.

Reis. 15 - Schematische Darstellung des GPN

Elemente im Diagramm

R1, R2 - Spannungsteiler

R4, R5, D1, D2 - Dioden-Widerstandsschaltung

R6 - Mit seiner Hilfe wird die Schaltung durch Rückkopplung abgedeckt

C1 - Rückkopplungskondensator

C2 - Filtern

3.2 Beschreibung des GPN-Schemas

Dieser Sägezahn-Spannungsgenerator kann in verschiedenen Schaltungen verwendet werden, zum Beispiel in PWM, als Sweep-Generator, in Geräten zum Spannungsvergleich, Zeitverzögerung und Impulsverlängerung.

Die Oszillatorschaltung ist in Abbildung 15 dargestellt. Sie besteht aus einem Schmitt-Trigger am Operationsverstärker DA1 und einem Integrator am Operationsverstärker DA2. Beide Operationsverstärker sind über Dioden-Widerstandsschaltungen D1, D2, R4, R5 in Reihe geschaltet, und mit Hilfe des Widerstands R6 wird die Schaltung durch Rückkopplung abgedeckt.

Die Hälfte der Versorgungsspannung wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 und dem direkten Eingang des Operationsverstärkers DA2 von einem an den Widerständen R1, R2 gesammelten Spannungsteiler zugeführt, wodurch es möglich ist, mit einer Stromquelle auszukommen.

Elementbewertungen

3.3 Das Funktionsprinzip des GPN

Wenn der Strom eingeschaltet wird, wird der Kondensator C1 entladen, er beginnt mit dem Laden durch die D2R5-Schaltung und der Ausgang des Verstärkers DA1, an dem eine niedrige Spannung aufgebaut wurde, der andere Anschluss des Kondensators C1 ist mit dem Ausgang von verbunden der Operationsverstärker DA2, an dem die Spannung ansteigt. Sobald diese Spannung die Schaltschwelle des Schmitt-Triggers DA1 erreicht, schaltet der Trigger und an seinem Ausgang stellt sich eine bestimmte Spannung ein, die über die Diode D1 und den Widerstand R4 den Kondensator C1 zunächst entlädt und dann auf a auflädt andere Polarität. Ferner wird der Vorgang wiederholt und die Schaltung geht in den Selbstoszillationsmodus.

Da die Widerstände R4 und R5, über die der Kondensator C1 geladen und entladen wird, einen unterschiedlichen Wert haben, ist die Zeit zum Laden und Entladen des Kondensators jeweils unterschiedlich, die Sägezahnspannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 steigt an und fallen schnell für eine lange Zeit.

Berechnung der Schwingungsfrequenz

Die Frequenz des Sägezahnsignals am Ausgang des Generators wird durch die Formel bestimmt

wobei F die Frequenz in Hertz ist;

R3, R6, R4, R5 - Widerstand in Ohm;

C1 ist die Kapazität in Farad.

Fazit

Entsprechend der Aufgabe wurde ein Geräteprojekt entwickelt: "Sägezahnspannungsgenerator", das die erforderlichen Parameter vollständig erfüllt.

Dieses Gerät besteht aus:

DN - Spannungsteiler.

TG - Schmitt-Trigger.

DC - Dioden-Widerstandsschaltung.

IT - Integrator.

In einem der Knoten wurde die Frequenz der RC-Schaltung berechnet.

Das Ziel des Kursprojekts zum Thema „Sägezahngenerator.

Spannung" wurde durch Lösung der gestellten Aufgaben erreicht, nämlich:

Analyse bestehender Analoga.

Entwicklung Blockdiagramm.

Entwicklung eines schematischen Diagramms des Geräts.

Die Lösung der Aufgaben erfolgte unter Verwendung von Fach- und Referenzliteratur sowie Internetressourcen.

Referenzliste

1. Verzeichnis. "Integrierte Mikroschaltungen und ihre ausländischen Analoga". Unter der Redaktion von Nefedov A.V. - M.Radiosoft. 1994

2. Verzeichnis. "Dioden, Thyristoren, Transistoren und Mikroschaltungen für allgemeine Zwecke". Woronesch. 1994

3. "Elektronik" V.I. Lachin, N.S. Savelov. Phönix 2000

4. Zhmurin D.N. Mathematische Grundlagen der Systemtheorie: Uch. Siedlung - Nowotscherkassk, 1998.

5. Generierung und Signalgeneratoren. Djakonow V.A.

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Eine Sägezahnspannung ist eine Spannung, die proportional zur Zeit ansteigt und abrupt abfällt. Auf Abb. 46, a zeigt eine ideale Sägezahnspannung mit einer Anstiegszeit Schlepper und Herbstzeit t sp, gleich Null. Es ist offensichtlich, dass die Zeit dieser Spannung T gleich der Anstiegszeit. Echte Sägezahnspannungsgeneratoren haben eine Spannung, die nicht ganz linear ansteigt und deren Abklingzeit ungleich Null ist (Abb. 46, b).

Sägezahnspannung wird verwendet, um den Elektronenstrahl in Kathodenstrahlgeräten zu scannen.

Reis. 46. ​​Änderungskurven der idealen (a) und realen (b) Sägezahnspannung

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Reis. 47. Sägezahnspannungsgeneratorschaltung

Der Generator wird durch Impulse negativer Polarität über eine Diode gesteuert VDI. Im Ausgangszustand ist der Transistor VT1 gesperrt durch eine positive Spannung, die von der EMK-Quelle geliefert wird. E baeüber einen Widerstand R2,Diode VDI und Widerstand R1.Kondensator AUS aufgeladen über R K , R 1,VDI und R2 bis auf Spannung Ja ke.Bei Anlegen eines Steuerimpulses schaltet die Diode VD1 ist gesperrt. Transistor VTIöffnet, da die Spannung an seiner Basis nun über einen Widerstand zugeführt wird R. Die Entladung des Kondensators durch den offenen Transistor beginnt. Die Potentiale von Basis und Kollektor im Moment des Entriegelns des Transistors nehmen abrupt ab. Die kapazitive Rückkopplung zwischen Kollektor und Basis hält den Entladestrom des Kondensators nahezu konstant.

Am Ende des Steuerimpulses wird die Diode entriegelt, der Transistor wird durch die EMK-Quellenspannung geschlossen. E bae und der Kondensator beginnt sich aufzuladen AUS.

Um die vollständige Entladung des Kondensators sicherzustellen und die maximale Amplitude der Sägezahnspannung zu erhalten, wird die Dauer der Steuerimpulse basierend auf dem Verhältnis ausgewählt

τ = (1,1 – 1,2)t res

wo t res- Entladezeit des Kondensators.

Die Frequenz der Sägezahnspannung wird durch die Parameter der Entladeschaltung bestimmt und ist durch die Frequenzeigenschaften des Transistors begrenzt.