Tema: Generadores de rampa yActual.

Información general sobre generadores de pulsos de diente de sierra (GPI).

Generadores de tensión lineal.

Generadores de corriente linealmente cambiantes.

Literatura:

Bramer Yu.A., Pashchuk I.N. tecnología de impulso - M.: Escuela superior, 1985. (220-237).

Bystrov Yu.A., Mironenko I.G. Circuitos y dispositivos electrónicos. - M.: Escuela Superior, 1989. - S. 249-261,267-271.

1. Información general sobre los generadores de pulsos de diente de sierra (GPI).

Diente de sierra de tensión llamado tal voltaje, que durante algún tiempo cambia de acuerdo con una ley lineal (aumenta o disminuye), y luego vuelve a su nivel original.

Distinguir:

voltaje que aumenta linealmente;

Voltaje linealmente descendente.

Generador de pulsos de diente de sierra - un dispositivo que genera una secuencia de pulsos de diente de sierra.

Nombramiento de generadores de pulsos de diente de sierra.

Diseñado para obtener tensión y corriente que varía en el tiempo según una ley lineal.

Clasificación de los generadores de pulsos de diente de sierra:

Por elemento base:

en transistores;

en lámparas;

en circuitos integrados (en particular, en amplificadores operacionales);

Con cita:

generadores de voltaje de diente de sierra (GPN) (otro nombre - generadores de voltaje de variación lineal - CLAY);

generadores de corriente de diente de sierra (GPT) (otro nombre - generadores de corriente de variación lineal - GLIT);

Por el método de encendido del elemento de conmutación:

circuito secuencial;

circuito paralelo;

Según el método de aumento de la linealidad del voltaje generado:

con un elemento estabilizador de corriente;

tipo de compensación.

Dispositivo generador de pulsos de diente de sierra:

La construcción se basa en una llave electrónica que cambia el capacitor de carga a descarga.

El principio de funcionamiento de los generadores de pulsos de diente de sierra.

Por lo tanto, el principio de obtener un voltaje creciente o decreciente se explica por el proceso de carga y descarga de un capacitor (circuito integrador). Pero porque la llegada de pulsos en el circuito integrador debe ser conmutada, se utiliza llave de transistores.

Los esquemas más simples de generadores de pulsos de diente de sierra y su funcionamiento.

Esquemáticamente, el funcionamiento de la GUI es el siguiente:

Circuito paralelo:

Al abrir llave electronica el condensador se carga lentamente a través de la resistencia R hasta el valor E, formando así un pulso de diente de sierra. Cuando se cierra la llave electrónica, el condensador se descarga rápidamente a través de ella.

El pulso de salida tiene la siguiente forma:

Cuando se invierte la polaridad de la fuente de alimentación E, la forma de onda de salida será simétrica con respecto al eje del tiempo.

Esquema de serie:

Cuando se cierra la llave electrónica, el capacitor se carga rápidamente al valor de la fuente de alimentación E, y cuando se abre, se descarga a través de la resistencia R, formando así una tensión de diente de sierra linealmente descendente, que tiene la forma:

Cuando se invierte la polaridad de la fuente de alimentación, la forma del voltaje de salida U out (t) cambiará a un voltaje que aumenta linealmente.

Por lo tanto, se puede ver (puede señalarse como uno de los principales inconvenientes) que cuanto mayor sea la amplitud de la tensión a través del condensador, mayor será la no linealidad del pulso. Aquellos. es necesario formar un pulso de salida en la sección inicial de la curva exponencial de carga o descarga del capacitor.

Generador de voltaje de diente de sierra para varicaps.

Cuando se trabajaba con un generador de alta frecuencia sintonizable por un varicap, era necesario hacer un generador de control de voltaje de diente de sierra para él. Hay una gran cantidad de circuitos de generadores de "sierra", pero ninguno de los que se encuentran en forma, porque. para controlar el varicap, se requería una oscilación de voltaje de salida de 0 - 40 V cuando se alimentaba con 5 V. Como resultado de la reflexión, resultó el siguiente esquema.

El voltaje de diente de sierra se forma en el capacitor C1, cuya corriente de carga está determinada por las resistencias R1-R2 y (en mucha menor medida) los parámetros de los transistores del espejo de corriente VT1-VT2. Una resistencia interna bastante grande de la fuente de corriente de carga permite obtener una alta linealidad del voltaje de salida (foto de abajo; escala vertical 10V / div). El principal problema técnico en tales circuitos es el circuito de descarga del condensador C1. Habitualmente se utilizan para este fin transistores uniunión, diodos túnel, etc.. En el circuito anterior, la descarga se produce mediante... un microcontrolador. Con esto se logra la facilidad de configurar el dispositivo y cambiar la lógica de su funcionamiento, porque. la selección de los elementos del circuito se sustituye por la adaptación del programa del microcontrolador.

El voltaje a través de C1 es monitoreado por un comparador integrado en el microcontrolador DD1. La entrada inversora del comparador está conectada a C1 y la entrada no inversora a la fuente de voltaje de referencia en R6-VD1. Cuando el voltaje en C1 alcanza el valor de referencia (aproximadamente 3.8V), el voltaje en la salida del comparador salta de 5V a 0. Este momento es monitoreado por software y lleva a reconfigurar el puerto GP1 del microcontrolador de entrada a salida y aplicándole un nivel lógico 0. Como resultado, el condensador C1 resulta estar en cortocircuito a tierra a través del transistor abierto del puerto y se descarga lo suficientemente rápido. Al final de la descarga de C1 al comienzo del siguiente ciclo, la salida GP1 se configura nuevamente a la entrada y se genera un pulso de sincronización rectangular corto en la salida GP2 con una amplitud de 5V. La duración de los pulsos de descarga y sincronización se establece mediante software y puede variar en un amplio rango, porque El microcontrolador está sincronizado por un oscilador interno a una frecuencia de 4 MHz. Al variar la resistencia R1 + R2 dentro de 1K - 1M, la frecuencia de los pulsos de salida en la capacitancia C1 especificada cambia de aproximadamente 1 kHz a 1 Hz.
El voltaje de diente de sierra en C1 es amplificado por el amplificador operacional DA1 hasta el nivel de su voltaje de suministro. La amplitud de voltaje de salida deseada se establece mediante la resistencia R5. La elección del tipo de amplificador operacional se debe a la posibilidad de su funcionamiento desde una fuente de 44V. El voltaje de 40 V para alimentar el amplificador operacional se obtiene de 5 V usando convertidor de pulso en el chip DA2 habilitado por esquema estándar de su hoja de datos. La frecuencia de funcionamiento del convertidor es de 1,3 MHz.
El generador se monta sobre un tablero de 32x36 mm. Todas las resistencias y la mayoría de los condensadores son de tamaño 0603. Las excepciones son C4 (0805), C3 (1206) y C5 (tantalio, estructura A). Las resistencias R2, R5 y el conector J1 están instalados en el reverso de la placa. Al ensamblar, primero debe instalar el microcontrolador DD1. Luego, los cables del conector del programador se sueldan temporalmente a los conductores de la placa y se carga el programa adjunto. El programa se depuró en el entorno MPLAB, se utilizó el programador ICD2 para la carga.

Aunque el dispositivo descrito ha resuelto el problema y todavía funciona con éxito como parte de un generador de barrido, para expandir sus capacidades, el esquema anterior puede considerarse más bien como una idea. El límite de frecuencia superior en este circuito está limitado por el tiempo de descarga C1, que a su vez está determinado por resistencia interna transistores de salida del puerto. Para acelerar el proceso de descarga, es deseable descargar C1 a través de un MOSFET de baja resistencia separado. En este caso, es posible reducir significativamente el tiempo de retardo del software para la descarga, que es necesario para garantizar la descarga completa del condensador y, en consecuencia, la caída en el voltaje de salida de la sierra a casi 0V (que fue uno de los requisitos para el dispositivo). Para estabilizar térmicamente el funcionamiento del generador, es deseable utilizar un conjunto de dos transistores PNP en un paquete como VT1-VT2. A una baja frecuencia de los pulsos generados (menos de 1 Hz), la resistencia final del generador de corriente comienza a afectar, lo que conduce a un deterioro de la linealidad de la tensión de diente de sierra. La situación se puede mejorar instalando resistencias en los emisores VT1 y VT2.

GENERADOR DE VOLTAJE DE HERRAMIENTA- un generador de cambio lineal (corriente), un dispositivo electrónico que genera un periódico. voltaje (corriente) diente de sierra. Principal El propósito de H. p. n. es controlar el tiempo de barrido del haz en dispositivos que utilizan tubos de rayos catódicos. G.p.n. también se utiliza en dispositivos para comparar voltajes, retardo de tiempo y expansión de pulso. Para obtener un voltaje de diente de sierra, se utiliza el proceso (descarga) de un capacitor en un circuito con una gran constante de tiempo. El G. p. más simple. (Fig. 1, a) consta de circuito integrado RC y un transistor que realiza las funciones de una tecla controlada periódicamente. impulsos En ausencia de pulsos, el transistor está saturado (abierto) y tiene una baja resistencia de la sección colector-emisor, capacitor DE dado de alta (Fig. 1, b). Cuando se aplica un pulso de conmutación, el transistor se apaga y el condensador se carga desde una fuente de alimentación con un voltaje de - E a- Curso directo (de trabajo). Voltaje de salida G. p. n. tomado del capacitor DE, cambia según la ley. Al final del pulso de conmutación, el transistor se abre y el condensador DE descarga rápidamente (inversa) a través de un emisor - colector de baja resistencia. Principal características G. p. n.: amplitud de voltaje de diente de sierra, coeficiente. no linealidad y coeficiente. utilizando el voltaje de la fuente de alimentación. Cuando en este esquema

Tiempo de ejecución hacia adelante T p y la frecuencia de la tensión de diente de sierra están determinadas por la duración y la frecuencia de los impulsos de conmutación.

La desventaja de la G. p. más simple. es pequeño kE en pequeño Los valores requeridos de e se encuentran en el rango de 0.0140.1, con los valores más pequeños relacionados con los dispositivos de comparación y retardo. La no linealidad del voltaje de diente de sierra durante la carrera de avance ocurre debido a la disminución de la corriente de carga debido a la disminución de la diferencia de voltaje. Se logra una constancia aproximada de la corriente de carga al incluir un dispositivo de dos terminales estabilizador de corriente no lineal (que contiene un transistor o un tubo de vacío) en el circuito de carga. En tal G. p. y . En G. p. con positivo retroalimentación de voltaje, el voltaje de diente de sierra de salida se alimenta al circuito de carga como una fem de compensación. En este caso, la corriente de carga es casi constante, lo que proporciona los valores 1 y \u003d 0.0140.02. G.p.n. utilizado para escanear en tubos de rayos catódicos con e-magn. desviación del haz. Para obtener una desviación lineal, es necesario un cambio lineal en la corriente en las bobinas de desviación. Para un circuito de bobina equivalente simplificado (Fig. 2, a), la condición de linealidad actual se cumple cuando se aplica un voltaje trapezoidal a los terminales de la bobina. Tal tensión trapezoidal (Fig. 2, b) se puede obtener en G. p. cuando se incluye en el circuito de carga se sumará. resistencia R e (mostrado en la Fig. 1, a linea punteada). Las bobinas deflectoras consumen altas corrientes, por lo que el generador de voltaje trapezoidal se complementa con un amplificador de potencia.

El principio de funcionamiento del generador de relajación se basa en el hecho de que el condensador se carga a un cierto voltaje a través de una resistencia. Al llegar voltaje deseado se abre el mando. El condensador se descarga a través de otra resistencia a un voltaje al que se cierra el elemento de control. Entonces, el voltaje en el capacitor aumenta exponencialmente, luego disminuye exponencialmente.

Puede leer más sobre cómo se carga y descarga un condensador a través de una resistencia en el enlace.

Aquí tienes una selección de materiales para ti: El uso de análogos de transistores de un dinistor en generadores de relajación es típico, ya que los parámetros estrictamente definidos del dinistor son necesarios para el cálculo y la operación precisa de este generador. Algunos de estos parámetros para dinistores industriales tienen una gran difusión tecnológica o no están estandarizados en absoluto. Y hacer un análogo con parámetros estrictamente especificados no es difícil. Circuito generador de voltaje de diente de sierra El generador de relajación se ve así: (A1)- generador de relajación en un tiristor de diodo (dinistor), (A2)- en el circuito A1, el dinistor se reemplaza por un transistor analógico. Es posible calcular los parámetros de un transistor analógico según los transistores utilizados y los valores de resistencia. Resistor R5 se elige pequeño (20 - 30 ohmios). Está diseñado para limitar la corriente a través del dinistor o transistores en el momento en que se abren. En los cálculos, despreciaremos la influencia de esta resistencia y supondremos que prácticamente no hay caída de voltaje a través de ella, y que el capacitor se descarga instantáneamente a través de ella. Los parámetros de dinistor utilizados en los cálculos se describen en el artículo Característica de corriente-voltaje de un dinistor. [Tensión de salida mínima, V] = [Tensión máxima de salida, V] = Cálculo de la resistencia de la resistencia R4. Para la resistencia R4, se deben cumplir dos relaciones: [Resistencia R4, kiloohmios] > 1.1 * ([Tensión de alimentación, V] - [Tensión de cierre del dinistor, V]) / [Corriente de mantenimiento, mA] Esto es necesario para que el dinistor o su análogo se bloqueen de forma segura cuando se descarga el condensador. [Resistencia R4, kiloohmios] Tensión de alimentación, V] - [ Tensión de desbloqueo de dinistor, V]) / (1.1 * [Liberar corriente, mA]) Esto es necesario para que el capacitor pueda cargarse al voltaje requerido para desbloquear el dinistor o su equivalente. El coeficiente 1.1 se eligió condicionalmente por el deseo de obtener un margen del 10%. Si estas dos condiciones entran en conflicto, significa que la tensión de alimentación del circuito para este tiristor es demasiado baja. Cálculo de la frecuencia del oscilador de relajación Estimar aproximadamente la frecuencia del generador puede ser a partir de las siguientes consideraciones. El período de oscilación es igual a la suma del tiempo de carga del condensador al voltaje de activación del dinistor y el tiempo de descarga. Acordamos considerar que el capacitor se descarga instantáneamente. Por lo tanto, necesitamos estimar el tiempo de carga. Segunda opción: R1- 1 kiloohmio, R2, R3- 200 ohmios, R4- trimmer 3 kOhm (ajustado a 2,5 kOhm), Tensión de alimentación- 12 voltios transistores-KT502, KT503. Requisitos de carga del generador Estos generadores de relajación pueden operar con una carga que tenga una alta resistencia de entrada para que la corriente de salida no afecte el proceso de carga y descarga del capacitor. [Resistencia de carga, kOhm] >> [Resistencia R4, kiloohmios]

Los generadores de voltaje de diente de sierra (SPG) se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos. diente de sierra se llama voltaje, que aumenta relativamente lentamente de acuerdo con una ley lineal y luego disminuye rápidamente a su valor original. El voltaje de diente de sierra se obtiene de la fig. 32.1

cuando el condensador está cargado. El circuito más simple generador de voltaje de diente de sierra se muestra en la fig. 32.1, a.

En el estado inicial, cuando no hay señal de entrada, el transistor V T está en estado abierto debido al potencial positivo suministrado a la base del transistor a través de la resistencia Rb. El voltaje a través del capacitor C es igual al voltaje entre el colector y el emisor de un transistor abierto. Cuando un pulso de voltaje rectangular de polaridad negativa llega a la entrada del generador, el transistor se cierra y el capacitor C comienza a cargarse desde la fuente de energía del colector a través de la resistencia Rk. Después de que el pulso de entrada se detiene, el transistor V T se abre y se produce una descarga relativamente rápida del condensador C a través del transistor abierto. La duración del pulso de diente de sierra es igual a la duración del pulso rectangular de entrada (Fig. 32.6), y la duración de la carrera inversa es el tiempo que el capacitor se descarga a través del transistor. Dado que la resistencia de la resistencia Rk es significativamente más resistencia transistor abierto, entonces la duración del pulso es mucho más larga que la duración del golpe inverso. Por lo tanto, el voltaje de salida tomado del capacitor tiene forma de diente de sierra.

Los GPN se utilizan para obtener un barrido de haz de electrones en tubos de rayos catódicos de dispositivos de osciloscopio, televisión y radar.

33. Información general sobre osciloscopios electrónicos.

osciloscopio electronico llamado un dispositivo diseñado para la observación visual, el registro y la medición de los parámetros de las señales eléctricas.

La amplia distribución de los osciloscopios electrónicos se debe a su versatilidad, claridad de la imagen del proceso en estudio y buenos parámetros de medida.

Para comprender el funcionamiento de un osciloscopio electrónico, primero es necesario estudiar el funcionamiento de su unidad principal: un tubo de rayos catódicos.

rayo de electrones Los tubos son dispositivos de electrovacío que utilizan un flujo de electrones concentrados en forma de haz o haz de rayos.

La mayoría de los tubos de rayos catódicos pertenecen al grupo de dispositivos gráficos electrónicos de electrovacío diseñados para obtener una imagen visible en la pantalla que brilla bajo la acción de

--Enfoque de brillo de 1500V

Arroz. 33.1

flujo de electrones incidente, o para registrar la imagen resultante en la capa fotosensible. Estos incluyen tubos de osciloscopio.

El dispositivo y el circuito de conmutación de un tubo de rayos catódicos oscilográfico (CRT) con enfoque electrostático y desviación del haz de electrones se muestran en la fig. 33.1.

El tubo de rayos catódicos consta de las siguientes partes principales:

1) un recipiente de vidrio en el que se crea un vacío:

2) un reflector de electrones que crea un estrecho haz de electrones dirigido a lo largo del eje del tubo;

3) un sistema de desviación que cambia la dirección del haz de electrones;

4) una pantalla que brilla bajo la acción de un haz de electrones.

Considere el propósito y la disposición de los elementos individuales del tubo.

Se crea un vacío profundo en el globo, que es necesario para el paso sin obstáculos de los electrones. El reflector electrónico del tubo consta de un cátodo, un electrodo de control y dos ánodos y está ubicado en una parte estrecha y alargada del cilindro. Cátodo A Está hecho en forma de un pequeño cilindro de níquel, en cuya parte final se aplica una capa de óxido, que emite electrones cuando se calienta. El cátodo está encerrado en un electrodo de control (modulador) METRO también cilíndrico. Al final del electrodo de control hay un pequeño orificio (diafragma) a través del cual pasa el haz de electrones. Se aplican varias decenas de voltios de voltaje negativo en relación con el cátodo al electrodo de control, con la ayuda de la cual se regula el brillo del brillo del punto en la pantalla del tubo. El electrodo de control actúa como una rejilla de control lampara electronica. A un cierto valor de este voltaje, el tubo se bloquea y la mancha luminosa desaparece. El ajuste especificado se coloca en el panel frontal del osciloscopio y se etiqueta como "Brillo".

El enfoque preliminar del haz de electrones se realiza en el espacio entre el modulador y el primer ánodo. El campo eléctrico entre estos electrodos presiona los electrones hacia el eje del tubo y convergen en un punto O a cierta distancia del electrodo de control (Fig. 33.2). El enfoque adicional del haz se realiza mediante un sistema de dos ánodos. un 1 y un 2

Los ánodos primero y segundo están hechos en forma de cilindros metálicos abiertos de varias longitudes y diámetros, dentro de los cuales se ubican diafragmas con pequeños orificios a cierta distancia entre sí.

Se aplica un voltaje de aceleración positivo a los ánodos (en el primer

300-1000 V, para el segundo 1000-5000 V y más). Dado que el potencial del segundo ánodo un 2 por encima del potencial del primer ánodo un 1 , después campo eléctrico entre ellos se dirigirá desde el segundo ánodo al primero. Los electrones que hayan caído en dicho campo eléctrico serán desviados por él en la dirección del eje del tubo y recibirán aceleración en la dirección del movimiento hacia la pantalla. . Por lo tanto, la acción del sistema de ánodo es equivalente a la acción sistema óptico lentes convergentes y divergentes. Por lo tanto, el sistema de ánodo de enfoque de un tubo de rayos catódicos a veces se denomina lente estática electrónica. El enfoque preciso del haz se realiza cambiando el voltaje en el primer ánodo. Este ajuste se coloca en el panel frontal del osciloscopio y se etiqueta como "Focus".

El haz de electrones formado después de que el segundo ánodo ingresa al espacio entre dos pares de placas deflectoras perpendiculares entre sí. X 1 X 2 y año 1 año 2, llamado sistema de deflexión electrostática. primer par de platos X 1 X 2, colocada verticalmente hace que el haz se desvíe en la dirección horizontal. Placas del segundo par. año 1 año 2, colocados horizontalmente hacen que el haz se desvíe en la dirección vertical. Cuando se suministra un par de platos presión constante, entonces el haz de electrones se desvía hacia la placa, que se encuentra bajo un potencial positivo, lo que conduce al correspondiente movimiento del punto luminoso en la pantalla.

Cuando se aplica un voltaje alterno a las placas, el movimiento del punto luminoso a través de la pantalla forma líneas luminosas.

Pantalla mi Un tubo de rayos catódicos es una superficie de vidrio cubierta por dentro con una capa delgada de una sustancia especial (fósforo) que puede brillar cuando es bombardeada con electrones.

Para obtener una imagen en la pantalla del tubo, el voltaje de la señal investigada se aplica a las placas de desviación verticales año 1 año 2, un plato pa X 1 X 2- voltaje de diente de sierra llamado voltaje de barrido (Fig. 33.3).

Ubicación en AB el voltaje de barrido depende linealmente del tiempo, y bajo la acción de este voltaje, el punto de luz se mueve a lo largo de la pantalla del tubo a lo largo del eje horizontal en proporción al tiempo. Ubicación en sol el voltaje de barrido cae bruscamente y el punto de luz vuelve a su posición original.

Si simultáneamente con el voltaje de barrido a las placas año 1 año 2 traiga el voltaje sinusoidal investigado, luego en la pantalla del tubo obtendrá un período de la sinusoide (Fig. 33.4).

Las posiciones 0, 1, 2,... del punto de luz sobre la pantalla del tubo en los momentos de tiempo correspondientes están determinadas por los valores instantáneos de las tensiones investigadas y en desarrollo.

Si el período de barrido Tr se selecciona como múltiplo del periodo de la tensión en estudio, luego se superponen los oscilogramas obtenidos en periodos posteriores y se observa en la pantalla una imagen estable y clara del proceso en estudio