Soggetto: Generatori di rampa eattuale.

informazioni generali sui generatori di impulsi a dente di sega (GPI).

Generatori di tensione lineari.

Generatori di corrente a variazione lineare.

Letteratura:

Bramer Yu.A., Pashchuk I.N. tecnologia ad impulso. - M.: Scuola superiore, 1985. (220-237).

Bystrov Yu.A., Mironenko I.G. Circuiti e dispositivi elettronici. - M.: Scuola superiore, 1989. - S. 249-261,267-271.

1. Informazioni generali sui generatori di impulsi a dente di sega (GPI).

Tensionamento a dente di sega chiamata tale tensione, che per qualche tempo cambia secondo una legge lineare (aumenta o diminuisce), per poi ritornare al livello originale.

Distinguere:

tensione crescente linearmente;

tensione in caduta lineare.

Generatore di impulsi a dente di sega - un dispositivo che genera una sequenza di impulsi a dente di sega.

Nomina di generatori di impulsi a dente di sega.

Progettato per ottenere tensione e corrente che variano nel tempo secondo una legge lineare.

Classificazione dei generatori di impulsi a dente di sega:

Per base elemento:

sui transistor;

sulle lampade;

sui circuiti integrati (in particolare sugli amplificatori operazionali);

Su appuntamento:

generatori di tensione a dente di sega (GPN) (un altro nome - generatori di tensione a variazione lineare - CLAY);

generatori di corrente a dente di sega (GPT) (un altro nome - generatori di corrente a variazione lineare - GLIT);

Con il metodo di accensione dell'elemento di commutazione:

circuito sequenziale;

circuito parallelo;

Secondo il metodo per aumentare la linearità della tensione generata:

con un elemento stabilizzatore di corrente;

tipo di compenso.

Dispositivo generatore di impulsi a dente di sega:

La costruzione si basa su una chiave elettronica che commuta il condensatore dalla carica alla scarica.

Il principio di funzionamento dei generatori di impulsi a dente di sega.

Pertanto, il principio per ottenere una tensione in aumento o in diminuzione è spiegato dal processo di carica e scarica di un condensatore (circuito integratore). Ma perché l'arrivo degli impulsi sul circuito integratore deve essere commutato, viene utilizzato chiave a transistor.

Gli schemi più semplici dei generatori di impulsi a dente di sega e il loro funzionamento.

Schematicamente il funzionamento della GUI è il seguente:

Circuito parallelo:

All'apertura chiave elettronica il condensatore viene caricato lentamente attraverso la resistenza R al valore E, formando così un impulso a dente di sega. Quando la chiave elettronica è chiusa, il condensatore si scarica rapidamente.

L'impulso in uscita ha la seguente forma:

Quando la polarità dell'alimentatore E viene invertita, la forma d'onda in uscita sarà simmetrica rispetto all'asse del tempo.

Schema seriale:

Quando la chiave elettronica è chiusa, il condensatore si carica rapidamente al valore della fonte di alimentazione E, e quando viene aperto si scarica attraverso la resistenza R, formando così una tensione a dente di sega a caduta lineare, che ha la forma:

Quando la polarità dell'alimentatore viene invertita, la forma della tensione di uscita U out (t) cambierà in una tensione ad aumento lineare.

Pertanto, si può vedere (può essere notato come uno dei principali inconvenienti) che maggiore è l'ampiezza della tensione ai capi del condensatore, maggiore è la non linearità dell'impulso. Quelli. è necessario formare un impulso in uscita nel tratto iniziale della curva esponenziale di carica o scarica del condensatore.

Generatore di tensione a dente di sega per varicap.

Quando si lavora con un generatore ad alta frequenza sintonizzabile da un varicap, è stato necessario realizzare per esso un generatore di controllo della tensione a dente di sega. Esistono moltissimi circuiti di generatori "sega", ma nessuno di questi è risultato adatto, perché. per controllare il varicap, era necessaria un'oscillazione della tensione di uscita di 0 - 40 V quando alimentato a 5 V. Come risultato della riflessione, è risultato il seguente schema.

La tensione a dente di sega si forma sul condensatore C1, la cui corrente di carica è determinata dai resistori R1-R2 e (in misura molto minore) dai parametri dei transistor dello specchio di corrente VT1-VT2. Una resistenza interna piuttosto grande della sorgente di corrente di carica consente di ottenere un'elevata linearità della tensione di uscita (foto sotto; scala verticale 10V / div). Il principale problema tecnico in tali circuiti è il circuito di scarica del condensatore C1. Solitamente a questo scopo vengono utilizzati transistor unigiunzione, diodi tunnel, ecc .. Nel circuito sopra, la scarica è prodotta da ... un microcontrollore. Ciò consente di configurare facilmente il dispositivo e modificare la logica del suo funzionamento, perché. la selezione degli elementi circuitali viene sostituita dall'adattamento del programma del microcontrollore.

La tensione su C1 è monitorata da un comparatore integrato nel microcontrollore DD1. L'ingresso invertente del comparatore è collegato a C1 e l'ingresso non invertente alla sorgente di tensione di riferimento su R6-VD1. Quando la tensione su C1 raggiunge il valore di riferimento (circa 3,8 V), la tensione all'uscita del comparatore salta da 5 V a 0. Questo momento viene monitorato dal software e porta a riconfigurare la porta GP1 del microcontrollore da ingresso a uscita e applicandogli un livello logico 0. Di conseguenza, il condensatore C1 risulta essere in cortocircuito a terra attraverso il transistor aperto della porta e si scarica abbastanza rapidamente. Alla fine della scarica C1 all'inizio del ciclo successivo, l'uscita GP1 viene nuovamente configurata sull'ingresso e viene generato un breve impulso di sincronizzazione rettangolare sull'uscita GP2 con un'ampiezza di 5 V. La durata degli impulsi di scarica e sincronizzazione è impostata dal software e può variare in un ampio intervallo, perché Il microcontrollore è sincronizzato da un oscillatore interno alla frequenza di 4 MHz. Quando si varia la resistenza R1 + R2 entro 1K - 1M, la frequenza degli impulsi di uscita alla capacità specificata C1 cambia da circa 1 kHz a 1 Hz.
La tensione a dente di sega su C1 viene amplificata dall'amplificatore operazionale DA1 fino al livello della sua tensione di alimentazione. L'ampiezza della tensione di uscita desiderata è impostata dal resistore R5. La scelta del tipo di amplificatore operazionale è dovuta alla possibilità di funzionamento da una sorgente a 44 V. La tensione di 40 V per alimentare l'amplificatore operazionale si ottiene utilizzando 5 V convertitore di impulsi sul chip DA2 abilitato da schema standard dalla sua scheda tecnica. La frequenza operativa del convertitore è 1,3 MHz.
Il generatore è assemblato su una scheda di dimensioni 32x36 mm. Tutti i resistori e la maggior parte dei condensatori sono di dimensione 0603. Le eccezioni sono C4 (0805), C3 (1206) e C5 (tantalio, telaio A). I resistori R2, R5 e il connettore J1 sono installati sul retro della scheda. Durante l'assemblaggio, dovresti prima installare il microcontrollore DD1. Successivamente si saldano temporaneamente i fili provenienti dal connettore del programmatore ai conduttori della scheda e si carica il programma allegato. Il programma è stato sottoposto a debug nell'ambiente MPLAB, per il caricamento è stato utilizzato il programmatore ICD2.

Sebbene il dispositivo descritto abbia risolto il problema e funzioni ancora con successo come parte di un generatore di spazzate, per espandere le sue capacità, lo schema di cui sopra può essere considerato piuttosto un'idea. Il limite di frequenza superiore in questo circuito è limitato dal tempo di scarica C1, che a sua volta è determinato da resistenza interna transistor di uscita della porta. Per accelerare il processo di scarica, è preferibile scaricare C1 attraverso un MOSFET separato a bassa resistenza. In questo caso, è possibile ridurre significativamente il tempo di ritardo del software per la scarica, necessario per garantire la scarica completa del condensatore e, di conseguenza, la caduta della tensione di uscita della sega a quasi 0 V (che era uno dei i requisiti del dispositivo). Per stabilizzare termicamente il funzionamento del generatore, è preferibile utilizzare un insieme di due transistor PNP in un unico pacchetto come VT1-VT2. A una bassa frequenza degli impulsi generati (meno di 1 Hz), la resistenza finale del generatore di corrente inizia a influenzare, il che porta a un deterioramento della linearità della tensione a dente di sega. La situazione può essere migliorata installando resistori negli emettitori VT1 e VT2.

GENERATORE DI TENSIONE PER UTENSILI DA SEGA- un generatore (corrente) a variazione lineare, un dispositivo elettronico che genera una corrente periodica. tensione (corrente) a dente di sega. Principale Lo scopo di H.p.n. è controllare lo spostamento temporale del raggio nei dispositivi che utilizzano tubi a raggi catodici. G.p.n. utilizzato anche nei dispositivi per il confronto di tensioni, ritardo temporale ed espansione degli impulsi. Per ottenere una tensione a dente di sega, viene utilizzato il processo (scarica) di un condensatore in un circuito con una costante di tempo elevata. Il G. p. più semplice (Fig. 1, a) è costituito da circuito integratore RC ed un transistor che svolge le funzioni di un tasto controllato periodicamente. impulsi. In assenza di impulsi, il transistor è saturo (aperto) e presenta una bassa resistenza della sezione collettore-emettitore, condensatore CON scaricato (Fig. 1, b). Quando viene applicato un impulso di commutazione, il transistor si spegne e il condensatore viene caricato da una fonte di alimentazione con una tensione di - E a- corso diretto (lavorativo). Tensione in uscita G.p.n. prelevata dal condensatore CON, cambia a seconda della legge. Al termine dell'impulso di commutazione, il transistor e il condensatore si aprono CON scarica rapidamente (inversa) attraverso un emettitore-collettore a bassa resistenza. Principale caratteristiche G. p. n.: ampiezza della tensione a dente di sega, coefficiente. nonlinearità e coefficiente. utilizzando la tensione di alimentazione. Quando in questo schema

Tempo di esecuzione in avanti T p e la frequenza della tensione a dente di sega sono determinati dalla durata e dalla frequenza degli impulsi di commutazione.

Lo svantaggio del G. più semplice p. è piccolo kE in piccolo. I valori richiesti di e rientrano nell'intervallo 0,0140,1, con i valori più piccoli relativi ai dispositivi di confronto e ritardo. La non linearità della tensione a dente di sega durante la corsa in avanti si verifica a causa della diminuzione della corrente di carica dovuta alla diminuzione della differenza di tensione. Una costanza approssimativa della corrente di carica si ottiene includendo un dispositivo a due terminali di stabilizzazione della corrente non lineare (contenente un transistor o un tubo a vuoto) nel circuito di carica. In tale G. p. E . In G.p. con positivo feedback di tensione, la tensione a dente di sega in uscita viene immessa nel circuito di carica come fem di compensazione. In questo caso, la corrente di carica è quasi costante, il che fornisce i valori 1 e \u003d 0.0140.02. G.p.n. utilizzato per la scansione in tubi a raggi catodici con e-magn. deflessione del raggio. Per ottenere una deviazione lineare è necessaria una variazione lineare della corrente nelle bobine di deflessione. Per un circuito di bobina equivalente semplificato (Fig. 2, a), la condizione di linearità corrente è soddisfatta quando viene applicata una tensione trapezoidale ai terminali della bobina. Tale sollecitazione trapezoidale (Fig. 2, B) si può ottenere in G. p. quando incluso nel circuito di ricarica verrà aggiunto. resistenza R e (mostrato in Fig. 1, UN linea tratteggiata). Le bobine di deflessione consumano correnti elevate, quindi il generatore di tensione trapezoidale è integrato con un amplificatore di potenza.

Il principio di funzionamento del generatore di rilassamento si basa sul fatto che il condensatore viene caricato ad una certa tensione attraverso un resistore. Al raggiungimento tensione desiderata si apre il controllo. Il condensatore viene scaricato attraverso un altro resistore ad una tensione alla quale l'elemento di controllo si chiude. Quindi la tensione sul condensatore aumenta esponenzialmente, quindi diminuisce esponenzialmente.

Puoi leggere ulteriori informazioni su come un condensatore si carica e si scarica attraverso un resistore sul collegamento.

Ecco una selezione di materiali per te: L'uso di analoghi transistor di un dinistor nei generatori di rilassamento è tipico, poiché per il calcolo e il funzionamento accurato di questo generatore sono necessari parametri rigorosamente definiti del dinistor. Alcuni di questi parametri per i dinistori industriali hanno un'ampia diffusione tecnologica o non sono affatto standardizzati. E realizzare un analogo con parametri rigorosamente specificati non è difficile. Circuito generatore di tensione a dente di sega Il generatore di rilassamento si presenta così: (A1)- generatore di rilassamento su un tiristore a diodi (dinistore), (A2)- nel circuito A1, il dinistor è sostituito da un transistor analogico. È possibile calcolare i parametri di un transistor analogico in base ai transistor utilizzati e ai valori dei resistori. Resistore R5 viene scelto piccolo (20 - 30 Ohm). È progettato per limitare la corrente attraverso il dinistor o i transistor nel momento in cui vengono aperti. Nei calcoli, trascureremo l'influenza di questo resistore e supporremo che non vi sia praticamente alcuna caduta di tensione ai suoi capi e che il condensatore si scarichi istantaneamente attraverso di esso. I parametri dinistor utilizzati nei calcoli sono descritti nell'articolo caratteristica corrente-tensione di un dinistor. [Tensione di uscita minima, V] = [Tensione di uscita massima, V] = Calcolo della resistenza del resistore R4 Per il resistore R4 devono essere soddisfatte due relazioni: [Resistenza R4, kOhm] > 1.1 * ([Tensione di alimentazione, V] - [Tensione di chiusura del dinistor, V]) / [Corrente di mantenimento, mA] Ciò è necessario affinché il dinistor o il suo analogo siano bloccati saldamente quando il condensatore è scarico. [Resistenza R4, kOhm] Tensione di alimentazione, V] - [ Tensione di sblocco Dinistor, V]) / (1.1 * [Corrente di rilascio, mA]) Ciò è necessario affinché il condensatore possa essere caricato alla tensione necessaria per sbloccare il dinistor o il suo equivalente. Il coefficiente 1.1 è stato scelto condizionatamente dal desiderio di ottenere un margine del 10%. Se queste due condizioni sono in conflitto tra loro, significa che la tensione di alimentazione del circuito per questo tiristore è stata scelta troppo bassa. Calcolo della frequenza dell'oscillatore di rilassamento Una stima approssimativa della frequenza del generatore può essere ricavata dalle seguenti considerazioni. Il periodo di oscillazione è pari alla somma del tempo di carica del condensatore rispetto alla tensione di attivazione del dinistor e del tempo di scarica. Abbiamo concordato di considerare che il condensatore si scarica immediatamente. Pertanto, dobbiamo stimare il tempo di ricarica. Seconda opzione: R1- 1 kOhm, R2, R3- 200Ohm, R4- trimmer 3 kOhm (impostato a 2,5 kOhm), Tensione di alimentazione- 12 V. transistor-KT502, KT503. Requisiti di carico del generatore Questi generatori di rilassamento possono funzionare con un carico che presenta un'elevata resistenza di ingresso in modo che la corrente di uscita non influisca sul processo di carica e scarica del condensatore. [Resistenza al carico, kOhm] >> [Resistenza R4, kOhm]

I generatori di tensione a dente di sega (SPG) sono ampiamente utilizzati nei circuiti elettronici. a dente di sega viene chiamata tensione, che aumenta in modo relativamente lento secondo una legge lineare e poi diminuisce rapidamente al suo valore originale. La tensione a dente di sega è ottenuta dalla fig. 32.1

quando il condensatore è carico. Il circuito più semplice il generatore di tensione a dente di sega è mostrato in fig. 32.1, a.

Nello stato iniziale, quando non c'è segnale in ingresso, il transistor V Tè nello stato aperto a causa del potenziale positivo fornito alla base del transistor attraverso il resistore Rb. La tensione ai capi del condensatore C è uguale alla tensione tra il collettore e l'emettitore di un transistor aperto. Quando un impulso di tensione rettangolare con polarità negativa arriva all'ingresso del generatore, il transistor si chiude e il condensatore C inizia a caricarsi dalla fonte di alimentazione del collettore attraverso il resistore Rk. Dopo che l'impulso di ingresso si ferma, il transistor V T si apre e attraverso il transistor aperto avviene una scarica relativamente rapida del condensatore C. La durata dell'impulso a dente di sega è uguale alla durata dell'impulso rettangolare di ingresso (Fig. 32.6) e la durata della corsa inversa è il tempo in cui il condensatore viene scaricato attraverso il transistor. Poiché la resistenza del resistore Rk è significativamente più resistenza transistor aperto, la durata dell'impulso è molto più lunga della durata della corsa inversa. Pertanto, la tensione di uscita prelevata dal condensatore ha una forma a dente di sega

I GPN vengono utilizzati per ottenere una scansione del fascio di elettroni nei tubi a raggi catodici di oscilloscopi, televisori e dispositivi radar.

33. Informazioni generali sugli oscilloscopi elettronici.

Oscilloscopio elettronico chiamato un dispositivo progettato per l'osservazione visiva, la registrazione e la misurazione dei parametri dei segnali elettrici.

L'ampia distribuzione degli oscilloscopi elettronici è dovuta alla loro versatilità, chiarezza dell'immagine del processo in studio e buoni parametri di misurazione.

Per comprendere il funzionamento di un oscilloscopio elettronico, è necessario prima di tutto studiare il funzionamento della sua unità principale: un tubo a raggi catodici.

fascio di elettroni i tubi sono dispositivi elettrovuoto che utilizzano un flusso di elettroni concentrato sotto forma di fascio o fascio di raggi.

La maggior parte dei tubi a raggi catodici appartengono al gruppo dei dispositivi elettronici grafici elettrovuoto progettati per ottenere un'immagine visibile sullo schermo che si illumina sotto l'azione di

--Messa a fuoco luminosa 1500 V

Riso. 33.1

flusso di elettroni incidente o per registrare l'immagine risultante sullo strato fotosensibile. Questi includono i tubi dell'oscilloscopio.

Il dispositivo e il circuito di commutazione di un tubo a raggi catodici (CRT) oscillografico con focalizzazione elettrostatica e deflessione del fascio di elettroni sono mostrati in fig. 33.1.

Il tubo a raggi catodici è costituito dalle seguenti parti principali:

1) un contenitore di vetro nel quale viene creato il vuoto:

2) un proiettore di elettroni che crea uno stretto fascio di elettroni diretto lungo l'asse del tubo;

3) un sistema di deflessione che cambia la direzione del fascio di elettroni;

4) uno schermo che si illumina sotto l'azione di un fascio di elettroni.

Considera lo scopo e la disposizione dei singoli elementi del tubo.

Nel palloncino viene creato un vuoto profondo, necessario per il passaggio senza ostacoli degli elettroni. Il proiettore elettronico del tubo è costituito da un catodo, un elettrodo di controllo e due anodi e si trova in una parte stretta e allungata del cilindro. Catodo AÈ realizzato sotto forma di un piccolo cilindro di nichel, sulla cui estremità è applicato uno strato di ossido, che quando riscaldato emette elettroni. Il catodo è racchiuso in un elettrodo di controllo (modulatore) M anche cilindrico. All'estremità dell'elettrodo di controllo è presente un piccolo foro (diaframma) attraverso il quale passa il fascio di elettroni. All'elettrodo di controllo vengono applicate diverse decine di volt di tensione negativa rispetto al catodo, con l'aiuto del quale viene regolata la luminosità del bagliore del punto sullo schermo del tubo. L'elettrodo di controllo agisce come una griglia di controllo lampada elettronica. Ad un certo valore di questa tensione il tubo si blocca e il punto luminoso scompare. La regolazione specificata si trova sul pannello frontale dell'oscilloscopio ed è etichettata "Luminosità".

La focalizzazione preliminare del fascio di elettroni viene eseguita nello spazio tra il modulatore e il primo anodo. Il campo elettrico tra questi elettrodi preme gli elettroni sull'asse del tubo e convergono in un punto DI ad una certa distanza dall'elettrodo di controllo (Fig. 33.2). L'ulteriore focalizzazione del raggio viene eseguita da un sistema di due anodi UN 1 E Un 2

Il primo e il secondo anodo sono realizzati sotto forma di cilindri metallici aperti di varie lunghezze e diametri, all'interno dei quali si trovano diaframmi con piccoli fori ad una certa distanza l'uno dall'altro.

Agli anodi viene applicata una tensione di accelerazione positiva (al primo

300-1000 V, per la seconda 1000-5000 V e oltre). Poiché il potenziale del secondo anodo Un 2 superiore al potenziale del primo anodo A1, Quello campo elettrico tra di loro sarà diretto dal secondo anodo al primo. Gli elettroni caduti in un tale campo elettrico verranno deviati da esso nella direzione verso l'asse del tubo e riceveranno accelerazione nella direzione del movimento verso lo schermo . Pertanto, l'azione del sistema anodico è equivalente all'azione sistema ottico di lenti convergenti e divergenti. Pertanto, a volte viene chiamato il sistema anodico di focalizzazione di un tubo a raggi catodici lente statica elettronica. La messa a fuoco accurata del raggio viene eseguita modificando la tensione sul primo anodo. Questa regolazione è posizionata sul pannello frontale dell'oscilloscopio ed etichettata "Focus".

Il fascio di elettroni formato dopo il secondo anodo entra nello spazio tra due coppie di piastre deflettori reciprocamente perpendicolari X1X2 E Y1 Y2, chiamato sistema di deflessione elettrostatica. Prima coppia di piatti X1X2, posizionato verticalmente provoca la deviazione del raggio nella direzione orizzontale. Piatti della seconda coppia Y1 Y2, posizionati orizzontalmente provocano la deviazione del raggio nella direzione verticale. Quando viene fornita una coppia di piastre pressione costante, quindi il fascio di elettroni viene deviato verso la piastra, che si trova sotto un potenziale positivo, il che porta ad un corrispondente movimento del punto luminoso sullo schermo.

Quando alle piastre viene applicata una tensione alternata, il movimento del punto luminoso sullo schermo forma delle linee luminose.

Schermo E Un tubo a raggi catodici è una superficie di vetro rivestita all'interno da un sottile strato di una sostanza speciale (fosforo) che può brillare se bombardata da elettroni.

Per ottenere un'immagine sullo schermo del tubo, la tensione del segnale analizzato viene applicata alle piastre di deflessione verticali Y1 Y2, un piatto pa X1X2- tensione a dente di sega chiamata tensione di scansione (Fig. 33.3).

Posizione attiva AB la tensione di scansione dipende linearmente dal tempo e, sotto l'azione di questa tensione, il punto luminoso si sposta lungo lo schermo del tubo lungo l'asse orizzontale in modo proporzionale al tempo. Posizione attiva sole la tensione di scansione diminuisce bruscamente e il punto luminoso ritorna nella sua posizione originale.

Se contemporaneamente alla tensione di scansione alle piastre Y1Y2 portare la tensione sinusoidale investigata, quindi sullo schermo del tubo otterrai un periodo della sinusoide (Fig. 33.4).

Le posizioni 0, 1, 2, ... del punto luminoso sullo schermo del tubo nei corrispondenti istanti di tempo sono determinate dai valori istantanei delle tensioni indagate e in via di sviluppo.

Se il periodo di scansione Tr viene selezionato come multiplo del periodo della tensione in studio, quindi gli oscillogrammi ottenuti nei periodi successivi si sovrappongono tra loro e sullo schermo si osserva un'immagine stabile e chiara del processo in studio