Emne: Rampegeneratorer ogstrøm.

Generell informasjon om sagtannpulsgeneratorer (GPI).

Lineære spenningsgeneratorer.

Lineært skiftende strømgeneratorer.

Litteratur:

Bramer Yu.A., Pashchuk I.N. impulsteknologi. - M.: Videregående skole, 1985. (220-237).

Bystrov Yu.A., Mironenko I.G. Elektroniske kretser og enheter. - M.: Høyere skole, 1989. - S. 249-261,267-271.

1. Generell informasjon om sagtannpulsgeneratorer (GPI).

Spenn sagtann kalt en slik spenning, som i noen tid endres i henhold til en lineær lov (øker eller minker), og deretter går tilbake til sitt opprinnelige nivå.

Skille:

lineært økende spenning;

lineært fallende spenning.

Sagtann pulsgenerator - en enhet som genererer en sekvens av sagtannpulser.

Utnevnelse av sagtann pulsgeneratorer.

Designet for å oppnå spenning og strøm som varierer i tid i henhold til en lineær lov.

Klassifisering av sagtannpulsgeneratorer:

Etter elementbase:

på transistorer;

på lamper;

på integrerte kretser (spesielt på op-amper);

Etter avtale:

sagtannspenningsgeneratorer (GPN) (et annet navn - lineært varierende spenningsgeneratorer - LEIR);

sagtannstrømgeneratorer (GPT) (et annet navn - lineært varierende strømgeneratorer - GLIT);

Ved metoden for å slå på bryterelementet:

sekvensiell krets;

parallell krets;

I henhold til metoden for å øke lineariteten til den genererte spenningen:

med et strømstabiliserende element;

kompensasjonstype.

Sagtann pulsgeneratorenhet:

Konstruksjonen er basert på en elektronisk nøkkel som skifter kondensatoren fra lading til utlading.

Prinsippet for drift av sagtannpulsgeneratorer.

Dermed er prinsippet om å oppnå en økende eller fallende spenning forklart av prosessen med å lade og utlade en kondensator (integreringskrets). Men fordi ankomsten av pulser på integreringskretsen må byttes, den brukes transistornøkkel.

De enkleste ordningene med sagtannpulsgeneratorer og deres funksjon.

Skjematisk er funksjonen til GUI som følger:

Parallell krets:

Ved åpning elektronisk nøkkel kondensatoren lades sakte gjennom motstanden R til verdien E, og danner dermed en sagtannpuls. Når den elektroniske nøkkelen er lukket, utlades kondensatoren raskt gjennom den.

Utgangspulsen har følgende form:

Når polariteten til strømforsyningen E er reversert, vil utgangsbølgeformen være symmetrisk i forhold til tidsaksen.

Serieskjema:

Når den elektroniske nøkkelen er lukket, lades kondensatoren raskt til verdien av strømkilden E, og når den åpnes, utlades den gjennom motstanden R, og danner dermed en lineært fallende sagtannspenning, som har formen:

Når polariteten til strømforsyningen reverseres, vil formen på utgangsspenningen U ut (t) endres til en lineært økende spenning.

Dermed kan det sees (det kan bemerkes som en av hovedulempene) at jo større amplituden til spenningen over kondensatoren er, desto større er ikke-lineariteten til pulsen. De. det er nødvendig å danne en utgangspuls ved den innledende delen av den eksponentielle ladningen eller utladningskurven til kondensatoren.

Sagtann spenningsgenerator for varicaps.

Når du jobbet med en høyfrekvent generator som kan justeres med en varicap, var det nødvendig å lage en sfor den. Det er veldig mange kretser av "sag"-generatorer, men ingen av de som ble funnet passer, pga. for å kontrollere varicapen, var det nødvendig med en utgangsspenningssving på 0 - 40V når den ble drevet av 5V. Som et resultat av refleksjon viste følgende skjema seg.

Sagtannspenningen dannes på kondensatoren C1, hvis ladestrøm bestemmes av motstandene R1-R2 og (i mye mindre grad) parametrene til transistorene til strømspeilet VT1-VT2. En ganske stor intern motstand til ladestrømkilden gjør det mulig å oppnå en høy linearitet av utgangsspenningen (bildet nedenfor; vertikal skala 10V / div). Det viktigste tekniske problemet i slike kretser er utladningskretsen til kondensatoren C1. Vanligvis brukes unijunction transistorer, tunneldioder osv. I ovennevnte krets produseres utladningen av ... en mikrokontroller. Dette oppnår enkelt å sette opp enheten og endre logikken i driften, fordi. valget av kretselementer erstattes av tilpasningen av mikrokontrollerprogrammet.

Spenningen over C1 overvåkes av en komparator innebygd i mikrokontrolleren DD1. Den inverterende inngangen til komparatoren er koblet til C1, og den ikke-inverterende inngangen til referansespenningskilden på R6-VD1. Når spenningen på C1 når referanseverdien (omtrent 3,8V), hopper spenningen ved utgangen til komparatoren fra 5V til 0. Dette øyeblikket overvåkes av programvare og fører til rekonfigurering av GP1-porten til mikrokontrolleren fra inngang til utgang og å bruke et logisk 0-nivå på den. Som et resultat viser kondensator C1 seg å være kortsluttet til jord gjennom den åpne transistoren til porten og utlades raskt nok. Ved slutten av C1-utladningen ved begynnelsen av neste syklus, konfigureres GP1-utgangen igjen til inngangen og en kort rektangulær synkroniseringspuls genereres ved GP2-utgangen med en amplitude på 5V. Varigheten av utladnings- og synkroniseringspulsene er satt av programvare og kan variere over et bredt område, fordi Mikrokontrolleren klokkes av en intern oscillator med en frekvens på 4 MHz. Ved å variere motstanden R1 + R2 innenfor 1K - 1M, endres frekvensen til utgangspulsene ved den spesifiserte kapasitansen C1 fra ca. 1 kHz til 1 Hz.
Sagtannspenningen ved C1 forsterkes av op-ampen DA1 opp til nivået for forsyningsspenningen. Ønsket utgangsspenningsamplitude stilles inn av motstand R5. Valget av typen op-amp skyldes muligheten for drift fra en 44V-kilde. Spenningen på 40V for å drive op-ampen er hentet fra 5V ved hjelp av pulsomformer på DA2-brikken aktivert av standard ordning fra databladet hennes. Driftsfrekvensen til omformeren er 1,3 MHz.
Generatoren er montert på et brett som måler 32x36 mm. Alle motstander og de fleste kondensatorer er størrelse 0603. Unntakene er C4 (0805), C3 (1206) og C5 (tantal, ramme A). Motstander R2, R5 og kontakt J1 er installert på baksiden av kortet. Ved montering bør du først installere mikrokontrolleren DD1. Deretter loddes ledningene fra programmeringskontakten midlertidig til kortlederne og det vedlagte programmet lastes inn. Programmet ble feilsøkt i MPLAB-miljøet, ICD2-programmereren ble brukt til lasting.

Selv om den beskrevne enheten har løst problemet og fortsatt fungerer som en del av en sveipegenerator, for å utvide dens evner, kan ordningen ovenfor betraktes som en ide. Den øvre frekvensgrensen i denne kretsen er begrenset av utladningstiden C1, som igjen bestemmes av indre motstand port utgangstransistorer. For å fremskynde utladingsprosessen, er det ønskelig å utlade C1 gjennom en separat MOSFET med lav motstand. I dette tilfellet er det mulig å redusere programvareforsinkelsestiden for utladningen betydelig, noe som er nødvendig for å sikre fullstendig utladning av kondensatoren og følgelig fallet i utgangsspenningen til sagen til nesten 0V (som var en av kravene til enheten). For å termisk stabilisere driften av generatoren, er det ønskelig å bruke en sammenstilling av to PNP-transistorer i en pakke som VT1-VT2. Ved en lav frekvens av de genererte pulsene (mindre enn 1 Hz), begynner den endelige motstanden til strømgeneratoren å påvirke, noe som fører til en forringelse av lineariteten til sagtannspenningen. Situasjonen kan forbedres ved å installere motstander i emitterne VT1 og VT2.

SAGVERKTØY SPENNINGSGENERATOR- en lineært skiftende generator (strøm), en elektronisk enhet som genererer en periodisk. spenning (strøm) sagtann. Hoved Hensikten med H. p. n. er å kontrollere tidssveipet til strålen i enheter som bruker katodestrålerør. G. p. n. brukes også i enheter for å sammenligne spenninger, tidsforsinkelse og pulsutvidelse. For å oppnå en sagtannspenning brukes prosessen (utladningen) til en kondensator i en krets med stor tidskonstant. Den enkleste G. p. (Fig. 1, a) består av integreringskrets RC og en transistor som utfører funksjonene til en nøkkel kontrollert periodisk. impulser. I fravær av pulser er transistoren mettet (åpen) og har en lav motstand av kollektor-emitterdelen, kondensatoren FRA utladet (fig. 1, b). Når en svitsjepuls påføres, slås transistoren av og kondensatoren lades fra en strømkilde med en spenning på - E til- direkte (arbeids)kurs. Utgangsspenning G. p. n. tatt fra kondensatoren FRA, endringer i henhold til loven. På slutten av koblingspulsen åpnes transistoren og kondensatoren FRA raskt utlades (revers) gjennom en lav motstand emitter - kollektor. Hoved egenskaper G. p. n.: sagtannspenningsamplitude, koeffisient. ikke-linearitet og koeffisient. bruke strømforsyningsspenningen. Når i denne ordningen

Fremover kjøretid T p og frekvensen til sagtannspenningen bestemmes av varigheten og frekvensen til svitsjepulsene.

Ulempen med den enkleste G. p. er liten kE i det små. De nødvendige verdiene for e ligger i området 0,0140,1, med de minste verdiene relatert til sammenlignings- og forsinkelsesenhetene. Ikke-lineariteten til sagtannspenningen under foroverslaget oppstår på grunn av reduksjonen i ladestrømmen på grunn av reduksjonen i spenningsforskjellen. En omtrentlig konstanthet av ladestrømmen oppnås ved å inkludere en ikke-lineær strømstabiliserende to-terminal enhet (som inneholder en transistor eller et vakuumrør) i ladekretsen. I slike G. p. og . I G. p. med positive spenningstilbakemelding, mates den utgående sagtannspenningen inn i ladekretsen som en kompenserende emf. I dette tilfellet er ladestrømmen nesten konstant, noe som gir verdiene \u200b\u200b1 og \u003d 0.0140.02. G. p. n. brukes til skanning i katodestrålerør med e-magn. stråleavbøyning. For å oppnå et lineært avvik er det nødvendig med en lineær endring i strøm i avbøyningsspolene. For en forenklet ekvivalent spolekrets (fig. 2, a), er gjeldende linearitetstilstand oppfylt når en trapesformet spenning påføres spoleterminalene. En slik trapesspenning (fig. 2, b) kan fås i G. p. når inkludert i ladekretsen vil legge til. motstand R e (vist i fig. 1, en stiplet linje). Avbøyningsspolene bruker høye strømmer, så den trapesformede spenningsgeneratoren er supplert med en effektforsterker.

Prinsippet for drift av avslapningsgeneratoren er basert på det faktum at kondensatoren lades til en viss spenning gjennom en motstand. Ved å nå ønsket spenning kontrollen åpnes. Kondensatoren utlades gjennom en annen motstand til en spenning som styreelementet lukkes ved. Så spenningen på kondensatoren øker eksponentielt, og avtar deretter eksponentielt.

Du kan lese mer om hvordan en kondensator lader og utlades gjennom en motstand på linken.

Her er et utvalg materialer for deg: Bruken av transistoranaloger til en dinistor i avslapningsgeneratorer er typisk, siden strengt definerte parametere for dinistoren er nødvendige for beregning og nøyaktig drift av denne generatoren. Noen av disse parameterne for industrielle dinistorer har enten stor teknologisk spredning, eller er ikke standardiserte i det hele tatt. Og å lage en analog med strengt spesifiserte parametere er ikke vanskelig. Sagtannspenningsgeneratorkrets Avspenningsgeneratoren ser slik ut: (A1)- avslapningsgenerator på en diodetyristor (dinistor), (A2)- i krets A1 er dinistoren erstattet av en transistoranalog. Det er mulig å beregne parametrene til en transistoranalog avhengig av transistorene som brukes og motstandsverdiene. Motstand R5 er valgt liten (20 - 30 Ohm). Den er designet for å begrense strømmen gjennom dinistoren eller transistorene i det øyeblikket de åpnes. I beregninger vil vi neglisjere påvirkningen av denne motstanden og anta at det praktisk talt ikke er noe spenningsfall over den, og kondensatoren utlades øyeblikkelig gjennom den. Dinistorparametrene brukt i beregningene er beskrevet i artikkelen strøm-spenningskarakteristikk for en dinistor. [Minimum utgangsspenning, V] = [Maksimal utgangsspenning, V] = Beregning av motstanden til motstanden R4 For motstand R4 må to forhold være oppfylt: [Motstand R4, kOhm] > 1.1 * ([Forsyningsspenning, V] - [Lukkespenning til dinistoren, V]) / [Holdestrøm, mA] Dette er nødvendig slik at dinistoren eller dens analog er sikkert låst når kondensatoren utlades. [Motstand R4, kOhm] Forsyningsspenning, V] - [ Dinistor opplåsingsspenning, V]) / (1.1 * [Utløserstrøm, mA]) Dette er nødvendig for at kondensatoren kan lades til den spenningen som kreves for å låse opp dinistoren eller tilsvarende. Koeffisient 1.1 ble valgt betinget ut fra ønsket om å få 10 % margin. Hvis disse to forholdene er i konflikt med hverandre, betyr dette at forsyningsspenningen til kretsen for denne tyristoren er valgt for lav. Avslapningsoscillator frekvensberegning Tilnærmet anslå frekvensen til generatoren kan være fra følgende betraktninger. Oscillasjonsperioden er lik summen av kondensatorens ladetid til dinistorutløserspenningen og utladingstiden. Vi ble enige om å vurdere at kondensatoren utlades umiddelbart. Derfor må vi beregne ladetiden. Andre alternativ: R1- 1 kOhm, R2, R3- 200 ohm, R4- trimmer 3 kOhm (innstilt på 2,5 kOhm), Forsyningsspenningen- 12 V. transistorer- KT502, KT503. Krav til generatorbelastning Disse avspenningsgeneratorene kan operere med en belastning som har høy inngangsmotstand slik at utgangsstrømmen ikke påvirker prosessen med å lade og utlade kondensatoren. [Belastningsmotstand, kOhm] >> [Motstand R4, kOhm]

Sagtannspenningsgeneratorer (SPG) er mye brukt i elektroniske kretser. sagtann spenning kalles, som øker relativt sakte i henhold til en lineær lov og deretter raskt synker til sin opprinnelige verdi. Sagtannspenning oppnås ved fig. 32.1

når kondensatoren er ladet. Den enkleste kretsen sagtannspenningsgenerator er vist i fig. 32.1, a.

I den opprinnelige tilstanden, når det ikke er noe inngangssignal, vil transistoren V T er i åpen tilstand på grunn av det positive potensialet som tilføres til basen av transistoren gjennom motstanden Rb. Spenningen over kondensator C er lik spenningen mellom kollektoren og emitteren til en åpen transistor. Når en rektangulær spenningspuls med negativ polaritet kommer til inngangen til generatoren, lukkes transistoren og kondensatoren C begynner å lade fra kollektorkraftkilden gjennom motstanden Rk. Etter at inngangspulsen stopper, vil transistoren V Tåpnes og en relativt rask utlading av kondensatoren C skjer gjennom den åpne transistoren. Varigheten av sagtannpulsen er lik varigheten av den rektangulære inngangspulsen (fig. 32.6), og varigheten av reversslaget er tiden kondensatoren utlades gjennom transistoren. Siden motstanden til motstanden Rk er betydelig mer motstandåpen transistor, så er pulsvarigheten mye lengre enn varigheten av reversslaget. Dermed har utgangsspenningen tatt fra kondensatoren en sagtannform

GPN brukes til å oppnå et elektronstrålesveip i katodestrålerør på oscilloskop, fjernsyn og radarenheter.

33. Generell informasjon om elektroniske oscilloskop.

Elektronisk oscilloskop kalt en enhet designet for visuell observasjon, registrering og måling av parametrene til elektriske signaler.

Den brede distribusjonen av elektroniske oscilloskoper skyldes deres allsidighet, klarhet i bildet av prosessen som studeres, og gode måleparametere.

For å forstå driften av et elektronisk oscilloskop, er det først og fremst nødvendig å studere driften av hovedenheten - et katodestrålerør.

elektronstråle rør er elektrovakuumenheter som bruker en elektronstrøm konsentrert i form av en stråle eller en stråle av stråler.

De fleste katodestrålerør tilhører gruppen av elektroniske grafiske elektrovakuumenheter designet for å få et synlig bilde på skjermen som lyser under påvirkning av

--1500V lysstyrkefokus

Ris. 33.1

innfallende elektronstrøm, eller for å registrere det resulterende bildet på det lysfølsomme laget. Disse inkluderer oscilloskoprør.

Anordningen og svitsjekretsen til et oscillografisk katodestrålerør (CRT) med elektrostatisk fokusering og avbøyning av elektronstrålen er vist i fig. 33.1.

Katodestrålerøret består av følgende hoveddeler:

1) en glassbeholder der det skapes et vakuum:

2) et elektronsøkelys som skaper en smal elektronstråle rettet langs rørets akse;

3) et avbøyningssystem som endrer retningen til elektronstrålen;

4) en skjerm som lyser under påvirkning av en elektronstråle.

Vurder formålet og arrangementet av individuelle elementer i røret.

Det skapes et dypt vakuum i ballongen, som er nødvendig for uhindret passasje av elektroner. Rørets elektroniske søkelys består av en katode, en kontrollelektrode og to anoder og er plassert i en smal, langstrakt del av sylinderen. Katode Til Den er laget i form av en liten nikkelsylinder, på endedelen av hvilken et oksidlag påføres, som avgir elektroner ved oppvarming. Katoden er innelukket i en kontrollelektrode (modulator) M også sylindrisk. På enden av kontrollelektroden er det et lite hull (membran) som elektronstrålen passerer gjennom. Flere titalls volt negativ spenning i forhold til katoden påføres kontrollelektroden, ved hjelp av hvilken lysstyrken til gløden til punktet på rørskjermen reguleres. Kontrollelektrode fungerer som et kontrollnett elektronisk lampe. Ved en viss verdi av denne spenningen blokkeres røret, og det lysende punktet forsvinner. Den spesifiserte justeringen er plassert på frontpanelet til oscilloskopet og er merket "Lysstyrke".

Foreløpig fokusering av elektronstrålen utføres i rommet mellom modulatoren og den første anoden. Det elektriske feltet mellom disse elektrodene presser elektronene til rørets akse og de konvergerer til et punkt O i en viss avstand fra kontrollelektroden (fig. 33.2). Ytterligere fokusering av strålen utføres av et system med to anoder A 1 og A 2

Den første og andre anoden er laget i form av åpne metallsylindere av forskjellige lengder og diametre, inne i hvilke membraner med små hull er plassert i en viss avstand fra hverandre.

En positiv akselererende spenning påføres anodene (først

300-1000 V, for den andre 1000-5000 V og mer). Siden potensialet til den andre anoden A 2 over potensialet til den første anoden A 1, deretter elektrisk felt mellom dem vil bli rettet fra den andre anoden til den første. Elektroner som har falt inn i et slikt elektrisk felt vil avbøyes av det i retning mot rørets akse og motta akselerasjon i bevegelsesretningen mot skjermen . Dermed er virkningen av anodesystemet ekvivalent med handlingen optisk system konvergerende og divergerende linser. Derfor kalles fokuseringsanodesystemet til et katodestrålerør noen ganger elektronisk statisk linse. Nøyaktig fokusering av strålen utføres ved å endre spenningen ved den første anoden. Denne justeringen er plassert på frontpanelet til oscilloskopet og merket "Fokus".

Den dannede elektronstrålen etter den andre anoden kommer inn i rommet mellom to par av gjensidig vinkelrette avbøyningsplater X 1 X 2 og Y 1 Y 2, kalt elektrostatisk avbøyningssystem. Første par tallerkener X 1 X 2, plassert vertikalt får strålen til å avvike i horisontal retning. Plater av det andre paret Y 1 Y 2, plassert horisontalt får strålen til å avvike i vertikal retning. Når et par plater leveres konstant trykk, så avbøyes elektronstrålen mot platen, som er under et positivt potensial, noe som fører til en tilsvarende bevegelse av det lysende punktet på skjermen.

Når en vekselspenning påføres platene, danner bevegelsen av det lysende punktet over skjermen lysende linjer.

Skjerm E Et katodestrålerør er en glassoverflate belagt på innsiden med et tynt lag av et spesielt stoff (fosfor) som kan lyse når det bombarderes med elektroner.

For å få et bilde på skjermen til røret påføres den undersøkte signalspenningen på de vertikale avbøyningsplatene Y 1 Y 2, en pa tallerken X 1 X 2- sagtannspenning kalt sveipespenning (fig. 33.3).

Plassering på AB sveipespenningen er lineært avhengig av tid, og under påvirkning av denne spenningen beveger lysflekken seg langs rørskjermen langs den horisontale aksen i forhold til tiden. Plassering på sol sveipespenningen synker kraftig, og lysflekken går tilbake til sin opprinnelige posisjon.

Hvis samtidig med sveipespenningen til platene Y 1 Y 2 ta med den undersøkte sinusformede spenningen, så vil du på skjermen til røret få en periode av sinusoiden (fig. 33.4).

Posisjonene 0, 1, 2, ... av lysflekken på skjermen til røret i de tilsvarende tidspunktene bestemmes av de øyeblikkelige verdiene til de undersøkte og utviklende spenningene.

Hvis feieperioden Tr velges som et multiplum av perioden for spenningen som studeres, blir oscillogrammene oppnådd i påfølgende perioder lagt over hverandre og et stabilt og klart bilde av prosessen som studeres blir observert på skjermen