Subiect: Generatoare de rampă șiactual.

Informații generale despre generatoarele de impulsuri din dinți de ferăstrău (GPI).

Generatoare liniare de tensiune.

Generatoare de curent cu schimbare liniară.

Literatură:

Bramer Yu.A., Pashchuk I.N. tehnologie de impuls. - M.: Liceu, 1985. (220-237).

Bystrov Yu.A., Mironenko I.G. Circuite și dispozitive electronice. - M.: Şcoala superioară, 1989. - S. 249-261,267-271.

1. Informații generale despre generatoarele de impulsuri din dinți de ferăstrău (GPI).

Dinți de ferăstrău tensionați numită o astfel de tensiune, care de ceva timp se modifică după o lege liniară (crește sau scade), apoi revine la nivelul inițial.

Distinge:

creșterea liniară a tensiunii;

tensiune în scădere liniară.

Generator de impulsuri din dinti de fierastrau - un dispozitiv care generează o secvență de impulsuri din dinți de ferăstrău.

Numirea generatoarelor de impulsuri dinți de ferăstrău.

Proiectat pentru a obține tensiune și curent care variază în timp conform unei legi liniare.

Clasificarea generatoarelor de impulsuri din dinți de ferăstrău:

Pe baza elementului:

pe tranzistori;

pe lămpi;

pe circuite integrate (în special, pe amplificatoare operaționale);

Cu programare:

generatoare de tensiune cu dinți de ferăstrău (GPN) (o altă denumire - generatoare de tensiune cu variație liniară - CLAY);

generatoare de curent cu dinți de fierăstrău (GPT) (o altă denumire - generatoare de curent cu variație liniară - GLIT);

Prin metoda de pornire a elementului de comutare:

circuit secvenţial;

circuit paralel;

Conform metodei de creștere a liniarității tensiunii generate:

cu un element de stabilizare a curentului;

tip de compensare.

Dispozitiv generator de impulsuri dinți de ferăstrău:

Construcția se bazează pe o cheie electronică care comută condensatorul de la încărcare la descărcare.

Principiul de funcționare al generatoarelor de impulsuri din dinți de ferăstrău.

Astfel, principiul obținerii unei tensiuni în creștere sau în scădere se explică prin procesul de încărcare și descărcare a unui condensator (circuit integrator). Dar, pentru că sosirea impulsurilor pe circuitul integrator trebuie comutată, se folosește cheie tranzistor.

Cele mai simple scheme ale generatoarelor de impulsuri din dinți de ferăstrău și funcționarea acestora.

Schematic, funcționarea GUI este după cum urmează:

Circuit paralel:

La deschidere cheie electronică condensatorul se încarcă lent prin rezistența R la valoarea E, formând astfel un impuls din dinte de ferăstrău. Când cheia electronică este închisă, condensatorul se descarcă rapid prin ea.

Impulsul de ieșire are următoarea formă:

Când polaritatea sursei de alimentare E este inversată, forma de undă de ieșire va fi simetrică față de axa timpului.

Schema de serie:

Când cheia electronică este închisă, condensatorul este încărcat rapid la valoarea sursei de alimentare E, iar când este deschis, este descărcat prin rezistența R, formând astfel o tensiune în dinte de ferăstrău care scădea liniar, care are forma:

Când polaritatea sursei de alimentare este inversată, forma tensiunii de ieșire U out (t) se va schimba la o tensiune în creștere liniară.

Astfel, se poate observa (se poate observa ca fiind unul dintre principalele dezavantaje) că cu cât este mai mare amplitudinea tensiunii pe condensator, cu atât neliniaritatea pulsului este mai mare. Acestea. este necesar să se formeze un impuls de ieșire la secțiunea inițială a curbei de încărcare sau descărcare exponențială a condensatorului.

Generator de tensiune din dinti de fierastrau pentru varicaps.

Când lucrați cu un generator de înaltă frecvență reglabil de un varicap, a fost necesar să faceți un generator de control al tensiunii din dinți de ferăstrău pentru acesta. Există o mulțime de circuite de generatoare „fierăstrău”, dar niciunul nu s-a găsit potrivit, deoarece. pentru a controla varicap, a fost necesară o variație a tensiunii de ieșire de 0 - 40 V atunci când este alimentat de 5 V. Ca rezultat al reflecției, a rezultat următoarea schemă.

Tensiunea dinți de ferăstrău se formează pe condensatorul C1, al cărui curent de încărcare este determinat de rezistențele R1-R2 și (într-o măsură mult mai mică) de parametrii tranzistorilor oglinzii de curent VT1-VT2. O rezistență internă destul de mare a sursei de curent de încărcare face posibilă obținerea unei liniarități ridicate a tensiunii de ieșire (foto de mai jos; scară verticală 10V / div). Principala problemă tehnică în astfel de circuite este circuitul de descărcare al condensatorului C1. De obicei, în acest scop se folosesc tranzistori unijunction, diode tunel etc.. În circuitul de mai sus, descărcarea este produsă de... un microcontroler. Acest lucru realizează ușurința instalării dispozitivului și schimbarea logicii funcționării acestuia, deoarece. selectarea elementelor de circuit este înlocuită de adaptarea programului microcontrolerului.

Tensiunea pe C1 este monitorizată de un comparator încorporat în microcontrolerul DD1. Intrarea inversoare a comparatorului este conectată la C1, iar intrarea neinversătoare la sursa de tensiune de referință pe R6-VD1. Când tensiunea pe C1 atinge valoarea de referință (aproximativ 3,8V), tensiunea la ieșirea comparatorului sare de la 5V la 0. Acest moment este monitorizat de software și duce la reconfigurarea portului GP1 al microcontrolerului de la intrare la ieșire și aplicându-i un nivel logic 0. Ca rezultat, condensatorul C1 se dovedește a fi scurtcircuitat la masă prin tranzistorul deschis al portului și se descarcă suficient de repede. La sfârșitul descărcării C1 la începutul următorului ciclu, ieșirea GP1 este din nou configurată la intrare și este generat un scurt impuls de sincronizare dreptunghiular la ieșirea GP2 cu o amplitudine de 5V. Durata impulsurilor de descărcare și sincronizare este stabilită de software și poate varia într-o gamă largă, deoarece Microcontrolerul este tactat de un oscilator intern la o frecvență de 4 MHz. Când se variază rezistența R1 + R2 în intervalul 1K - 1M, frecvența impulsurilor de ieșire la capacitatea specificată C1 se schimbă de la aproximativ 1 kHz la 1 Hz.
Tensiunea dinți de ferăstrău la C1 este amplificată de amplificatorul operațional DA1 până la nivelul tensiunii sale de alimentare. Amplitudinea dorită a tensiunii de ieșire este setată de rezistența R5. Alegerea tipului de amplificator operațional se datorează posibilității de funcționare a acestuia de la o sursă de 44V. Tensiunea de 40V pentru alimentarea amplificatorului operațional se obține din 5V folosind convertor de impulsuri pe cipul DA2 activat de schema standard din fișa ei de date. Frecvența de funcționare a convertorului este de 1,3 MHz.
Generatorul este asamblat pe o placă de 32x36 mm. Toate rezistențele și majoritatea condensatoarelor au dimensiunea 0603. Excepțiile sunt C4 (0805), C3 (1206) și C5 (tantal, cadru A). Rezistoarele R2, R5 și conectorul J1 sunt instalate pe partea din spate a plăcii. La asamblare, trebuie mai întâi să instalați microcontrolerul DD1. Apoi, firele de la conectorul programatorului sunt lipite temporar la conductorii plăcii și programul atașat este încărcat. Programul a fost depanat în mediul MPLAB, programatorul ICD2 a fost folosit pentru încărcare.

Deși dispozitivul descris a rezolvat problema și încă funcționează cu succes ca parte a unui generator de baleiaj, pentru a-și extinde capacitățile, schema de mai sus poate fi considerată mai degrabă ca o idee. Limita superioară de frecvență în acest circuit este limitată de timpul de descărcare C1, care la rândul său este determinat de rezistență internă tranzistoare de ieșire porturi. Pentru a accelera procesul de descărcare, este de dorit să descărcați C1 printr-un MOSFET separat de rezistență scăzută. În acest caz, este posibil să se reducă semnificativ timpul de întârziere al software-ului pentru descărcare, care este necesar pentru a asigura descărcarea completă a condensatorului și, în consecință, scăderea tensiunii de ieșire a ferăstrăului la aproape 0V (care a fost unul dintre cerințele pentru dispozitiv). Pentru a stabiliza termic funcționarea generatorului, este de dorit să se utilizeze un ansamblu de două tranzistoare PNP într-un singur pachet ca VT1-VT2. La o frecvență scăzută a impulsurilor generate (mai puțin de 1 Hz), rezistența finală a generatorului de curent începe să afecteze, ceea ce duce la o deteriorare a liniarității tensiunii dinților de ferăstrău. Situația poate fi îmbunătățită prin instalarea de rezistențe în emițătoarele VT1 și VT2.

GENERATOR DE TENSIUNE SAWTOOL- un generator cu schimbare liniară (curent), un dispozitiv electronic care generează un periodic. tensiune (curent) dinte de ferăstrău. Principal Scopul H. p. n. este de a controla maturarea în timp a fasciculului în dispozitive care folosesc tuburi catodice. G. p. n. folosit și în dispozitive pentru compararea tensiunilor, întârziere și extindere a impulsului. Pentru a obține o tensiune dinți de ferăstrău, se utilizează procesul (descărcarea) unui condensator într-un circuit cu o constantă de timp mare. Cel mai simplu G. p. (Fig. 1, a) constă din circuit integrator RCși un tranzistor care îndeplinește funcțiile unei chei controlate periodic. impulsuri. În absența impulsurilor, tranzistorul este saturat (deschis) și are o rezistență scăzută a secțiunii colector-emițător, condensator CU descărcat (Fig. 1, b). Când se aplică un impuls de comutare, tranzistorul se oprește și condensatorul este încărcat de la o sursă de alimentare cu o tensiune de - E la- curs direct (de lucru). Tensiunea de ieșire G. p. n. luată de la condensator CU, se modifica conform legii. La sfârșitul impulsului de comutare, tranzistorul se deschide și condensatorul CU se descarcă rapid (invers) printr-un emițător - colector cu rezistență scăzută. Principal caracteristici G. p. n.: amplitudine tensiunii dinte de ferăstrău, coeficient. neliniaritate și coeficient. folosind tensiunea de alimentare. Când în această schemă

Timp de rulare înainte T p și frecvența tensiunii dinți de ferăstrău sunt determinate de durata și frecvența impulsurilor de comutare.

Dezavantajul celui mai simplu G. p. este mic k E la mic. Valorile necesare ale lui e se află în intervalul 0,0140,1, cu cele mai mici valori legate de dispozitivele de comparare și de întârziere. Neliniaritatea tensiunii din dinte de ferăstrău în timpul cursei înainte apare din cauza scăderii curentului de încărcare datorită scăderii diferenței de tensiune. O constantă aproximativă a curentului de încărcare este obținută prin includerea unui dispozitiv neliniar de stabilizare a curentului cu două terminale (conținând un tranzistor sau un tub de vid) în circuitul de încărcare. În asemenea G. p. Și . În G. p. cu pozitiv feedback-ul de tensiune, tensiunea de ieșire din dinți de ferăstrău este introdusă în circuitul de încărcare ca f.e.m. compensatoare. În acest caz, curentul de încărcare este aproape constant, ceea ce oferă valorile \u200b\u200b1 și \u003d 0,0140,02. G. p. n. folosit pentru scanarea tuburilor catodice cu e-magn. deformarea fasciculului. Pentru a obține o abatere liniară, este necesară o schimbare liniară a curentului în bobinele de deviere. Pentru un circuit de bobină echivalent simplificat (Fig. 2, a), condiția de liniaritate a curentului este îndeplinită atunci când la bornele bobinei este aplicată o tensiune trapezoidală. Un astfel de stres trapezoidal (Fig. 2, b) se poate obţine în G. p. atunci când este inclus în circuitul de încărcare se va adăuga. rezistenţă R e (prezentat în Fig. 1, A linie punctata). Bobinele de deviere consumă curenți mari, astfel încât generatorul de tensiune trapezoidală este completat cu un amplificator de putere.

Principiul de funcționare al generatorului de relaxare se bazează pe faptul că condensatorul este încărcat la o anumită tensiune printr-un rezistor. La atingere tensiunea dorită controlul se deschide. Condensatorul este descărcat printr-un alt rezistor la o tensiune la care elementul de control se închide. Deci tensiunea de pe condensator crește exponențial, apoi scade exponențial.

Puteți citi mai multe despre cum se încarcă și se descarcă un condensator printr-un rezistor la link.

Iată o selecție de materiale pentru tine: Utilizarea analogilor de tranzistori ai unui dinistor în generatoarele de relaxare este tipică, deoarece parametrii strict definiți ai dinistorului sunt necesari pentru calcularea și funcționarea precisă a acestui generator. Unii dintre acești parametri pentru dinistorii industriali fie au o răspândire tehnologică mare, fie nu sunt standardizați deloc. Și să faci un analog cu parametri strict specificați nu este dificil. Circuit generator de tensiune din dinți de ferăstrău Generatorul de relaxare arată astfel: (A1)- generator de relaxare pe un tiristor cu diodă (dinistor), (A2)- în circuitul A1, dinistorul este înlocuit cu un analog de tranzistor. Este posibil să se calculeze parametrii unui tranzistor analog în funcție de tranzistoarele utilizate și de valorile rezistenței. Rezistor R5 este ales mic (20 - 30 Ohm). Este conceput pentru a limita curentul prin dinistor sau tranzistoare în momentul deschiderii acestora. În calcule, vom neglija influența acestui rezistor și vom presupune că practic nu există nicio cădere de tensiune pe el, iar condensatorul se descarcă instantaneu prin el. Parametrii dinistorului utilizați în calcule sunt descriși în articolul caracteristica curent-tensiune a unui dinistor. [Tensiune minimă de ieșire, V] = [Tensiune maximă de ieșire, V] = Calculul rezistenței rezistenței R4 Pentru rezistorul R4 trebuie îndeplinite două relații: [Rezistența R4, kOhm] > 1.1 * ([Tensiune de alimentare, V] - [Tensiunea de închidere a dinistorului, V]) / [Curent de reținere, mA] Acest lucru este necesar pentru ca dinistorul sau analogul său să fie blocat în siguranță atunci când condensatorul este descărcat. [Rezistența R4, kOhm] Tensiune de alimentare, V] - [ Tensiunea de deblocare a dinistorului, V]) / (1.1 * [Curent de eliberare, mA]) Acest lucru este necesar pentru ca condensatorul să poată fi încărcat la tensiunea necesară pentru a debloca dinistorul sau echivalentul acestuia. Coeficientul 1,1 a fost ales condiționat din dorința de a obține o marjă de 10%. Dacă aceste două condiții sunt în conflict între ele, atunci aceasta înseamnă că tensiunea de alimentare a circuitului pentru acest tiristor este aleasă prea scăzută. Calcularea frecvenței oscilatorului de relaxare Estimarea aproximativă a frecvenței generatorului poate fi din următoarele considerații. Perioada de oscilație este egală cu suma timpului de încărcare a condensatorului la tensiunea de declanșare a dinistorului și a timpului de descărcare. Am convenit să considerăm că condensatorul se descarcă instantaneu. Astfel, trebuie să estimăm timpul de încărcare. A doua varianta: R1- 1 kOhm, R2, R3- 200 ohmi, R4- trimmer 3 kOhm (setat la 2,5 kOhm), Tensiunea de alimentare- 12 V. tranzistoare- KT502, KT503. Cerințe de încărcare a generatorului Aceste generatoare de relaxare pot funcționa cu o sarcină care are o rezistență mare de intrare, astfel încât curentul de ieșire să nu afecteze procesul de încărcare și descărcare a condensatorului. [Rezistența la sarcină, kOhm] >> [Rezistorul R4, kOhm]

Generatoarele de tensiune dinți de fierăstrău (SPG) sunt utilizate pe scară largă în circuitele electronice. dinți de ferăstrău se numește tensiune, care crește relativ lent conform unei legi liniare și apoi scade rapid la valoarea inițială. Tensiunea din dinti de fierastrau se obtine prin fig. 32.1

când condensatorul este încărcat. Cel mai simplu circuit generatorul de tensiune din dinți de ferăstrău este prezentat în fig. 32.1, a.

În starea inițială, când nu există semnal de intrare, tranzistorul V T este în stare deschisă datorită potențialului pozitiv furnizat bazei tranzistorului prin rezistorul Rb. Tensiunea la condensatorul C este egală cu tensiunea dintre colectorul și emițătorul unui tranzistor deschis. Când un impuls de tensiune dreptunghiular cu polaritate negativă ajunge la intrarea generatorului, tranzistorul se închide și condensatorul C începe să se încarce de la sursa de alimentare a colectorului prin rezistorul Rk. După ce pulsul de intrare se oprește, tranzistorul V T se deschide și se produce o descărcare relativ rapidă a condensatorului C prin tranzistorul deschis. Durata impulsului dinți de ferăstrău este egală cu durata impulsului dreptunghiular de intrare (Fig. 32.6), iar durata cursei inverse este timpul în care condensatorul este descărcat prin tranzistor. Deoarece rezistența rezistorului Rk este semnificativ mai multa rezistenta tranzistor deschis, atunci durata impulsului este mult mai mare decât durata cursei inverse. Astfel, tensiunea de ieșire preluată de la condensator are formă de dinte de ferăstrău

GPN sunt folosite pentru a obține un fascicul de electroni în tuburile cu raze catodice ale osciloscopului, televiziunii și dispozitivelor radar.

33. Informații generale despre osciloscoapele electronice.

Osciloscop electronic numit dispozitiv conceput pentru observarea vizuală, înregistrarea și măsurarea parametrilor semnalelor electrice.

Distribuția largă a osciloscoapelor electronice se datorează versatilității lor, clarității imaginii procesului studiat și parametrilor de măsurare buni.

Pentru a înțelege funcționarea unui osciloscop electronic, este necesar în primul rând să studiem funcționarea unității sale principale - un tub catodic.

fascicul de electroni tuburile sunt dispozitive electrovacuum care utilizează un curent de electroni concentrat sub formă de fascicul sau fascicul de raze.

Majoritatea tuburilor cu raze catodice aparțin grupului de dispozitive electronice grafice electrovacuum concepute pentru a obține o imagine vizibilă pe ecran care strălucește sub acțiunea

--Focalizare luminozitate 1500V

Orez. 33.1

fluxul de electroni incident sau pentru a înregistra imaginea rezultată pe stratul fotosensibil. Acestea includ tuburi de osciloscop.

Dispozitivul și circuitul de comutare al unui tub catodic oscilografic (CRT) cu focalizare electrostatică și deflexie a fasciculului de electroni sunt prezentate în fig. 33.1.

Tubul cu raze catodice este format din următoarele părți principale:

1) un recipient de sticlă în care se creează un vid:

2) un reflector de electroni care creează un fascicul de electroni îngust direcționat de-a lungul axei tubului;

3) un sistem de deflectare care schimbă direcția fasciculului de electroni;

4) un ecran care strălucește sub acțiunea unui fascicul de electroni.

Luați în considerare scopul și aranjarea elementelor individuale ale tubului.

În balon se creează un vid profund, care este necesar pentru trecerea nestingherită a electronilor. Proiectorul electronic al tubului este format dintr-un catod, un electrod de control și doi anozi și este situat într-o porțiune îngustă alungită a cilindrului. Catod LA Este realizat sub forma unui cilindru mic de nichel, la capătul căruia se aplică un strat de oxid, care emite electroni atunci când este încălzit. Catodul este închis într-un electrod de control (modulator) M de asemenea cilindrice. La capătul electrodului de control există o mică gaură (diafragma) prin care trece fasciculul de electroni. Câteva zeci de volți de tensiune negativă în raport cu catodul sunt aplicate electrodului de control, cu ajutorul căruia este reglată luminozitatea strălucirii spotului de pe ecranul tubului. Electrodul de control acționează ca o grilă de control lampă electronică. La o anumită valoare a acestei tensiuni, tubul este blocat, iar spotul luminos dispare. Reglarea specificată este plasată pe panoul frontal al osciloscopului și poartă eticheta „Luminozitate”.

Focalizarea preliminară a fasciculului de electroni se realizează în spațiul dintre modulator și primul anod. Câmpul electric dintre acești electrozi presează electronii pe axa tubului și ei converg către un punct DESPRE la o oarecare distanţă de electrodul de control (Fig. 33.2). O focalizare suplimentară a fasciculului este realizată printr-un sistem de doi anozi A 1Și A 2

Primul și al doilea anod sunt realizati sub formă de cilindri metalici deschiși de diferite lungimi și diametre, în interiorul cărora diafragmele cu găuri mici sunt situate la o oarecare distanță unele de altele.

O tensiune de accelerare pozitivă este aplicată anozilor (la prima

300-1000 V, pentru al doilea 1000-5000 V și mai mult). Deoarece potenţialul celui de-al doilea anod A 2 peste potenţialul primului anod A 1 , Acea câmp electricîntre ele vor fi direcţionate de la al doilea anod către primul. Electronii care au căzut într-un astfel de câmp electric vor fi deviați de acesta în direcția către axa tubului și vor primi accelerație în direcția de mișcare către ecran. . Astfel, acțiunea sistemului anodic este echivalentă cu acțiunea sistem optic a lentilelor convergente şi divergente. Prin urmare, sistemul anodic de focalizare al unui tub catodic este uneori numit lentile electronice statice. Focalizarea precisă a fasciculului se realizează prin schimbarea tensiunii la primul anod. Această reglare este plasată pe panoul frontal al osciloscopului și este etichetată „Focus”.

Fasciculul de electroni format după ce al doilea anod intră în spațiul dintre două perechi de plăci deflectorite reciproc perpendiculare X 1 X 2Și Y 1 Y 2, numit sistem de deviere electrostatic. Prima pereche de farfurii X 1 X 2, plasat vertical determină devierea fasciculului în direcția orizontală. Plăcile celei de-a doua perechi Y 1 Y 2, plasate orizontal fac ca fasciculul să se devieze în direcția verticală. Când se furnizează o pereche de farfurii presiune constantă, apoi fasciculul de electroni este deviat către placă, care se află sub un potențial pozitiv, ceea ce duce la o mișcare corespunzătoare a punctului luminos de pe ecran.

Atunci când plăcilor se aplică o tensiune alternativă, mișcarea spotului luminos de-a lungul ecranului formează linii luminoase.

Ecran E Un tub catodic este o suprafață de sticlă acoperită în interior cu un strat subțire dintr-o substanță specială (fosfor) care poate străluci atunci când este bombardată cu electroni.

Pentru a obține o imagine pe ecranul tubului, tensiunea semnalului investigat este aplicată plăcilor de deviere verticale Y 1 Y 2, o farfurie pa X 1 X 2- tensiune dinte de ferăstrău numită tensiune de măturare (Fig. 33.3).

Locația activată AB tensiunea de baleiere este dependentă liniar de timp, iar sub acțiunea acestei tensiuni, punctul luminos se deplasează de-a lungul ecranului tubului de-a lungul axei orizontale proporțional cu timpul. Locația activată soare tensiunea de măturare scade brusc, iar punctul luminos revine la poziția inițială.

Dacă simultan cu tensiunea de baleiaj la plăci Y 1 Y 2 aduceți tensiunea sinusoidală investigată, apoi pe ecranul tubului veți obține o perioadă a sinusoidei (Fig. 33.4).

Pozițiile 0, 1, 2, ... ale punctului luminos de pe ecranul tubului în momentele de timp corespunzătoare sunt determinate de valorile instantanee ale tensiunilor investigate și în curs de dezvoltare.

Dacă perioada de măturare Tr este selectat ca multiplu al perioadei tensiunii studiate, apoi oscilogramele obținute în perioadele ulterioare se suprapun între ele și se observă pe ecran o imagine stabilă și clară a procesului studiat.