Генераторы импульсных сигналов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Генераторы импульсных сигналов (импульсные генераторы) – это устройства, предназначенные для формирования импульсов различной формы.

Наиболее распространены генераторы прямоугольных и линейно изменяющихся (пилообразных) импульсов напряжения.

Генераторы импульсных сигналов могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации.

В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал лишь по приходе внешнего (запускающего) сигнала. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.

Рассмотрим некоторые из генераторов импульсных сигналов.

Генераторы прямоугольных импульсов

Генераторы прямоугольных импульсов делятся на мультивибраторы и блокинг-генераторы. И те и другие могут работать как в автоколебательном, так и в ждущем режимах.

Автоколебательные мультивибраторы.

Такие генераторы могут быть построены на дискретных, логических элементах или на операционных усилителях. Автоколебательный мультивибратор на основе ОУ представлен на рисунок 4.50.

В данной схеме с помощью резисторов R_l и R ₂ введена положительная обратная связь, что является необходимым условием для возникновения в схеме электрических колебаний. Принцип работы мультивибратора поясняют временные диаграммы, приведенные на рисунке 4.51.

Рисунок 4.50 Схема автоколебательного мультивибратора на основе ОУ

В зависимости от напряжения на выходе (которое может быть равно либо +Е_пит, либо - Е_пит, где Е_пит - напряжения питания ОУ) на неинвертирующем входе ОУ устанавливается или напряжение U₊₁, или напряжение U₊₂.

Причем

Рисунок 4.51 Временные диаграммы работы автоколебательного

мультивибратора

Емкость С, входящая в цепь отрицательной обратной связи, перезаряжается с постоянной времени τ = RC . Напряжение U_cна емкости, равное напряжению U _ на инвертирующем входе, стремится либо к уровню + Е_пит (при U_вых = +Е_пит) либо уровню — Е_пит (при и_вых= — Е_пит). До момента времени t₁ U ₊ — U _ = U₊₁ — U_c > О, следовательно, ОУ находится в режиме насыщения и на его выходе удерживается напряжение +Е_пит. После достижения момента времени t₁ эта разность меняет знак, что приводит к изменению напряжения на выходе ОУ на Е_пит. После момента времени t₁ емкость С перезаряжается, причем ее напряжение стремится к уровню —Е_пит. Очевидно, что до момента времени t₂U ₊ — U _= U₊₂ — U_c < 0, что и удерживает выходное напряжение ОУ на уровне —Е_пит. Начиная с момента времени t₂эта разность вновь меняет знак, происходит изменение напряжения U_выхит. д. Таким образом, данный мультивибратор формирует прямоугольные импульсы напряжения. Период следования импульсов T определяется выражением:

где R " > R ′.

Рассмотрим ждущий мультивибратор на основе ОУ (рисунок 4.53), который иногда называют одновибратором.

Рисунок 4.53 Схема одновибратора (а) и временные диаграммы его

работы (б)

Нетрудно заметить, что эта схема аналогична схеме автоколебательного мультивибратора, но в нее введены диод D ₂ (для осуществления ждущего режима) и цепь запуска на элементах С₁, R₃, D₁(рисунок 4.53, а). Схема имеет одно устойчивое состояние, когда напряжение на выходе отрицательное (примерно равно — Е_пит). Если бы по какой-либо причине напряжение на выходе оказалось положительным (+ Е_пит), то в результате рассматриваемых дальше процессов изменилось бы состояние схемы.

В исходном состоянии (на выходе — Е_пит)диод D₂открыт, напряжение на инвертирующем входе U _ примерно равно нулю, а напряжение U ₊ на неинвертирующем входе определяется выражением:

Диод D₁, подключений к неинвертирующему входу, закрыт. В момент времени t₁входной сигнал открывает этот диод, на неинвертирующий вход подается положительный сигнал (на инвертирующем входе остается нулевой сигнал), и ОУ переходит в режим с положительным напряжением на выходе. После этого начинается заряд конденсатора С. Когда напряжение U₊₁, определяемого выражением , дифференциальный сигнал U ₊ — U _ становится отрицательным и ОУ возвращается в исходное устойчивое состояние (в таком состоянии дифференциальный сигнал отрицательный).

Из временных диаграмм (рисунок 4.53, б) следует, что лишь после момента времени t₃можно подавать очередной запускающий импульс.

Блокинг-генераторы.

Блокинг–генераторами называются устройства, предназначенные для получения мощных импульсов малой длительности (от долей микросекунды до долей миллисекунды) и скважностью до нескольких десятков тысяч. Основным элементом таких генераторов является импульсный трансформатор. Блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режимах или режиме синхронизации. Рассмотрим схему автоколебательного блокинг-генератора (рисунок 4.54, а). Во время паузы (выходное напряжение отсутвуюет) происходит перезаряд конденсатора по цепи E – R – W₂с постоянной времени τ₁ = RC. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе С (и, следовательно, на базе транзистора) становится равным нулю, транзистор начинает открываться (выходить из режима отсечки), начинает протекать ток коллектора, что вызывает появление сигнала положительной обратной связи (через обмотку трансформатора W ₂ ), под действием которой транзистор скачкообразно переходит в режим насыщения.

Рисунок 4.54 Схема автоколебательного блокинг-генератора

При этом конденсатор С перезаряжается по цепи W₂– C – входное сопротивление транзистора r _вх с постоянной времени τ₂ = r _вх C. При увеличении напряжения на конденсаторе С ток базы начинает уменьшаться и в конце концов транзистор выходит из насыщения и начинает закрываться. Возникает сигнал положительной обратной связи, который скачкообразно переводит транзистор в запертое состояние. После этого энергия, запасенная в индуктивности намагничивания, рассеивается на сопротивлении нагрузки. Так как r _вх << R , то время нахождения транзистора в открытом состоянии t _u, а следовательно, и длительность импульса на нагрузке значительно меньше периода следования импульсов. Временные диаграммы работы автоколебательного блокинг-генератора приведены на рисунке 4.55.

Рисунок 4.55 Временные диаграммы работы блокинг-генератора

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!