Формирователи линейно-изменяющегося напряжения

Напряжением пилообразной формы (пилообразное напряжение) это такое напряжение, которое в течении времени Тр (рабочий ход, участок) изменяется по линейному закону, а затем за время Тобр (обратный ход) возвращается к исходному уровню. Если на рабочем ходе пилообразное напряжение нарастает, такое напряжение называют линейно нарастающим; а если убывает – то линейно падающим.

Пилообразное напряжение описывается следующими параметрами (см. рис 15.1):

¾ Траб – длительность рабочего хода,

¾ Тобр – длительность обратного хода,

¾ Um – амплитуда,

¾ Т – период повторения импульсов,

¾ F=1/F – частота повторения,

¾ k=Um/T – средняя скорость изменения во время рабочего хода,

- коэффициент нелинейности пилообразного напряжения, где и - значения скорости изменения напряжения в начале и конце рабочего хода. Параметр g®0 для идеально линейной пилы. Обычно измеряется в %, т.е. g×100%.

а)

Рис 14.1. Параметры линейно изменяющегося напряжения (а) и способ измерения коэффициента нелинейности (б)

Непосредственно по осциллограмме оценить коэффициент нелинейности линейно изменяющегося напряжения высокого качества задача непростая. Обычно эти измерения выполняют с использованием дифференцирующей RC цепочки (рис 14.1б). На вход RC цепочки подают исследуемое пилообразное напряжение и если период пилы Т>>t=RC, то осциллограмма выходного напряжения представляет собой производную входного напряжения. Измерив напряжения, соответствующие производной в начале и в конце рабочего хода, можно вычислить коэффициент нелинейности g.

Пилообразное напряжения и токи находят применение в различных устройствах временной развертки электронно-лучевых трубок, мониторов, временной задержки, широтно-импульсного и аналого-цифрового преобразования.

Принципы работы устройств формирования линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН – генератор линейно изменяющегося напряжения) показаны на рис 14.2. Пилообразное напряжение можно получить цифровым способом (рис 14.2а,б), когда двоичный счетчик генерирует линейно нарастающий, либо линейно убывающий двоичный код, а ЦАП преобразует двоичный код в соответственно линейно нарастающее (а) или линейно падающее (б) напряжение.

Но чаще линейно изменяющее напряжение получают за счет заряда конденсатора (рис 15.2в) или разряда конденсатора (рис 15.г) через стабилизатор тока Iст.

Рис 14.2. Принципы получения линейно изменяющегося напряжения

Как известно скорость изменения напряжения на конденсаторе С определяется током заряда/разряда конденсатора . Это означает, что для получения линейно изменяющегося напряжения на конденсаторе =const, необходимо обеспечить ic=const в течении рабочего хода.

Так как =i_{с_нач}/С и = i_{с_конеч}/С, то k=Di_c /i_c.

Иными словами качество пилообразного напряжения целиком определяется качеством стабилизатора тока.

ГЛИН можно характеризовать как аналогово-цифровую схему, содержащую ключевую схему и схему стабилизации тока.

Встречаются ГЛИН, в которых стабилизатор тока содержится в виде самостоятельного функционального элемента (рис 14.3 и 14.4) и ГЛИН, где стабилизация тока реализована за счет обратной связи.