Генераторы линейно изменяющегося напряжения

Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) используются в аналого-цифровых преобразователях, в системах управления вентильными силовыми преобразователями для получения временных задержек импульсных сигналов, в осциллографах для временной развертки электронного луча. Существует множество различных схемных решений реализации ГЛИН, они отличаются, в основном, применением различных активных элементов (полевые и биполярные транзисторы, тиристоры, однопереходные транзисторы, ОУ). Действие ГЛИН основано на заряде и разряде конденсатора при подключении источника постоянного тока. Любой ГЛИН состоит из генератора прямоугольных импульсов и интегратора (активного или пассивного). Рассмотрим один из возможных вариантов ГЛИН в автоколебательном режиме (рисунок 10.16).

Рисунок 10.16 - Схема генератора линейно изменяющегося напряжения

Он состоит из несимметричного мультивибратора, выполненного на ОУ1, ограничителя напряжений (R₃, VD3) и интегратора на ОУ2. Временная диаграмма, поясняющая принцип действия ГЛИН, приведена на рисунке 10.17.

Рисунок 10.17 - Временная диаграмма работы ГЛИН

В мультивибраторе резисторы R^’ и R^’’подобраны так, чтобы длительность импульса была меньше длительности паузы (R^’<R^’’). Напряжение на выходе ограничителя u_ог будет иметь положительную амплитуду +U_m, равную напряжению стабилизации стабилитрона VD3 и отрицательную амплитуду -U_m, равную напряжению на стабилитроне, включенном в прямом направлении. Под действием напряжения–U_m в течение длительности паузы на выходе интегратора формируется линейно возрастающее напряжение u_вых2 (прямой ход). Под действием напряжения +U_m в течение длительности импульса на выходе интегратора формируется линейно падающее напряжение u_вых2 (обратный ход). Характер изменения линейно возрастающего напряжения на выходе интегратора определяется уравнением

. (10.29)

Линейность выходного напряжения будет соблюдаться, если максимальное напряжение на выходе интегратора не превысит максимальное напряжение на выходе ОУ , которое близко к напряжению питания ОУ. Поэтому постоянную времени () интегратора следует выбирать из неравенства

. (10.30)

Обратный ход делают много короче прямого хода, и, естественно, более круто падающим. Это достигается разрядом конденсатора С интегратора через специальный шунтирующий диод VD4.

Часто ГЛИН работает в ждущем режиме, для этого следует мультивибратор заменить одновибратором, но спроектировать его так, чтобы он генерировал отрицательный импульс.