Релаксационный генератор пилообразного напряжения, сигнала, пилы. Схема. Расчет он-лайн, онлайн.

Схемы и расчет релаксационных генераторов, формирующих пилообразное напряжение (10+)

Релаксационный генератор

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Принцип работы релаксационного генератора основан на том, что конденсатор заряжается до определенного напряжения через резистор. При достижении нужного напряжения открывается управляющий элемент. Конденсатор разряжается через другой резистор до напряжения, при котором управляющий элемент закрывается. Так напряжение на конденсаторе нарастает по экспоненциальному закону, затем убывает по экспоненциальному закону.

Подробнее о том, как происходит заряд и разряд конденсатора через резистор, можно прочитать по ссылке.

Кстати, если заряжать и разряжать конденсатор не через резисторы, а через источники тока, то получится генератор треугольного напряжения.

В качестве управляющих элементов в релаксационных генераторах могут применяться самые разные радиоэлектронные компоненты: тиратроны, тринисторы, динисторы, однопереходные транзисторы, электронные микросхемы. Но мы остановимся на релаксационных генераторах динисторах. Если есть желание получить релаксационный генератор на биполярных транзисторах, то можно применить вместо динистора его транзисторный аналог.

Применение в релаксационных генераторах транзисторных аналогов динистора является типичным, так как для расчета и точной работы этого генератора необходимы строго определенные параметры динистора. Некоторые из этих параметров у промышленных динисторов либо имеют большой технологический разброс, либо вообще не нормируются. А сделать аналог со строго заданными параметрами не составляет труда.

Схема генератора пилообразного напряжения

Релаксационный генератор выглядит так:

(A1) - релаксационный генератор на диодном тиристоре (динисторе), (A2) - в схеме A1 динистор заменен на транзисторный аналог. Рассчитать параметры транзисторного аналога в зависимости от используемых транзисторов и номиналов резисторов можно здесь.

Резистор R5 выбирается небольшим (20 - 30 Ом). Он предназначен для ограничения силы тока через динистор или транзисторы в момент их открытия. В расчетах влиянием этого резистора мы пренебрежем и будем считать, что на нем практически не падает напряжение, а конденсатор через него разряжается мгновенно.

Параметры динистора, применяемые в расчетах, описаны в статье вольт-амперная характеристика динистора.

[Минимальное напряжение на выходе, В] = [Напряжение запирания динистора, В]

[Максимальное напряжение на выходе, В] = [Напряжение отпирания динистора, В]

Расчет сопротивления резистора R4

Для резистора R4 должны выполняться два соотношения:

[Сопротивление R4, кОм] > 1.1 * ([Напряжение питания, В] - [Напряжение запирания динистора, В]) / [Ток удержания, мА]

Это необходимо для того, чтобы динистор или его аналог надежно запирались, когда конденсатор разрядится.

[Сопротивление R4, кОм] < ([Напряжение питания, В] - [Напряжение отпирания динистора, В]) / (1.1 * [Ток отпирания, мА])

Это необходимо для того, чтобы конденсатор мог зарядиться до напряжения, необходимого для отпирания динистора или его аналога.

Коэффициент 1.1 выбран условно из желания получить 10% запас.

Если два этих условия вступают в противоречие друг с другом, то это означает, что выбрано слишком низкое напряжение питания схемы для данного тиристора.

Расчет частоты релаксационного генератора

Приблизительно оценить частоту генератора можно из следующих соображений. Период колебаний равен сумме времени заряда конденсатора до напряжения отпирания динистора и времени разряда. Мы договорились считать, конденсатор разряжается мгновенно. Таким образом, нам нужно оценить время заряда.

Конденсатор подключен к делителю напряжения (по ссылке можно ознакомиться с его подробным расчетом), образованному резистором R4 и динистором. Приблизительно считаем, что:

[Сопротивление динистора в закрытом состоянии, кОм] = [Напряжение отпирания динистора, В] / [Ток отпирания, мА]

Вспомним, что делитель напряжения эквивалентен одному резистору с эквивалентным сопротивлением, подключенному к источнику питания с эквивалентным напряжением.

[Эквивалентное сопротивление делителя, кОм] = 1 / (1 / [Сопротивление динистора в закрытом состоянии, кОм] + 1 / [Сопротивление R4, кОм])

[Эквивалентное напряжение делителя, В] = [Напряжение питания, В] * [Сопротивление динистора в закрытом состоянии, кОм] / ([Сопротивление R4, кОм] + [Сопротивление динистора в закрытом состоянии, кОм])

Расчет времени заряда конденсатора через резистор описан по ссылке.

[Частота генератора, Гц] = 1 / [Период колебаний, с]

Онлайн (on-line) расчет

Еще раз хочу обратить Ваше внимание, что расчет приблизительный. Он дает ориентир, с которого можно начинать подбор элементов. Вместо R4 лучше установить подстроечный резистор подходящего номинала для тонкой регулировки.

Приведу два варианта реальных номиналов элементов для схемы с аналогом динистора, которые я собирал и проверял:

Первый вариант: R1 - 22 кОм, R2, R3 - 2 кОм, R4 - подстроечный 47 кОм (установлен на 34 кОм), Напряжение питания - 16 В. Транзисторы - КТ502, КТ503.

Второй вариант: R1 - 1 кОм, R2, R3 - 200 Ом, R4 - подстроечный 3 кОм (установлен на 2.5 кОм), Напряжение питания - 12 В. Транзисторы - КТ502, КТ503.

Требования к нагрузке генератора

Приведенные релаксационные генераторы могут работать с нагрузкой, имеющей высокое входное сопротивление, чтобы выходной ток не влиял на процесс зарядки и разрядки конденсатора.

[Сопротивление нагрузки, кОм] >> [Сопротивление резистора R4, кОм]

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.