Генератор, источник треугольных импульсов, сигнала, напряжения. Схема. Проектирование. Расчет. Принцип действия.

Генератор треугольного сигнала. Принципиальная схема. Расчет. (10+)

Генератор треугольного сигнала

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Нередко возникает необходимость в сигналах специальной формы. В этой статье остановимся на треугольном сигнале. Треугольный сигнал - сигнал, в котором напряжение линейно нарастает до некоторого максимального, потом линейно убывает до некоторого минимального. Дальше процесс повторяется.

Применение генераторов треугольных сигналов. Поход к проектированию

Треугольный сигнал применяется, например, для получения синусоиды путем, сначала, ограничения по амплитуде (получается такая трапеция), потом фильтрации гармоники нужной частоты. Трапециевидное напряжение, полученное из треугольного нередко применяется в качестве образца для формирования модифицированной синусоиды на выходе силовых преобразователей напряжения (инверторов). Это очень удачное решение, так как трапециевидный сигнал содержит очень низкий уровень старших гармоник, которые опасны для нагрузок. Почти все нагрузки, рассчитанные на синусоиду, прекрасно работают и с трапецией.

Генератор треугольных импульсов строится обычно на основе релаксационного генератора. На конденсаторе релаксационного генератора формируется пилообразное напряжение. Это почти треугольник, за исключением того, что напряжение нарастает и убывает не линейно, а по экспоненциальному закону. Напряжение на конденсаторе изменяется по мере похождения электрического тока. Если этот ток фиксирован, то получится треугольник. В релаксационном генераторе ток зависит от напряжения на конденсаторе, так как формируется резистором, подключенным между питанием и одним выводом конденсатора. Так что по мере зарядки конденсатора напряжение на резисторе убывает, а значит убывает зарядный ток.

Стандартный вариант генератора

Решение простое. Нужно подключить конденсатор не через резистор, а через источник, стабилизатор тока, чтобы сила тока не зависела от напряжения.

На приведенной схеме так и сделано. Недостатками этой схемы является низкая нагрузочная способность и сложность реализации хорошего источника тока с двумя выводами (двухполюсника). Нагрузочная способность этой схемы совсем плохая. Ее можно нагружать только на очень высокоомную нагрузку, не имеющую емкостной и индуктивной составляющих. В противном случае наблюдается искажение сигнала или срыв генерации.

От названных недостатков свободна более совершенная схема генератора треугольного сигнала.

Резисторы R1 и R2 - 300 кОм. Они образуют делитель напряжения. Микросхема D1 - операционный усилитель с высоким входным сопротивлением. Диоды VD1-VD4 - любые детекторные. Микросхема D2 - интегральный или какой-то еще источник тока

Расчет частоты и номиналов элементов стандартного генератора треугольных импульсов

[Сопротивление резистора R3, кОм] = [150, кОм] * [Максимальный размах выходного напряжения операционного усилителя, В] / ([Размах выходного треугольного напряжения, В] + [Напряжение насыщения диода, В] * 4) - [150, кОм]

150 кОм - величина, полученная из соображения, что делитель напряжения из двух резисторов по 300 кОм между шинами питания равнозначен резистору 150 кОм, подключенному к общему проводу.

[Размах выходного треугольного напряжения, В] - разница между максимальным и минимальным значениями напряжения генератора.

[Максимальный размах выходного напряжения операционного усилителя, В] - он зависит от напряжения питания. Обычно операционный усилитель не может формировать на выходе напряжение питания. Остается некоторое падение напряжения. Это может быть несколько вольт.

[Частота генератора, кГц] = (1/2) * [Ток источника тока, мА] * [Размах выходного треугольного напряжения, В] / [Емкость конденсатора C1, мкФ]

(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.