Генератор напряжения в треугольное

Генератор импульсов треугольной формы

Формирование идеальных треугольных импульсов предполагает бесконечное значение d 2 V/dt 2 , отчего для генерации таких сигналов требуются очень широкие полосы пропускания. В то же время микромощные схемы имеют довольно узкую полосу пропускания, из-за чего генерация хороших треугольных импульсов с такой схемой становится проблематичной. На Рисунке 1 показаны два способа формирования треугольных импульсов. В схеме релаксационного генератора на одном компараторе используется экспоненциальная аппроксимация треугольника, определяемая природой RC-цепи (Рисунок 1а). Если же вам потребуется более хорошая линейность, повысить качество аппроксимации позволит добавление интегратора (Рисунок 1б). Обе схемы содержат гистерезисную петлю обратной связи, а также еще один контур обратной связи с RC-цепочкой или интегратором, содержащим резистор R₃ и конденсатор C₁. Гистерезисная цепь обратной связи постоянно переключает направление изменения выходного напряжения RC-интегратора и устанавливает новое значение конченого напряжения, а RC-интегратор задает скорость этого изменения. Эти схемы надежны и находят широкое применение.

Рисунок 1. Этим популярным способам формирования треугольных импульсов присущи
серьезные недостатки, особенно тогда, когда от вашей конструкции
требуется низкое энергопотребление.

Проблемы всплывают тогда, когда вам одновременно требуются сверхнизкое потребление мощности и относительно высокая рабочая частота. Такой вариант предъявляет к микромощному операционному усилителю (ОУ) исключительные требования. Учтите, что каждый раз, когда выходное напряжение компаратора меняет направление, происходит мгновенный бросок тока, вытекающего из выхода ОУ или втекающего в него через две цепи обратной связи. Такая ситуация была бы приемлемой, если бы суммарный ток этого броска не был больше, чем общий ток питания ОУ. В результате получается сигнал чудовищной формы с огромными выбросами, возникающими из-за того, что операционный усилитель не в состоянии обеспечить мгновенный ток, достаточный для переключения выхода. Увеличив сопротивление резистора и уменьшив емкость конденсатора, вы сможете немного улучшить ситуацию. Однако улучшение будет лишь частичным, поскольку одновременно схема станет более шумной и более восприимчивой к помехам.

Рисунок 2.

Простой КМОП инвертор расширяет частотный диапазон
схемы, радикально улучшая форму выходного сигнала при
минимальном увеличении потребляемого тока.

Но не унывайте, простое и недорогое решение у вас под рукой. Почему бы не возложить обеспечение схемы мгновенным током на КМОП инвертор, и позволить операционному усилителю заниматься только точной линеаризацией тока? Этот метод иллюстрируется Рисунком 2. Схема практически такая же, как на Рисунке 1б, за исключением того, что операционному усилителю больше не нужно отдавать большой мгновенный ток. Теперь вместо резкого изменения полярности на вершинах треугольников выходной ток ОУ медленно пересекает ноль на уровне середины напряжения источника питания. Форма импульсов становится намного лучше, а общий ток потребления при частоте сигнала 280 Гц составляет всего 6.2 мкА.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.

За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из [1]:

Читайте также: Вязание носки на 2 спицах с описанием

Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.

Интегратор собран на ОУ DA1 AD8038AR, имеющем полосу пропускания 350 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 425 В/мкс. На DD1.1, DD1.2 выполнен компаратор. Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (выв. 6 DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора. На VT1 выполнен эмиттерный повторитель, с которого снимаются импульсы треугольной формы, управляющие компаратором. Переключателем SA1 выбирают требуемый диапазон частот, потенциометр R1 служит для плавной регулировки частоты. Подстроечным резистором R15 устанавливается режим работы генератора и регулируется амплитуда треугольного напряжения. Подстроечным резистором R17 регулируется постоянная составляющая треугольного напряжения. С эмиттера VT1 напряжение треугольной формы поступает на переключатель SA2 и на формирователь синусоидального напряжения, выполненный на VT2, VD1, VD2. Подстроечным резистором R6 выставляются минимальные искажения синусоиды, а подстроечным резистором R12 регулируется симметрия синусоидального напряжения. С целью уменьшения коэффициента гармоник верхушки треугольного сигнала ограничиваются цепями VD3, R9, C14, C16 и VD4, R10, C15, C17. С буфера DD1.4 снимаются импульсы прямоугольной формы. Сигнал, выбранный переключателем SA2, подаётся на потенциометр R19 (амплитуда), а с него — на выходной усилитель DA5, выполненный на AD8038AR. На элементах R24, R25, SA3 выполнен выходной аттенюатор напряжения 1:1 / 1:10.

Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.

Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из [2]:

На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован WH1602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором [2] для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к индикаторам WH1602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.

Читайте также: Булочки разной формы как сделать фото

Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:

Перечень элементов и чертёж платы в Layout5 прилагаются.

После первого включения генератора необходимо проконтролировать питающие напряжения, а также установить подстроечным резистором R29 напряжение -3В на выходе DA7 LM337L. Резистором R28 устанавливается оптимальная контрастность индикатора. Для настройки генератора необходимо подключить осциллограф к его выходу, переключатель SA3 установить в положение 1:1, SA2 — в положение, соответствующее напряжению треугольной формы, SA1 – в положение 100…1000 Гц. Резистором R15 добиваются устойчивой генерации сигнала. Переместив движок резистора R1 в нижнее по схеме положение, подстроечным резистором R17 добиваются симметричности треугольного сигнала относительно нуля. Далее переключатель SA2 необходимо перевести в положение, соответствующее синусоидальной форме выходного сигнала, и подстроечными резисторами R12 и R6 добиться соответственно симметричности и минимальных искажений синусоиды.

Вот что получилось в итоге:

Треугольник 1 Мгц:

Треугольник 4 Мгц:

Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов на меньший коэффициент деления.

1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.

2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.

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

Генератор треугольного сигнала

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.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

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.

Читайте также: Ажурная резинка спицами схема вязания

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.

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]

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.

Релаксационный генератор пилообразного напряжения, сигнала, пилы. Схем.
Схемы и расчет релаксационных генераторов, формирующих пилообразное напряжение.

Резонансный фильтр, преобразователь меандр — синус, синусоида. Отзыв, .
Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на .

Прямоходовый однотактный импульсный преобразователь напряжения, источн.
Как сконструировать прямоходовый импульсный преобразователь. В каких ситуациях о.

Светомузыка, светомузыкальная приставка своими руками. Схема, конструк.
Как самому собрать свето-музыку. Оригинальная конструкция свето-музыкальной сист.

Генератор импульсов треугольной формы

Не буду углубляться в дебри и пытаться нарыть все области, в которых могут найти себе применение генераторы импульсов треугольной формы, отмечу лишь, что такие области есть и их немало.

Треугольный сигнал — это сигнал, в котором напряжение периодически линейно нарастает до некоторого максимального значения, потом линейно убывает до некоторого минимального и т. д. с постоянной частотой.
Причём, в отличие от своего близкого кореша — сигнала пилообразной формы, скорость нарастания и убывания треугольного сигнала одинаковы, а его график относительно центральной оси является полностью симметричным.

Рассматривать простейшие конструкции на одном операционном усилителе, либо расхожие схемы, выполненные на 555 таймере, в рамках данной статьи мы не станем ввиду крайне низкой линейности последних. Поэтому остановимся на схемах, позволяющих получить удобоваримые результаты как с точки зрения линейности, так и с точки зрения частотных характеристик изделия.

Итак, классика жанра — схема генератора треугольного и прямоугольного напряжений, выполненная на связке: триггер Щмитта + интегратор (Рис.1).

Этот генератор состоит из последовательно включенных триггера Щмитта и интегратора.
Интегратор, как ему и положено, интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное напряжение.
Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера скачком меняет свой знак. Вследствие этого напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания триггера. Изменяя постоянную интегрирования R1C1, можно в широком диапазоне перестраивать частоту формируемого напряжения.

Амплитуда треугольного напряжения зависит от установки посредством резисторов R2 и R3 уровней срабатывания триггера Щмитта. В нашем случае амплитудное значение колебаний равно:
U_вых = U_тр+ = lU_тр-l = U_нас*R2/R3 , где U_нас — напряжение насыщения операционного усилителя (паспортная характеристика ОУ при заданном питании).
Период колебаний генератора равен удвоенному времени, которое необходимо интегратору, чтобы его выходное напряжение изменилось от Uтр- до Uтр+ : Т = 4R1*C*R2/R3 .
И, соответственно, частота колебаний генератора равна : F = 1/Т = R3/(4R1*C*R2) .

Сдобрим пройденный материал он-лайн калькулятором. Расчёты проведём для схемы с Рис.1.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕТОВ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ.

Теперь пару слов о грустном, вернее о том, что, как правило, не упоминается в различных источниках информации.
Формирование идеальных треугольных импульсов предполагает наличие очень высокого параметра усиления ОУ. Значение скорости нарастания выходного напряжения операционника также должно устремляться в бесконечность. И если с Ku современных полупроводников проблем не возникает (он достигает десятков-сотен тысяч), то найти недорогой и широкополосный операционник для получения «хороших» треугольных импульсов (с нелинейностью менее 1%) весьма проблематично.

А что нам говорит практика? А практика на говорит, что для того, чтобы получить на выходе генератора треугольный сигнал с приемлемым (единицы % и ниже) коэффициентом нелинейности необходимо соблюсти следующие условия: частота единичного усиления операционника, работающего в качестве интегратора, должна быть не менее, чем в 100 раз выше максимальной частоты генератора, а полоса ОУ, работающего в качестве триггера, должна превышать частоту генератора уже в 1000 раз и выше.

Давайте проиллюстрируем сказанное выше.
Для начала соберём схему, приведённую на Рис.1, с использованием популярного сдвоенного операционного усилителя LM833. Казалось бы: полоса пропускания — 15МГц, скорость нарастания выходного напряжения — 7В/мксек. Что ещё надо для того, чтобы построить генератор треугольника на весь звуковой диапазон?
А теперь глянем на осциллограммы.

На Рис.2 слева представлена осциллограмма выходного сигнала с частотой 1кГц, справа — 10кГц. На 60кГц выходной сигнал приобретает форму, близкую к синусоиде, ещё выше — генерация срывается.

Теперь заменим LM833 на более быстродействующую AD826 со следующими параметрами: частота единичного усиления — 50МГц, но главное, скорость нарастания выходного напряжения — 350В/мксек!

На Рис.3 слева приведена осциллограмма выходного сигнала генератора на частоте 10кГц, причём форма сигнала имеет приличную линейность вплоть до частоты 160кГц (Рис.2 справа). Генератор сохраняет устойчивую работу до частоты 200кГц.

Читайте также: Замена подшипников генератора митсубиси грандис

Дальнейшее увеличение частотного диапазона колебаний генератора при сохранении приемлемой линейности, можно осуществить, заменив триггерный каскад на ОУ на триггер Шмитта, выполненный на быстродействующем логическом элементе 74HC14, с временем задержки переключения — около 10нсек (Рис.4).

При использовании в интеграторе микросхемы AD826, запитанной двухполярным напряжением ±12В, диапазон высокой линейности треугольника составляет 0. 500кГц, при этом работоспособность генератора сохраняется до частот в несколько мегагерц. При питании микросхемы от однополярного источника +6В частотный диапазон сужается

в 2. 2,5 раза.
Амплитуда треугольных импульсов равна величине напряжения гистерезиса микросхемы 74HC14 и при Vcc=6В составляет ≈ 1,2В.

Высококачественный генератор треугольных импульсов потребляет всего 6 мкА

Linear Technology LTC1542

Рисунок 2.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА ОУ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Функциональные генераторы предназначены для синхронного формирования сигналов синусоидальной, прямоугольной и пилообразной формы в области частот, обычно не превышающей единиц мегагерц.

Функциональный генератор или генератор, способный одновременно генерировать сигналы прямоугольной и пилообразной формы, обычно состоит из двух частей (рис. 36.1):

Читайте также: Генератор промышленный дизельный 30 квт

♦ неинвертирующего триггера Шмитта на микросхеме DA1;

♦ интегратора на микросхеме DA2.

Интегратор на микросхеме DA2 интегрирует напряжение, снимаемое с выхода триггера Шмитта на микросхеме DA1. Напряжение на выходе интегратора нарастает (прямой ход «пилы»). Когда выходное напряжение интегратора превысит порог переключения триггера Шмитта, происходит его скачкообразное переключение, напряжение на выходе триггера сменит знак.

Напряжение на выходе интегратора начнет изменяться в обратную сторону (спадающий участок «пилы»). Спад напряжения происходит до тех пор, пока это напряжение не сравняется со вторым, нижним, порогом срабатывания триггера Шмитта. Произойдет очередное его переключение, и процесс будет периодически повторяться.

Период генерируемых колебаний можно вычислить из приближенного выражения

Таким образом, частота генерируемых сигналов прямо пропорционально ‘ зависит от произведения RC-элементов интегрирующей цепочки R3C1 и не зависит от напряжения питания. С выходов генератора можно одновременно снимать сигналы прямоугольной и треугольной формы.

Несколько усложнив схему функционального генератора, можно получить на его выходе сигнал и синусоидальной формы. Обычно для

получения такого сигнала используют сигнал треугольной формы с его последующей обработкой.

Функциональный генератор по типовой схеме (рис. 36.2) выполнен двух операционных усилителях в однокорпусном исполнении

[36.1]. При С 1=4,7 нФ частота генерации — 30 кГц, при 0=47 нФ —

20 Гц. Напряжение питания генератора может варьироваться в пределах 4,5—18 В.

Функциональный генератор (рис. 36.3) при изменении величины управляющего напряжения в пределах от 0,25 до 50 В синхронно изменяет частоту выходных сигналов прямоугольной и пилообразной формы в пределах от 700 Гц до 100 кГц [36.2].

Рис. 36.3. Схема широкодиапазонного функционального генератора на основе компараторов LM 7 93

Регулируемый функциональный генератор (рис. 36.4) выполнен на трех одинаковых операционных усилителях, например, типа LM148, собранных в одном корпусе для компактности [36.3]. Генератор способен вырабатывать одновременно пилообразные и прямоугольные импульсы, форму которых (А) и (В) можно ступенчато менять, пользуясь переключателем S1. Соотношение времен Т1 и Т2 определяется соотношением коммутируемых переключателем S1 резисторов, например, R:R/100. Периоды времен Т1 и Т2 определяются как T1=2RC и T2=RC/50.

Учитывая высокую актуальность функциональных генераторов, были созданы специализированные микросхемы таких генераторов. Примером функционального генератора является микросхема ICL8038 фирмы Harris Semiconductor.

Генератор, выполненный по типовой схеме включения (рис. 36.5), при варьировании номиналов RC-элементов способен работать в диапазоне частота 0,001 Гц — 300 кГц. Искажения формы синусоидального сигнала не превышают 1 %. Ширину прямоугольного (треугольного) импульса можно регулировать в пределах 2—98 %.

Рис. 36.5. Типовое включение микросхемы ICL8038 в качестве функционального генератора

Напряжение питания ±(5—15) В при двуполярном питании или 10—30 В — при однополярном. Потребляемый микросхемой ток не превышает 20 мА (номинальный — 12 мА) при напряжении питания ±10 В. Амплитуда выходного напряжения треугольной формы на сопротивлении нагрузки 100 кОм достигает 1/3 от напряжения питания, для сигнала синусоидальной формы — до 0,22 от напряжения питания.

Варианты подключения внешних элементов регулировки режима работы микросхемы ICL8038 приведены на рис. 36.6.

При использовании микросхемы ICL8038 (рис. 36.7) удобно

Рис. 36.6. Варианты подключения резистивных элементов к микросхеме ICL8038

Рис. 36.7. Вариант включения микросхемы ICL8038 с частотной модуляцией генерируемых сигналов

осуществлять частотную модуляцию генерируемых сигналов. Используя эту особенность микросхемы несложно создать генератор сигналов прямоугольной, треугольной и синусоидальной формы, одновременно управляемых уровнем внешнего напряжения.

Для уменьшения искажений сигнала синусоидальной формы применяют регулировки, предусмотренные схемным решением, представленным на рис. 36.8.

Рис. 36.8. Схема включения микросхемы ICL8038 с минимизацией искажения сигнала синусоидальной формы

Для того чтобы повысить нагрузочную способность генератора используют схему, показанную на рис. 36.9. Использован обычный буферный каскад, который можно использовать для каждого из выходов функционального генератора. Сопротивление нагрузки определяется выбором

микросхемы ОУ; для приведенного случая сопротивление нагрузки не должно быть менее 1 кОм.

Читайте также: Бензиновый генератор huter dy6500lx 5000 вт инструкция

Рис. 36.9. Схема функционального генератора на микросхеме ICL8038 с повышенной нагрузочной способностью для сигнала синусоидальной формы

Рис. 36Л0. Схема функционального генератора на микросхеме ICL8038 с регулировкой частоты от 20 Гц до 20 кГц

Практическая схема широкодиапазонного функционального генератора, перекрывающего весь диапазон звуковых частот, приведена на рис. 36.10. Потенциометром R7 минимизируют искажения сигнала синусоидальной формы. Потенциометр R3 предназначен для регулировки соотношения импульс/ пауза (или симметрии) генерируемых сигналов. Потенциометром R10 регулируют частоту генерируемых сигналов.

Аддитивный формирователь сигналов треугольной формы

Электрические сигналы треугольной формы обычно получают при использовании зарядно-разрядных процессов в RC-цепочках. В работах [36.4—36.6] описан и проанализирован [36.7] принцип формирования сигналов треугольной формы путем противофазного сложения выпрямленных с использованием двухполупериодных выпрямителей сигналов синусоидальной формы, сдвинутых между собой на угол 90°. Ниже приведен вариант практической реализации перестраиваемого по частоте генератора сигналов треугольной формы, использующий данный принцип синтеза.

На микросхемах DA1—DA3 собран LR-генератор сигналов синусоидальной формы, с выходов которого снимаются сдвинутые по фазе на угол 90° сигналы (точки А и В). Эти сигналы подаются на входы двух прецизионных выпрямителей, выполненных на микросхемах DA4, DA5 и DA6, DA7, соответственно. Сигналы с выходов выпрямителей (точки С и D) смешиваются на резистивном сумматоре-делителе напряжения R13, R15, R16 (точка Е). Выходной сигнал (точка Е) имеет треугольную форму с отклонением от линейности до 3 %.

Рабочая частота генератора определяется номиналами частотозадающих цепей — индуктивностей LI, L2, сдвоенного потенциометра R9, R10 и резисторов R7, R8. Для указанных номиналов диапазон частоты перестройки составляет 3300—4000 Гц.

Ступенчато изменить частотный диапазон работы можно переключением катушек индуктивности LI, L2. При расширении диапазона перестройки путем дальнейшего изменения соотношения элементов

Рис. 36.11. Схема беземкостного перестраиваемого генератора сигналов треугольной формы

R7/R9=R8/R10 становится заметной выраженная зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Для исключения этого недостатка необходимо либо сузить диапазон перестройки генератора, либо использовать промежуточные усилители с автоматической регулировкой усиления.

При создании функциональных генераторов традиционно используют генератор прямоугольных импульсов, к выходу которого подключают формирователь треугольного напряжения, основанный на зарядно-разрядных процессах. Затем сигнал треугольной формы преобразуют в подобие синусоидального, выделяя из нее первую гармонику [36.8]. Недостатки таких схемных решений очевидны: это явно выраженная нелинейность зарядноразрядных процессов, особенно заметная при перестройке частоты генератора и заметные искажения синусоидального сигнала в результате некачественной фильтрации высших гармоник сложного сигнала.

Ниже описан функциональный генератор, формирование сигналов в котором происходит в обратной последовательности. Вначале формируется сигнал синусоидальной формы, который затем преобразуется в сигнал треугольной формы [36.4—36.6], а из последнего получают биполярный сигнал прямоугольной формы [36.9].

Практическая схема инверсного функционального генератора представлена на рис. 36.12. Устройство содержит генератор сигналов синусоидальной формы (микросхемы DA1—DA3), вырабатывающий сигналы, сдвинутые по фазе на 90°. Эти сигналы подаются на удвоитель частоты С. И. Семенова [36.5] — прецизионные двухполупериодные выпрямители (микросхемы DA4, DA5 и DA9, DA10), выходные сигналы которых складываются в противофазе, формируя тем самым сигнал треугольной формы. Сигнал треугольной формы поступает затем на схему формирования биполярных импульсов прямоугольной формы (микросхемы DA6—DA8).

Диаграммы сигналов в различных точках устройства показаны на рис. 36.12.

Генератор работает в диапазоне частот: для сигналов синусоидальной формы — 50—500 Гц, для сигналов треугольной и прямоугольной формы (с удвоением исходной частоты) — 100—1000 Гц. Рабочую частоту плавно меняют перестройкой сдвоенного потенциометра R9, R10. Ступенчатое переключение диапазона генерируемых частот вплоть до субгерцовых может быть обеспечено переключением частотозадающих конденсаторов С2 и СЗ. Так, при уменьшении емкостей конденсаторов С2 и СЗ в 10 раз, т. е. до 3,3 нФ, диапазон генерируемых частот составляет 1000—10000 Гц по пилообразному и прямоугольному сигналам; по синусоидальному — 500—5000 Гц.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Выхлопная система в варианте прямотока
Жесткое сцепление: что нужно знать
Почему масло может попадать в бачок радиатора
В чем польза экспертизы технического состояния транспортных средств
Шесть рекомендаций, как значительно продлить срок службы аккумуляторной батареи автомобиля

Генератор
Сцепление
Трансмиссия
Ходовая

Конструкции генераторов. Примеры схем

Устройство без генератора либо вообще ни на что не способно, либо предназначено для подключения к другому (которое скорее всего содержит генератор). Не будет преувеличением сказать, что генераторы являются таким же необходимым устройством в электронике, как регулируемый источник питания постоянного тока.

В зависимости от конкретного применения генератор может использоваться просто как источник регулярных импульсов («часы» в цифровой системе). От него может потребоваться стабильность и точность (например, опорный интервал времени в частотомере), регулируемость (гетеродин передатчика или приемника) или способность генерировать колебания в
точности заданной формы (как например, генератор горизонтальной развертки осциллографа).

Релаксационный генератор

Очень простой генератор можно получить несложными манипуляциями. Зарядим конденсатор через резистор (или источник тока), а затем, когда напряжение достигнет некоторого порогового значения, быстро его разрядим и начнем цикл сначала. Это можно сделать с помощью внешней цепи, обеспечивающей изменения полярности тока заряда при достижении некоторого порогового напряжения. Следовательно, будут генерироваться колебания треугольной формы, а не пилообразные. Генераторы, построенные на этом принципе, известны под названием «релаксационные генераторы». Они просты и недороги и при умелом проектировании могут обеспечивать удовлетворительную стабильность по частоте.

Раньше для создания релаксационных генераторов применялись устройства с отрицательным сопротивлением, такие, как однопереходные транзисторы или неоновые лампы. Теперь предпочитают ОУ или специальные интегральные схемы таймеров. На рисунке показан классический релаксационный RС-генератор.

Работает он просто. Допустим, что при начальном включении питания выходной сигнал ОУ выходит на положительное насыщение (каким образом это произойдет — неважно). Конденсатор начинает заряжаться до напряжения U + с постоянной времени, равной RC. Когда напряжение на конденсаторе достигнет половины напряжения источника питания, ОУ переключается в состояние отрицательного насыщения (он включен как триггер Шмитта). Конденсатор начинает разряжаться до U- с той же самой постоянной времени. Этот цикл повторяется бесконечно, с периодом 2,2 RС. Цикл не зависит от напряжения источника питания.

Применяя для заряда конденсатора источники тока, можно получить колебания хорошей треугольной формы. Пример удачной схемы (datasheet СА3160):

Иногда необходим генератор с очень низким уровнем шума (так называемый «низкий внеполосный шум»). В этом отношении хороша простая схема, показанная на рисунке:

В схеме используется пара КМОП-инверторов (в виде цифровых логических схем). Соединение инверторов между собой образует некоторую разновидность RC релаксационного генератора с выходным сигналом в виде прямоугольного колебания. Измерения, проведенные для этой схемы, работающей на частоте 100 кГц, показали, что плотность мощности шума в ближайшей боковой полосе ниже, по крайней мере, на 85 дБ уровня основного колебания. Иногда встречается аналогичная схема, в которой заменяют местами элементы R2 и С. Хотя это и превосходный генератор, но он уже имеет крайне зашумленный выходной сигнал.

Представленная на рисунке ниже схема имеет даже более низкий уровень шума.

Кроме того, имеется возможность модулировать выходную частоту с помощью внешнего тока, прикладываемого к базе транзистора Т1. В этой схеме транзистор Т1 функционирует как интегратор. На коллекторе Т1 вырабатывается сигнал асимметричной треугольной формы. Сами же инверторы работают в качестве неинвертирующего компаратора. Изменяют полярность возбуждения на базе каждые полпериода. Эта схема имеет плотность шума — 90 дБД/Гц, измеренную на частоте 100Гц смещения от несущего колебания 150 кГц, и —100 дБД/Гц, измеренную при смещении 300 Гц. Эти схемы превосходны в отношении уровня бокового шума. Но генерируемая частота имеет большую чувствительность к колебаниям напряжения источника питания.

источники:

https://vmeste-masterim.ru/generator-impulsov-treugolnoj-formy.html

https://dmsht.ru/generator-impulsov-treugolnoy-formy/

https://elektrolife.ru/konstrukcii-generatorov-primery-shem/