Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Принцип построения ГПН (генератор пилообразного напряжения)

Генераторы пилообразного напряжения и тока находят широкое применение в автоматике, телевидении, технике связи, измерительной технике и в других областях прикладной радиоэлектроники. Основными характеристиками этих генераторов являются линейность рабочего участка выходного напряжения, длительность рабочего и обратного хода, период повторения.

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН) чаще всего выполняются с внешним управлением. При этом длительность рабочего хода определяется длительностью внешнего управляющего импульса прямоугольной формы. При необходимости можно создать генераторы, работающие в ждущем (с запуском от короткого импульса), автоколебательном или в режиме синхронизации.

В простейшем случае, когда не требуется высокая линейность рабочего участка выходного напряжения, ГПН выполняется по схеме интегрирующей RC-цепи со сбросом заряда при обратном ходе. Схема такого ГПН приведена на рисунке 9, а. Она содержит интегрирующую RC-цепь, ключ на транзисторе VT, генератор G импульсов сброса, осциллограф, функциональный генератор и два ключа Z и А, управляемых одноименными клавишами и предназначенных для реализации различных режимов моделирования. Показанные на панели функционального генератора значения коэффициента заполнения позволяют получить короткий импульс сброса с генератора G при формировании обратного хода, а на выходе функционального генератора - образцовое пилообразное напряжение (с высокой линейностью), которое будет использовано при оценке нелинейности ГПН.

Рисунок 9 - Генератор пилообразного напряжения с зарядным резистором и осциллограммы его выходного напряжения и сигналов сброса

При положении ключей, показанном на рисунке 9, осциллограммы сигналов в контрольных точках схемы представлены на рисунке 9, откуда видно, что формирование выходного сигнала (рабочий ход) происходит в паузах между короткими сигналами сброса, поступающими с генератора G. Длительность этих импульсов при установленных частоте следования 1 Гц и коэффициенте заполнения 2% составляет 0,02 с.

Выходной сигнал ГПН на интервале рабочего хода изменяется по закону:

(t)=Ucc (6)

где T=RC=1 с - постоянная времени RC-цепи на рис. 9.

Выходное напряжение в конце рабочего хода (через 0,98 с после сброса) достигает максимального значения: Uom=6,4=6,4(1-0,375)=4 В, что практически совпадает с результатами моделирования.

Для сравнения пилообразного сигнала ГПН с образцовым (создаваемым функциональным генератором) переведем ключ А в верхнее положение. При этом функциональный генератор будет подключен к каналу А осциллографа, на экране которого увидим осциллограммы, показанные на рисунке 10.

Из визуального сравнения осциллограмм сигналов видно, что генерируемый ГПН пилообразный сигнал имеет заметную нелинейность. Для ее оценки используется коэффициент нелинейности, определяемый выражением:

н= (Vк-VH)/Vк (7)

где Vк, Vn - значения скорости выходного напряжения в начале и конце рабочего хода соответственно.

Для определения скорости нужно взять производную по времени от выражения (6). Проделав такую операцию, получаем выражение для скорости выходного напряжения ГПН в следующем виде:

(t)= Ucc*exp(-t/T)/T (8) Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме

Использование IP-телефонии при ликвидации чрезвычайных ситуаций Без широкого применения средств связи, автоматизированных систем управления, использующих современные информационные, коммуникационные технологии и новейшую вычислительную технику, нево ...

Генератор линейно-изменяющихся напряжений Генераторы синусоидального напряжения отличаются тем, что у них цепь обратной связи имеет резонансные свойства. Поэтому условия возникновения колебаний выполняются только на одной частот ...

Интеллектуальная система управления Умный дом Умный дом - это неотъемлемый атрибут любого современного жилища, в котором так много различных инженерных систем: освещение, силовая электрика, отопление, вентиляция, конди ...