Generátory pilových průběhů

51. Generátory pilových průběhů

Napětí pilových nebo trojúhelníkových průběhů se používají v rozkladových generátorech obrazovek, v obvodech pro automatický záznam voltampérových charakteristik, v obvodech fázového řízení a při dalších aplikacích. Pro vychylování paprsku v osciloskopech s elektrostatickým vychylováním elektronového paprsku se používají generátory pilového napětí (nazývají se generátory časové základny), v zařízeních s elektromagnetickým vychylováním elektronového paprsku se používají generátory pilového proudu (nazývané rozkladové generátory).

Základní pojmy, princip funkce generátorů pilového napětí.

V době přímého běhu T1 se má napětí zvětšovat lineárně s časem až na maximální hodnotu a v době zpětného běhu T2 má klesnout na nulu, nebo na počáteční hodnotu.U pilových průběhů se požadavky na průběh zpětného

běhu nekladou, u trojúhelníkových průběhů musí být i zpětný běh T3 lineární funkcí času. Doba periody T = T1 + T2, resp. T = T1 + T3. Opakovací kmitočet je f = 1/T.

Genarátory pilových napětí.

Nabíjíme-li kondenzátor přes odpor, platí pro náboj kondenzátoru

Q = I.t = C.U, odkud můžeme psát

. Vidíme, že je-li I/C = konst., je napětí na kondenzátoru lineární funkcí času, jinými slovy, lineárně rostoucí napětí dostaneme, nabíjíme-li kondenzátor konstantním proudem.

Ze základů elektrotechniky je známo, že připojíme-li obvod RC na zdroj konstantního napětí U, roste napětí na kondenzátoru exponencíálně, podle zákona , kde τ = RC je časová konstanta obvodu. Nelinearitu vytvářeného pilového napětí lze matematicky vyjádřit vztahem pro činitel nelinearity

pro T1/τ « 1

Vidíme, že β je tím menší, čím je větší časová konstanta obvodu RC. To lze docílit použitím dostatečně velkého ohmického odporu. Zvětšování kapacity kondenzátoru není vhodné, vzhledem k špatné kvalitě (velkému ztrátovému úhlu) kondenzátorů větších kapacit. Ovšem použití velkých pasivních odporů vyžaduje zvyšování napájecích napětí. Proto se v mnoha případech používá místo pasivního rezistoru dynamický odpor tranzistoru. Charakteristiky tranzistoru jsou uvedeny na obr.

Pracujeme-li na charakteristice konstantního proudu do báze, je dynamický odpor tranzistoru dán hodnotou 1/h22e. Je-li např. dynamický odpor tranzistoru 1/h22e = 100kΩ a pracuje-li tranzistor s konstantním kolektorovým proudem IC = 1mA, je fiktivní napětí, ke kterému se blíží exponenciála Ufik = IC.1/h22e = 100.103 . 1.10-3 = 100V. Samozřejmě, i když exponenciála směřuje k napětí 100V, dojde k jejímu omezení po dosažení napájecího napětí tranzistoru u2 ≈ UCC.

Principielní schema zapojení je na obr.

Když se v čase tB otevře tranzistor T1 kladným obdélníkovým impulzem na bázi, vybije se kondenzátor C přes malý odpor otevřeného tranzistoru. Časová konstanta vybíjecího obvodu je malá. Po zavření tranzistoru T1 v čase ta′, začne se kondenzátor nabíjet přes tranzistor T2 proudem, nastaveným odporem RB v bázi T2. Pracovní bod tranzistoru se pohybuje z bodu B do bodu A a kolektorový proud tranzistoru se téměř nemění.