5.2.1. Простейшие генераторы ЛИН

При невысоких требованиях к линейности напряжения специальных мер для стабилизации тока конденсатора не принимают, имея в виду, что в начале зарядки (разрядки) он меняется мало.

Действительно, за время t = 3t (где t – постоянная времени цепи зарядки) конденсатор заряжается до напряжения U = 0,95Е (где Е – напряжение источника). Если же выбрать t много больше требуемой длительности прямого хода «пилы» (tпр), то за время tпр конденсатор успеет зарядиться до напряжения uС, составляющего незначительную часть напряжения Е. Поэтому ток зарядки (рис. 5.2, а) меняется незначительно

Линейность напряжения на конденсаторе в начале зарядки иллюстрирует рис 5.2, б, где начальный, относительно линейный участок экспоненты соответствует переднему фронту формируемого пилообразного импульса.

Аналогично мало меняется ток в начале разрядки конденсатора, в ходе которой может быть сформировано линейно спадающее напряжение.

Схемы ГЛИН, в которых не предусмотрена стабилизация тока конденсатора, изображены на рис. 5.3, а и 5.4. Каждая из них представляет собой интегрирующую RС-цепь, дополненную транзисторным каскадом, коммутирующим конденсатор с зарядки на разрядку.

В исходном состоянии транзистор Т (см. рис. 5.3, а) насыщен. Поэтому напряжение на его коллекторе и конденсаторе С uК = uC = uCmin » 0.

Формирование ЛИН происходит во время действия на входе управляющего прямоугольного импульса, длительность tИ которого равна требуемой длительности tпр пилообразного напряжения. С поступлением на базу такого импульса транзистор запирается, и конденсатор начинает заряжаться по цепи (+ ЕК) – «земля» – СRK – (-ЕК) с постоянной времени tЗ = CRK. При этом на выходе схемы (на конденсаторе С) происходит нарастание отрицательного напряжения (рис. 5.3, б). После окончания входного импульса транзистор отпирается, и конденсатор через него быстро разря

жается. При регулярном поступлении на вход управляющих импульсов на выходе схемы формируется последовательность пилообразных импульсов.

Чтобы обеспечить линейность прямого хода, выбирают tЗ >> tИ, за счет чего зарядка конденсатора соответствует начальному, относительно линейному участку экспоненты. Однако чем больше tЗ превосходит tпр, тем меньше напряжение Um, до которого зарядится конденсатор за время tпр, тем меньше коэффициент использования напряжения источника ЕК.

Обычно длительность обратного хода «пилы» tобр намного меньше tпр. С учетом этого параметры схемы должны удовлетворять неравенству:

tЗ >> tпр >> tР ,

где tР – постоянная времени разрядки конденсатора.

Чтобы выполнить оба требования, емкость конденсатора выбирают, как правило, небольшой, а увеличение tЗ получают за счет сопротивления резистора RK.

Установим для данной схемы связь между коэффициентом нелинейности и коэффициентом использования напряжения источника. Если по сравнению с ЕК пренебречь напряжением на насыщенном транзисторе и напряжением на резисторе RK от обратного тока , то начальный и конечный токи в процессе зарядки конденсатора:

где Um – напряжение на конденсаторе в момент окончания управляющего импульса.

Подставив эти значения в выражение (5.2) и считая Um << ЕК, получим

g = Um / ЕК.                                                       (5.5)

Так как начальное напряжение на конденсаторе » 0 (транзистор насыщен), то в соответствии с выражением (5.3) коэффициент использования напряжения источ