5.2.3. Генераторы ЛИН компенсационного типа

Ток зарядки конденсатора С окажется неизменным, если в его цепи (рис. 5.8) будет действовать источник (назовем его компенсирующим), напряжение uК которого «следит» за напряжением uС и в любой момент времени компенсирует его. Действительно, в этом случае ток зарядки не меняется во времени:

Генераторы ЛИН, в которых реализуется указанный принцип, называют генераторами компенсационного типа.

Как следует из схемы (рис. 5.8), напряжение uK действует согласно с напряжением Е и встречно к напряжению uС. В соответствии с этим в основу принципиальных схем ГЛИН положено либо согласное включение uK и Е (оно достигается наличием в схеме положительной обратной связи), либо встречное включение uK и uС (за счет наличия в схеме отрицательной обратной связи).

Можно считать, что в схеме ГЛИН положительной обратной связью действует эквивалентный источник (обведенный пунктиром на рис. 5.8), напряжение которого (Е + uK) увеличивается при зарядке конденсатора аналогично uС, благодаря чему ток в цепи остается неизменным. В таких генераторах выходное напряжение снимается с конденсатора, одна обкладка которого соединяется с «землей», поэтому ни один зажим источника Е соединяться с «землей» не должен.

В схеме ГЛИН с отрицательной обратной связью можно мысленно объединить компенсирующий источник и конденсатор С (на рис. 5.8 они обведены штрихпунктирной линией) и считать, что источник Е обеспечивает неизменный ток в цепи, содержащей только резистор R. В таком генераторе один зажим источника Е (например, отри

цательный в схеме рис. 5.8) можно соединить с «землей», а напряжение снимать с компенсирующего источника.

ГЛИН с положительной обратной связью. Схема такого генератора приведена на рис. 5.9. На транзисторе Т1 собран коммутирующий каскад, переключающий конденсатор С с разрядки на зарядку. Роль компенсирующего источника выполняет эмиттерный повторитель на транзисторе Т2 с коэффициентом усиления К » 1. Конденсатор С0 является источником питания схемы при зарядке конденсатора С; его выбирают из условия С0 >> С, так что за время зарядки конденсатора С напряжение на С0 остается практически неизменным. Ни один вывод С0 не соединен с «землей», что соответствует отмеченным ранее особенностям ГЛИН с положительной обратной связью. Диод Д обеспечивает отключение источника Е от схемы во время зарядки конденсатора С.

До прихода управляющего импульса транзистор Т1 насыщен, благодаря чему конденсатор С разряжен. В это время конденсатор С0 заряжается по цепи: ( + ЕК) – «земля» – резистор RЭС0 – диод Д – (-ЕК), и в конце зарядки » E.

С приходом управляющего импульса транзистор Т1 запирается и конденсатор С начинает заряжаться через резистор R. Благодаря этому напряжение uЭ на выходе эмиттерного повторителя возрастает по абсолютному значению. Теперь сумма согласно действующих напряжений  + uЭ превышает Е, диод Д запирается, схема отключается от внешнего источника Е и начинает питаться от заряженного конденсатора С0. Так как коэффициент передачи эмиттерного повторителя К » 1; то uЭ » uС, т. е. напряжение на выходе эмиттерного повторителя «следит» за напряжением на конденсаторе С. В результате с увеличением напряжения uС на заряжающемся конденсаторе С почти также возрастает сумма + uЭ, а алгебраическая сумма U всех напряжений в цепи и ток I в ней остаются практически постоянными: U = + uЭuС » ; I = U / R » <
sub>/R » » Е/R = const. В результате практически линейно нарастают напряжения uС, uЭ » uС и uВЫХ = uЭ.

С окончанием действия на входе схемы управляющего импульса транзистор Т1 входит в насыщение, конденсатор С через него быстро разряжается и схема возвращается в исходное состояние.

Погрешности генератора при формировании линейно изменяющегося напряжения обусловлены некоторым уменьшением напряжения на конденсаторе С0, а также ошибкой «слежения» эмиттерного повторителя, т.е. неточным выполнением условия К = 1 во всем диапазоне входных напряжений.

ГЛИН с отрицательной обратной связью. Покажем, что таким генератором является рассмотренный в п. 3.4 интегратор на ИМС ОУ, если на его вход подавать постоянное напряжение.

На элементах схемы (рис. 5.10) – для случая положительного входного импульса – указаны полярности напряжений. В соответствии с ними легко заме

тить, что в цепи RС – выход ИМС ОУ – «земля» имеются встречно включенные напряжения uС и uВЫХ. Значения этих напряжений практически одинаковы; поэтому они взаимно компенсируются, и в указанной цепи по существу действует только напряжение UBX. При UBX = const ток в цепи (ток через конденсатор) I = UBX /R = const, благодаря чему на конденсаторе формируется линейно изменяющееся напряжение

Таким образом, интегратор (рис. 5.10) при UBX = const работает как ГЛИН компенсационного типа с отрицательной обратной связью, обусловленной указанным включением конденсатора С. Роль компенсирующего источника в схеме выполняет операционный усилитель; чем ближе приближается он к идеальному, тем точнее uВЫХ компенсирует uС.

Обратный ход пилообразного импульса формируется в процессе быстрой разрядки конденсатора С после замыкания ключа Кл.