Состав генератора экспоненциальных колебаний
Генератор экспоненциальных колебаний – это устройство, в котом при подаче на него питания на выходе получаются экспоненциальные колебания определенной формы и частоты,
Типовой генератор экспоненциальных колебаний состоит из следующих основных частей:
- Транзисторный ключ.
- Релаксационный генератор.
- Усилитель - формирователь сигнала, чье входное сопротивление используется для разрядки конденсатора и задания формы выходного сигнала.
Функция релаксационного генератора заключается в создании импульсов, которые служат для уравнения ключом, а также задания частоты колебаний. Его основными составляющими являются: конденсатор, который заряжается до достижения на нем порогового значения напряжения (после чего он начинается разряжаться); резистор для зарядки конденсатора, который вместе с ним дает основное влияние на частоту колебаний; два транзистора, свойства которых эквивалентны тиристору, открывающемуся при достижении на конденсаторе порогового напряжения, закрывающемуся, когда при электрическом токе ниже тока закрывания; пара резисторов, которые необходимы для задания порогового напряжения; два резистора, на которых происходит разрядка конденсатора, а один из них обеспечивает закрывание транзисторов при помощи увеличения электрического тока закрывания, что способствует увеличению стабильности работы генератора и дает возможность не делать остальные резисторы очень большими.
Транзисторный ключ необходим для замыкания цепи разряда второго конденсатора при входе импульса, а также для ее размыкания при окончании импульса. Он состоит из резистора, который ограничивает максимальный ток протекающий через него; основного ключевого транзистора; транзистора, задача которого заключается в управлении ключевыми транзисторами; прочих резисторов.
Усилитель-формирователь сигналов необходим для формирования формы колебаний. Данный усилитель состоит из входного резистора, который задает форму колебания; конденсатора, разряжающегося через входной резистор; усилителя, обладающего низким выходным сопротивлением, что способствует обеспечению небольшого воздействия сопротивления нагрузки на форму и величину выходного сигнала; прочих резисторов.
Последовательность образования экспоненциального колебания в типовом генераторе. Релаксационный генератор
Конденсатор релаксационного генератора заряжается до порогового значения напряжения, затем открываются транзисторы эквивалентные тиристорам и появляется импульс резистор, на котором происходит разрядка конденсатора. Транзисторы закрываются при достижении током, проходящего через них, значения, которое ниже значения тока закрывания. Затем снова начинается процесс зарядки конденсатора релаксационного генератора и описанный цикл повторяется.
Импульс, проходящий через резисторы транзисторного ключа, создает на нем падение напряжения. Данное напряжение является управляющим для ключа. Таким образом основной ключевой транзистор и транзистор управляющий основными ключевыми транзисторами открывается, конденсатор усилителя формирователя заряжается.
Электрический ток базы основного ключевого транзистора рассчитывается по специальной формуле (вид формулы зависит от схемы генератора экспоненциальных колебаний). При получившемся значении тока транзистор открывается. Остальные резисторы транзисторного ключа обеспечивают надежное закрытие управляющего транзистора, а также снижение электрического тока ключевого транзистора. Когда ключ размыкает цепь, конденсатор усилителя формирователя начинает разряжаться при помощи одного из входных резисторов. Другой резистор влияет на коэффициент усиления, а на выходе третьего резистора усилителя формирователя наблюдается экспоненциальное колебание.
Релаксационный генератор – это генератор колебаний, активные и пассивные нелинейные элементы которого не обладают резонансными свойствами.
Релаксационные генераторы обладают рядом особенностей. Первая из них заключается в том, что они не могут работать при отключении источника энергии. Еще особенность - релаксационный генератора может являться только автоматическим генератора, то есть генератором с самовозбуждением. Релаксационный генератор представляет собой нелинейную системы, для описания которой необходимо применение нелинейной теории колебаний.
Релаксационные генераторы могут быть электрическими и механическими. К механическим относятся разнообразные дозирующие приборы, дождевые тучи, струны скрипки (возбуждаемые смычком) и скрипящие тормоза транспортных средств (в основном железнодорожный и автомобильный). К электрическим относятся:
- Генератор треугольного напряжения.
- Разнообразные модели мультивибраторов.
- Генератор пилообразного напряжения.
