Генератор треугольного и прямоугольного напряжений

Этот генератор состоит из последовательно включенных триггера Шмитта и интегратора (рис. 12).

Интегратор интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера скачком меняет свой знак. Вследствие этого, напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания. Изменяя постоянную интегрирования RC, можно в широком диапазоне перестраивать частоту формируемого напряжения. Амплитуда треугольного напряжения U₂(t) зависит только от установки уровней срабатывания триггера Щмитта:

U_2m = U_вкл = U_1mR₁/R₂,

где U_1m - граница насыщения ОУ1. Но, исходя из формулы, описывающей выходное напряжение, на интеграторе U₂ при подаче на его вход постоянного напряжения U₁ можно записать:

U₂(t) = -U₁∆t/RC,

где ∆t - время интегрирования

Рис. 12. Генератор треугольного и прямоугольного напряжений (а)

и диаграммы его напряжений (б)

При ∆t = T/4, где Т - период треугольного напряжения, получим выражение для периода треугольного напряжения:

или

Таким образом, частота формируемого напряжения не зависит от уровня границы насыщения операционного усилителя U_max .

Та́ймер — прибор, в заданный момент времени выдающий определённый сигнал, включающий — выключающий какое либо оборудование через своё устройство коммутации электроцепи. Большей частью под таймерами подразумеваются устройства, отмеряющие заданный интервал времени с момента запуска (вручную или электрическим импульсом) с секундомером обратного отсчёта, вместе с тем, существуют таймеры, момент срабатывания которых задаётся установкой необходимого времени суток (так называемые таймеры реального времени), в этом случае таймер имеет в своём составе часы или устройство хранения времени, простейшим таймером такого рода является будильник.

Классификация:

Однотактные и многотактные

Однотактные таймеры применяются, если длитель­ность формируемых временных интервалов лежит в пределах от 1 мкс до 1 ч. Семейство таких таймеров можно разделить на две группы К первой группе относятся таймеры общего применения, имеющие по одной, две и четыре ИС на одном кристалле. Вторую группу составляют специализированные тайме­ры: микромощные и помехоустойчивые ИС. Длитель­ность формируемого таймером интервала времени определяется током заряда внешнего времязадающего конденсатора С_t а ток заряда — сопротивлением внешнего времязадающего резистора R_t. Фор­мируемый таймером временной интервал Т_n пропор­ционален постоянной времени RC-цепи и определяется длительностью изменения напряжения на C_t в пределах некоторого диапазона, установленного внутрен­ним резисторным делителем таймера.

Однотактный таймер, работает следующим образом. В исходном состоянии, когда переключатель замкнут, напряжение на конден­саторе уменьшается до нуля и на выходе таймера уста­навливается низкое напряжение, равное 0,1 В. При подаче импульса на вход триггера в нем формируется сигнал, размыкающий переключатель S1, и на выходе таймера устанавливается высокое напряжение. Если входное сопротивление компаратора А1 значительно больше сопротивления R_t, конденсатор С_t будет заря­жаться только через R_t, а напряжение на Сt будет экспоненциально нарастать с постоянной времени R_tC_t, стремясь к своему максимальному значению U_n. Как только напряжение на конденсаторе достигнет не­которой величины U_оп1, компаратор начнет вырабаты­вать сигнал, устанавливающий триггер (а следователь­но, и весь таймер) в исходное состояние Временной интервал Т_n должен быть значительно больше, чем длительность запускающего импульса. Опорное напряжение U_on1 формируется в таймере внутренним резисторным делителем.

Многотактные таймеры разработаны для аппарату­ры, требующей использования генераторов сигналов сверхнизкой частоты с продолжительностью импульсов до нескольких суток. Семейство этих таймеров делится на две основные группы. К первой группе относятся программируемые таймеры, в которых формируемый временной интервал задается программно, установкой соответствующих перемычек на выходах счетчика. В зависимости от вида соединения выходов счетчика многотактный таймер умножает постоянную времени RC-цепи в n раз (n-определяет диапазон программирования или коэффициент деления счетчиков). Ко второй груп­пе относятся специализированные таймеры со встроен­ными счетчиками, у которых однозначно задан коэф­фициент деления п.

Одновибраторы предназначены для вырабатывания одиночных импульсов с заданной длительностью. При этом длительность запускающего импульса особой роли не играет, лишь бы она была не больше длительности вырабатываемого одновибратором импульса, т.е. t_{и зап}<t_и, где t_{и зап} - длительность запускающего импульса; t_и - длительность выходного импульса одновибратора.

Схема одновибратора приведена на рис. 4.8, а. Он выполнен на двух элементах логики типа 2И-НЕ путем введения положительной обратной связи (выход второго элемента соединен с входом первого).

В исходном состоянии на выходе элемента Э2 имеется уровень “1”, а на выходе элемента Э1- “0”, так как на обоих его входах имеется “1”(запускающие импульсы представляют отрицательный перепад напряжения). При поступлении на вход запускающего отрицательного перепада напряжения на выходе первого элемента появится уровень “1”, т.е. положительный скачок, который через конденсатор С поступит на вход второго элемента. Элемент Э2 инвертирует этот сигнал и уровень “0” по цепи обратной связи подается на второй вход элемента Э1. На выходе элемента Э2 поддерживается уровень “0” до тех пор, пока не зарядится конденсатор С до уровня U_{c пор} = U¹ - U_пор, а напряжение на резисторе R не достигнет порогового уровня U_пор (рис. 4.8, б).

Длительность выходного импульса одновибратора может быть определена с помощью выражения

где R_вых - выходное сопротивление первого элемента. U_пор - пороговое напряжение логического элемента.

Дата добавления: 2015-05-06