Генератор треугольного напряжения

Описание принципа работы блоков управления и расчет их элементов

Рисунок 7.

Как показано на рисунке 7, генератор треугольного напряжения состоит из последовательно включенных триггера Шмитта и интегратора.

Интегратор интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера Шмитта скачком меняет свой знак. Вследствие этого напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания триггера.

Изменяя постоянную интегрирования, можно в широком диапазоне перестраивать частоту формируемого напряжения. Амплитуда треугольного напряжения зависит только от установки уровня срабатывания триггера Шмитта.

,
где U_макс – граница насыщения операционного усилителя DA1. Период колебаний равен удвоенному времени, которое необходимо интегратору, чтобы его выходное напряжение изменилось от –U до +U. Отсюда

.

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

В качестве операционных усилителей выберем усилитель К140УД1408А со следующими параметрами:

Uп = ±4.5…±17 В

Uвых = ±10 В

Uсм = 2 мВ

Kу = 68 дБ

Kос.сф = 62 дБ

Vuвых = 0.05 В/мкс

Питание ОУ будет осуществляться от источника питания 10 В.

Амплитуду выходного напряжения генератора треугольного напряжения примем 5 В, тогда резисторы R21 и R22 подбираем следующими:

.

Регулирование (уменьшение) амплитуды выходного сигнала осуществляется путем изменения (увеличения) сопротивления R22, то есть в качестве сопротивления R22 целесообразно применить резистор типа СПО-0,15 с границами регулирования номинального сопротивления от 100 Ом до 1 МОм.

Период изменения задающего напряжения равен . Тогда

Изменяя амплитуду выходного сигнала, следует помнить о том, что, уменьшая её с помощью резистора R22, уменьшается период выходного сигнала. Следовательно, увеличивая сопротивление R22 необходимо увеличивать сопротивление R23 пропорционально изменению сопротивления R22, чтобы отношение R23/R22 оставалось неизменным. То есть в качестве резистора R23 также применен СПО-0,15.

Схема инвертирования и сдвига задающего напряжения

Рисунок 8.

Для использования полученного треугольного напряжения в качестве задающего сигнала необходимо чтобы он был симметричен относительно среднего значения пилообразного напряжения. Следовательно, надо сдвинуть сигнал на половину амплитуды пилообразного напряжения, то есть на 5 В. Так же для системы управления понадобится прямой и инвертированный сигналы, то так же необходимо проинвертировать задающее напряжение (сдвинуть по фазе на 180^О).

На рисунке 8 изображена схема данного блока. В качестве инвертирующего устройства применен инвертор на операционном усилителе DA4. Для поднятия задающего сигнала до среднего значения пилообразного напряжения используются неинвертирующие сумматоры на операционных усилителях DA3 и DA5.

В инверторе применен операционный усилитель К140УД1408А. Коэффициент усиления данного блока равен 1, следовательно, резисторы R29, R30 выбираются одинаковые.

.

В сумматорах применены операционные усилители К140УД1408А.

Чтобы выходное напряжение усилителя определялось выражением

,

должно выполняться условие

.

Отсюда

.

Аналогично

.

Так как среднее значение пилообразного напряжение равно 5 В, то на один из входов сумматора подается треугольное напряжение, а на другой напряжение +5 В.

Здесь и далее для улучшения АЧХ операционного усилителя вводится частотная коррекция ОУ с помощью корректирующего конденсатора емкостью 3 пФ.

Дата добавления: 2015-07-02