Генератори імпульсних сигналів, використання, схеми, принцип дії

Імпульсні генератори – складають частину дуже багатьох електронних приладів, причому домінуюче місце вони займають в цифрових системах оброблення сигналів. Імпульсні генератори будуються на різних елементах. Основним вузлом генератора являється час задаючий ланцюгом на елементах L, R, C. Пасивні елементи застосовуються в сполученні з активними. Враховуючи паразитне розподілення опорів, індуктивності і ємностей і розділення параметрів електричних пристроїв, можна уявити собі всю складність обрахунку імпульсних генераторів для використання в широкому діапазоні частот.

Для спрощення інженерних розрахунків параметрів генераторів можна використовувати приближений метод представлений опором реактивних елементів. Залежність струм І, протікаючого через ємність С, від прикладеної напруги U визначається вираженим

Позначимо dU=IdRC, де RC – деякі еквівалентні опори ємності. Тоді Інтегруючи одержимо .

Аналогічні перетворення проведемо до індуктивності, виходячи із формули

.

Позначимо dl=UdqL, де qL – деякий еквівалентний провідник індуктивності. Тоді В результаті реактивні елементи зводяться до деякого активного аналогу. Тепер для розрахунку параметрів складного ланцюга, складаючогося із великої кількості елементів L і C, можна використовувати закон постійного струму, а вони, як відомо, більш доступні і прості.

Для очевидності проведених перетворень розглянемо прості і широко розповсюджені приклади. Почнемо з підключення джерела постійної напруги де RС ланцюги (Рис.1,а).

Рис.1 б

При заміні ємності еквівалентним опором одержимо формулу для струму і для напруги

Якщо врахувати, що , то одержимо ; при маємо . Тут при і при . Напруга на конденсаторі змінюється по закону, близькому до експоненціальному.

Тепер розглянемо підключений до джерела напруги RL ланцюга. Напруга на індуктивності буде виражатися формулою , де . Якщо , то , а при . Закон зміни цієї напруги близький до експоненціального: . Визначимо різницю між цими формулами . Графік залежності А₁ від a показаний на Рис.1,б. Як видно з графіка, максимум значення А₁ досягається призначення a=2...3. Значення похибки А₁ можна зменшити, якщо ввести деякий емпіричний коефіцієнт. На тому ж Рисюнку проведені ламані для функції Враховуючи ці функції, можна значно підвищити точність інженерних розрахунків.

Основні характеристики:

Блокінг-генератори називаються генератори прямокутних імпульсів, в яких позитивно обернений зв’язок проходить через трансформатор чи другий пасивний елемент. Як і мультивібратори, блокінг-генератори можуть робити як і в чекаючому, так і в автокосливальному режимі. Звичайно блокінг-генератори використовують для одержання коротких (десятки, сотні наносекунд чи одиниці мікросекунд) і потужних прямокутних імпульсів.

Рис. 2. Блокінг-генератори.

а – чекаючий на мікросхемі 119ГФ1;

б – чекаючий на потужнім польовому транзисторі;

в – автоколивальний на оптроні.

Елементи транзисторного блокінг-генератора входять в склад мікросхеми 119ГФ1 (Рис. 2,а), де тривалість імпульса визначається постійною часу R1C4 і параметрами імпульсного трансформатора. Інтервал між імпульсами запуску повинен бути набагато більший, ніж тривалість імпульса. На Рис. 2,б показана схема чекаючого блокінг-генератора на потужнім ПТ КП901. Дякуючи Рисому вихідному опору потужного ПТ (порядку 0, 7... 1 Ом) в схемі досягається висока крутість фронтів (передній фронт –1,6 нс, спад – 11 нс.). При даних, приведених в схемі, тривалість імпульса –60 нс., амплітуда – 25... 30 В. Крім імпульсного трансформатора елементом розв’язки, через який здійснюється позитивно обернений зв’язок, може бути і оптрон. Схема блокінг-генератора на оптроні приведена на Рис. 2,в.

Для одержання прямокутних імпульсів з крутими фронтами застосовують релаксаційні генератори, які можуть працювати в автоколивальному, чекаючому і синхронному режимах. За фізичними принципами генерації бувають мультивібратори і блокінг-генератори.