состоит в том, что в данном случае используется менее глубокая положительная ОС. Схема генератора колебаний треугольной формы с регулируемыми частотой и амплитудой на двух ОУ типа 153УД2 приведена на рис. 4.11. Схема состоит из задающего элемента - интегратора - и элемента сброса - порогового детектора с гистерезисом. Частота колебаний определяется элементами R3, R4 и С1, а их амплитуда - отношением Rs/(Ri + R2)

Пороговый Зетеюор

Интегратор

Рис. 4.11. Генератор колебаний треугольной формы с независимой регулировкой частоты и амплитуды

Рис. 4.12. Простой генератор колебаний треугольной формы на таймере

Операционный усилитель А2, включенный по схеме интегратора, должен быть скомпенсирован до глубины единичного усиления; Al компенсируется с помощью конденсатора в том случае, если возникает генерация в момент переброса схемы, обусловленная плохим качеством источника питания.

Для того чтобы амплитуда выходного напряжения генератора оставалась постоянной при изменении температуры и напряжения источника питания, пороговый детектор следует снабдить ограничителем сигнала, построенным на подобранных в пару стабилитронах, как показано на рис. 4.9 (диоды У£>2, VDS). Токи перезаряда интегратора должны значительно превыщать ток смещения ОУ, а напряжение смещения нуля должно быть значительно меньще амплитуды выходного сигнала f/вых. В первом случае гарантируется симметрия треугольников, во втором - отсутствие смещения относительно нуля.

Следует отметить, что в генераторах колебаний треугольной формы, построенных на ОУ общего применения (153УД2, 140УД7), на частотах более 10 кГц острые вершины треугольников закругляются из-за сравнительно невысокой скорости нарастания выходного напряжения этих ОУ. Приведенные на рис. 4.12 и 4.13 схемы генераторов на таймерах лишены этого недостатка и позволяют формировать колебания частотой до 1 МГц. Если к линейности выходного сигнала не предъявляются высокие требования, то можно воспользоваться сравнительно простой схемой рис. 4.12. Амплитуда колебаний устанавливается внешней цепью, состоящей из транзистора VII и диодов VD1 и VZ)2. Эта цепь изменяет напряжение на выводе 5 таймера в зависимости от потенциала на выво-142

де 3. Йри выходном напряжении таймера Ua транзистор VT1 насыщен \и на выводе 5 устанавливается напряжение Ub,i + Uh, где Un - напряжение на коллекторе насыщенного транзистора; С/д1 - падение! напряжения на диоде VD1. Когда напряжение на конденсатору Ct нарастает до Ugx + Un, выходное напряжение таймера

юоввт

Rf г,гк

кгзгв

\ кг 315

,7л-

,7л-

4,7а-

ч=>-

3,3В

J vrz-j-

-CAT5 L

2£j

Рис. 4.13. Генератор с повышенной линейностью

переключится от U до -0,1 В, транзистор VT1 закроется и на выводе 5 установится напряжение [/д1 + [/д2 ([/дг - падение напряжения на диоде VD2). После этого напряжение на конденсаторе Ct начинает уменьшаться и, когда оно достигнет значения (Ua\ + + [д2)/2, выходное напряжение таймера вновь станет равным Un и т. д.

Несмотря на то, что формируемый на конденсаторе сигнал складывается из нарастающей и спадающей экспонент, он близок к идеальному треугольному, побкольку изменения напряжения на Ct находятся на начальных участках экспонент. Напряжение на конденсаторе нарастаете постоянной времени {Ri + R2)Ct, а уменьшается с постоянной времени /гСг. Изменением сопротивления резисторов Rl и R2 можно получить требуемые соотношения между временами спада и нарастания, а подбором емкости конденсатора Ct можно установить необ.ходимую частоту треугольных колебаний.

Прецизионный генератор колебаний треугольной формы можно построить на таймере, управляющем источником двухполярного тока. Генератор этого типа (см. рис. 4.13) позволяет легко перестраивать форму колебаний, что часто необходимо при его использовании в измерительных устройствах. Источник двухполярного тока построен на двух источниках однополярного тока. Транзистор VT1 формирует ток заряда ii, а VT2 - ток заряда /г времязадающего конденсатора Ct. Однополярные источники тока управляются таймером через инвертор на транзисторе VT3. Когда VT3 насыщен, напряжение на его коллекторе около 0,1 В. В этом случае работает источник тока ii, а ток /2~0. Вследствие этого напряже-

ние на конденсаторе Ct линейной нарастает со скоростью ii/Ct. Как только оно достигнет значения 2U /3, выходное напряжение тай.мера изменится от Un до 0,1 В, транзистор VT3 закроется и напряжение на его коллекторе увеличится до Un. Поэтому источник тока на транзисторе VT1 выключается и включается источник постоянного тока i-i, разряжающего конденсатор С;. Напряжение на конденсаторе Ct линейно уменьшается с постоянной скоростью tVC;. При достижении этим напряжением значения [/ /3 напряжение на выходе таймера вновь изменится и рабочий цикл повторится. Поскольку напряжение на конденсаторе уменьшается на [/п/3, длительности нарастания и спада 2 выходных сигналов определяются выражениями ti = UnCt/3ii и t2=UnCt/3i2. Токи А и t2 можно рассчитать из формул hUmlRi и i2=UR2/R2, где [/н1,2=Ьст- -Ua.e- д - падения напряжения на R1 и R2 соответственно. Следовательно, форму выходных сигналов можно регулировать резисторами R1 и R2, а частоту /=1/(1 + 2) - конденсатором Ct-Однако следует учитывать, что на величину / влияют и резисторы R1 и R2. При параметрах элементов, указанных на рис. 4.13, /~ ~ (75/С(), где Ct - в микрофарадах, / - в герцах.

Обе схемы имеют большое выходное сопротивление, и для их подключения к любой нагрузке могут потребоваться буферные повторители с низкоомным выходом. Если скорость нарастания выходного сигнала генераторов меньше 1 В/мкс, то повторитель может быть собран на любом ОУ общего применения. При скорости нарастания больше 1 В/мкс можно к выходу таймера подключить обычный эмиттерный повторитель либо использовать ОУ типа 574УД1, 154УД1 с высокой скоростью нарастания выходного напряжения (>10 В/мкс). Недостатками обеих схем генераторов являются: 1) сильная зависимость частоты выходных колебаний от температуры; 2) сравнительно узкий диапазон регулирования частоты - примерно две декады. Более широкий диапазон изменения частоты можно получить умножением действующего значения емкости времязадающего конденсатора Ct и одновременным уве-личенислМ диапазона изменения тока его заряда различными схемотехническими .методами.

4.3. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ

4.3.1. ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Схема генератора пилообразного напряжения звуковых частот, показанная на рис. 4.14,а, имеет хорошую температурную стабильность и построена на таймере. Она обеспечивает нелинейность иилы в пределах 1%, а выходной усилитель может работать на ннзкоомную нагрузку и полностью развязан от времязадающих цепей [75].

От распространенных устройств, генерирующих пилообразные колебания, данная схема отличается тем, что в нее введен источник стабилизированного тока, который заряжает конденсатор, формирующий пилообразное напряжение. В обычных схемах напряжение база - эмиттер транзистора, являющегося ис-