4.17 Схема с дополнительным трансформатором

Недостаток предыдущей схемы заключается в том, что в ней присутствуют сквозные токи. Для их предотвращения вводят дополнительный трансформатор (рисунок 4.44). Здесь дополнительный трансформатор ТР2 имеет меньшую мощность и габариты магнитопровода, поэтому он входит в насыщение, формирует причину окончания генерируемого импульса (по первому или второму способу). Поэтому ТР1 не входит в насыщение, как более мощный. Сквозных токов нет. Если перемещать движок потенциометра R, то при увеличении его сопротивления схема входит в режим активной области (первый способ), импульсы становятся короче, частота выше.

ТР1

W1

W2

W3

VT1 E0 VT2

R

W4 W5

ТР2

W6

Рисунок 4.44 – Схема с дополнительным трансформатором

4.18 Мостовая и полумостовая схемы магнитно-транзисторных преобразователей

Мостовая и полумостовая схемы МТП приведены на рисунке 4.45

Рисунок 4.45, а, б – Мостовая (а) и полумостовая (б) схема МТП

Достоинство схемы, изображенной на рисунке 4.45, а: однократное напряжение на закрытом транзисторе, потому что если открыт VT1, то к VT2 прикладывается одно напряжение E0, в то время как в двухтранзисторной схеме

– двойное напряжение. Обмотки W2–W5 подключаются к переходам Б-Э

181

транзисторов VT1–VT4. Обмотка W6 – выход, нагрузка, их может быть несколько.

Схема рисунка 4.45,б аналогична предыдущей, но транзисторы заменены конденсаторами, не электролитическими. Данные, для примера: мощность –

200Вт, емкость – 2÷3 мкФ, частота – 25 кГц, напряжение E0– 250 В.

4.19Генераторы импульсов на ОУ в автоколебательном режиме

На рисунке 4.46 представлена схема, в которую введены неинвертирующий триггер на операционном усилителе и интегратор. Примем вначале, что между триггером и интегратором связи нет, также как и между выходом интегратора и входом неинвертирующего триггера.

Рисунок 4.46 – Схема генератора импульсов на двух ОУ

Известно, что на выходе триггера импульсы имеют прямоугольную форму, как на верхнем графике. Если такие импульсы подать на вход интегратора, то получим треугольные импульсы на его выходе, как на нижнем графике.

Если второй график подать на вход первой схемы, т.е. ввести обратную связь, а также выход первой схемы соединить со входом интегратора, то схема в целом будет работать автоматически в режиме непрерывной генерации меандра.

Достоинства: высокая стабильность и хорошее качество импульсов. Недостаток: наличие двух операционных усилителей.

Поэтому в реальной схеме на одном ОУ интегратор заменяют интегрирующей RC–цепью, как показано на рисунке 4.47.

В схеме, представленной на рисунке 4.47, роль интегратора выполняет цепь Rос–С, а роль триггера выполняет сам ОУ совместно с резистивной цепью R1–R2. Здесь получаем триггер инвертирующий, потому что управление осуществляется по минус входу в отличие от предыдущей схемы рисунка 4.46, где триггер был неинвертирующий. Порог инвертирующего триггер Υ:

182

	Υ =	R1
		R1 + R2

	Roc	U
	U+вых		U∞
	+	вых
	ΥU		Uкон
C	вых
			t
	∞
	ΥU-вых Uнач
	U-вых		t
R1	R2
			T

Рисунок 4.47 – Схема генератора импульсов на одном ОУ

Примем, что на графике (см. рисунок 4.47) уже установился режим генерации автоколебаний, а переключение в точках Uнач, Uкон.

Для расчета длительности t применяем следующие формулы:

t = τ ln( UНАЧ − U∞ )

UКОН − U∞

τ = R ОС C

UНАЧ = U−ВЫХ Υ UКОН = U+ВЫХ Υ

U∞ = U+ВЫХ

Тогда, после подстановки получаем

				U−		Υ − U+
t = R	ОС	C ln(		ВЫХ			ВЫХ	) =
				UВЫХ+
						Υ − UВЫХ+
		U−				R1	− U+
= R ОС	C ln		ВЫХ R1+ R2				ВЫХ
			+			R1	+
		UВЫХ					− UВЫХ
					R1+ R2

В связи с тем, что схему обычно запитывают симметричным напряжением питания, можно Uвых сократить, имея в виду сохраненные знаки полярности.

183

−

R1

−1

2R1

R1 +

R2

t = R ОС C ln

= R ОС C ln(

+1)

R1

R2

−1

R1+ R2

Период T=2· t.

Если надо, чтобы длительности положительных и отрицательных вершин и оснований импульсов отличались, то вводят сопротивления R'ос, R''ос, диоды VD1, VD2, как изображено на схеме рисунка 4.48.

Рисунок 4.48 – Генератор импульсов на одном ОУ с разными длительностями вершин и оснований импульсов.

При различных величинах сопротивлений резисторов R'ос и R''ос конденсатор С будет иметь разные времена зарядов и разрядов, поэтому форма импульсов будет отличаться от меандра.

4.20 Генератор импульсов на ОУ в ждущем режиме

Схема, изображенная на рисунке 4.49, получается из схемы, представленной на рисунке 4.47, путем добавления нелинейного элемента VD1, включенного параллельно С, и стандартной цепи запуска, состоящей из

СЗАП, RЗАП, VDЗАП.

184

Рисунок 4.49 – Генератор импульсов на ОУ в ждущем режиме

Возможны два случая:

1 ОУ имеет положительную несимметрию. Это значит, что вследствие конструктивных технологических недостатков выход ОУ не нуль, а составляет от нескольких десятых долей мВ до нескольких В в плюс области. Следовательно, плюс–несимметрия поступает через R2 на неинвертирующий вход ОУ, усиливается, например, в сто тысяч раз и выделяется в виде плюс– скачка.

Напряжение с выхода Uвых+ через Rос поступает на конденсатор С, заряжает его, открывает VD1, следовательно, на С устанавливается 0,6..0,7 В (см. рисунок 4.50).

Рисунок 4.50 – Напряжения в цепях генератора при плюс -несимметрии

2 ОУ имеет отрицательную несимметрию. Выход ОУ составляет от десятых долей мВ до одного В и более – напряжение на выходе (в идеале должен быть нуль). В этом случае после включения напряжения питания минус–несимметрия с выхода поступает через R2 на “+” вход, усиливается, например, в сто тысяч раз и выделяется на выходе в виде минус–скачка (рисунок 4.51). Следовательно, это напряжение Uвых– через Rос поступает на

185

конденсатор С и одновременно на VD1, закрывает его, конденсатор заряжается по экспоненте с постоянной времени τ=Rос·С. Так как здесь

	инвертирующее управление, то порог			Y =			R1	.
						R1	+ R2

Рисунок 4.51 – Напряжения в цепях генератора при минус-несимметрии

Инвертирующее управление потому, что триггер опрокидывается по верхнему “–” входу, когда напряжение Uс достигает порога срабатывания в минус–области, происходит скачок из минус–области в плюс–область. На втором графике (см. рисунок 4.51) будет происходить перезаряд конденсатора по экспоненте до уровня 0,6 .. 0,7 В.

Таким образом, во втором случае после включения напряжения питания, генерируется одиночный импульс. Если он не нужен, то балансировкой смещают выход ОУ в ту несимметрию, которая предотвращает генерирование одиночного импульса. Здесь диод запуска имеет направление справа налево, т.е. такое же как и у диода VD1.

При генерировании импульса в штатном режиме, т.е. для первого случая на “+” вход подается “–” импульс, который переводит ОУ в минус–область. Генерируется “–” импульс, длительность которого определяется величинами Roc, C, затем схема приходит в режим ожидания. Импульс генератора формируется подобно второму случаю, как показано на рисунке 4.51. Длительность импульса может быть оценена по типовому соотношению

t =τ ln( UНАЧ − U∞ ) .

UКОН − U∞

где Uнач ≈ UVD1оD1о, Uкон = Y Uвых, U∞ = Uвых

Если диод VD в схеме перевернуть слева направо, то состояние ожидания генератора будет в минус–области, диод VDзап также надо развернуть.

186