Пилообразное напряжение

Линейно изменяющимся (пилообразным) напряжением (ЛИН) называют импульсное напряжение, которое в течение некоторого времени изменяется практически по линейному закону, а затем возвращается к исходному уровню (см. 8Л,е).

Помимо синусоидального в электронике используются и другие виды сигналов. Среди них выделим линейно меняющийся, т. е. сигнал, для которого напряжение (ток) возрастает или убывает с постоянной скоростью. Наиболее распространенный сигнал этого вида представляется пилообразным напряжением ( 1.3). Если у сигнала нарастание и убывание напряжения происходят одинаково, то такой сигнал принято называть треугольным.

Наиболее широкое применение получили ФСУ с пилообразным напряжением. В таких схемах можно получить линейную зависимость угла управления от управляющего напряжения. Рассмотрим работу такого ФСУ на примере схемы 11.27, а.

Для экспресс-анализа применяются панорамные спектр-анализаторы, результат измерения (амплитудный спектр) в заданных частотном и амплитудном масштабах представляется на экране электронно-лучевой трубки. Это достигается тем, что частота настройки фильтра анализатора и развертка луча в электроннолучевой трубке ЭЛТ изменяется по одному и тому же закону одним и тем же пилообразным напряжением ( 157, а). При изме-кешш частоты гетеродина разностные частоты /р — /г — /г/,, (гетеродина и отдельных гармоник) последовательно становятся равными частоте настройки фильтра усилителя промежуточной частоты, выделяются им, детектируются (выпрямляются), усиливаются к подаются на пластаны вертикального отклонения, вызы-

1. Метод последовательного счета, или последовательный АЦП со ступенчатым пилообразным напряжением.

жений. Эти свойства электронно-лучевых трубок позволяют.использовать их в качестве измерительных приборов для исследования переменных электрических процессов. При этом можно одновременно получить информацию о всех трех характеристиках процесса — амплитуде, форме и скорости изменения. Таким измерительным прибором может, например, служить трубка с линейной разверткой электронного луча. Если к одной из пар отклоняющих пластин приложено исследуемое периодическое напряжение, а к другой —пилообразное, амплитуда и период которого известны, то по развертке можно получить исчерпывающие сведения об исследуемом напряжении. Направление развертки луча пилообразным напряжением служит осью времени, а отклонение в перпендикулярном направлении определяет мгновенное значение измеряемого напряжения в масштабе чувствительности.

Сравнение с пилообразным напряжением. Работа преобразователя, ос-

3.39. Схема сравнения с пилообразным напряжением

3.40. Схема преобразователя, основанная на сравнении с пилообразным напряжением

С точки зрения динамической погрешности, рассматриваемый АЦП аналогичен АЦП со ступенчатым пилообразным напряжением (с единичным приближением) (см. 3.1,а). Для уменьшения динамической (апертурной) погрешности необходимо совместно с данным АЦП использовать УВХ.

¦1—7— Функциональные узлы; а — синхронизирующее напряжение; б — импульсы синхронизации; в и г—сигналы переключения каналов для положительной «+» и отрицательной «—» полуволн напряжения сети; g — задержка (сдвиг) импульсов путем сравнения управляющего напряжения ыу с изменяющимся во времени напряжением (в данном случае с пилообразным напряжением); е — сигнал на выходе узла задержки; ж— задержанные импульсы управления для обоих каналов; з— импульсы управления для положительной полуволны « + »; ы — импульсы управления для отрицательной полуволны «—>; кил — усиленные импульсы управления с выбросом на переднем фронте для отпирания вентилей

Для отклонения электронного луча в горизонтальном и вертикальном направлениях в трубке есть две пары отклоняющих пластин. Исследуемое периодическое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины, вследствие чего происходит отклонение луча в вертикальном направлении (по оси ординат). Горизонтально отклоняющие пластины необходимы для развертки исследуемого напряжения во времени (по оси абсцисс). Для этого в большинстве случаев на эти пластины подается периодическое пилообразное напряжение.

В автоматическом режиме замкнуты ключи А"2, К* и на выходе ГЛИН получается пилообразное напряжение с частотой / . Если частота /г совпадает с частотой / периодического напряжения на входе осциллографа или кратна ей, то на .экране осциллографа наблюдается неподвижное изображение ( 12.30, «).

Генератор развертки создает линейно изменяющееся во времени пилообразное напряжение. Чтобы изображение на экране было неподвижным, синхронизируют периоды напряжения развертки ГР и исследуемого напряжения Ту. Синхронизация наступает только при кратности периодов ТР = kTy, где k — целое число.

Когда входной сигнал превысит опорное напряжение, на выходе усилителя DA1 появятся отрицательные прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от величины входного сигнала. Если время превышения входным сигналом опорного напряжения меньше установленной величины (условие (3.46) не выполняется), то на конденсаторе будет пилообразное напряжение, амплитуда которого недостаточна для срабатывания триггера Шмитта, реле KL обесточено, светодиод не светится.

Для отклонения электронного луча в горизонтальном и вертикальном направлениях в трубке есть две пары отклоняющих пластин. Исследуемое периодическое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины, вследствие чего происходит отклонение луча в вертикальном направлении (по оси ординат). Горизонтально отклоняющие пластины необходимы для развертки исследуемого напряжения во времени (по оси абсцисс). Для этого в большинстве случаев на эти пластины подается периодическое пилообразное напряжение.

В автоматическом режиме замкнуты ключи Кг. К* и на выходе ГЛИН получается пилообразное напряжение с частотой / . Если частота /г совпадает с частотой / периодического напряжения на входе осциллографа или кратна ей, то на экране осциллографа наблюдается неподвижное изображение ( 12.30, в).

Для отклонения электронного луча в горизонтальном и вертикальном направлениях в трубке есть две пары отклоняющих пластин. Исследуемое периодическое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластаны, вследствие чего происходит отклонение луча в вертикальном направлении (по оси ординат). Горизонтально отклоняющие пластины необходимы для развертки исследуемого напряжения во времени (по оси абсцисс). Для этого в большинстве случаев на эти пластины подается периодическое пилообразное напряжение.

В автоматическом режиме замкнуты ключи А"2, /Г4 и на выходе ГЛИН получается пилообразное напряжение с частотой/,. Если частота /г совпадает с частотой / периодического напряжения на входе осциллографа или кратна ей, то на экране осциллографа наблюдается неподвижное изображение ( 12.30, в).

Часть схемы, обведенная пунктирным контуром, представляет собой ГЛИН. Работа его была рассмотрена в § 10.9. ГЛИН преобразует синусоидальное напряжение синхронизирующего трансформатора в пилообразное. Опорное пилообразное напряжение UQn и управляющее постоянное t/yn сравниваются на р—п -переходе база—эмиттер транзистора V2. При равенстве этих напряжений на выходе схемы генерируется управляющий импульс. Временная диаграмма, характеризующая работу схемы, приведена на 11.27, б.

Реальное пилообразное напряжение ( 9.2, б) идеального тем, что нарастание напряжения п по закону прямой линии, а время спада н нулю.

Заряд конденсатора происходит, как известно, по экспоненциальному закону. Кривая заряда конденсатора показана на 9.3, б (кривая ОАВ). Однако, когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения зажигания неоновой лампы (точка А), внутреннее сопро- а) тивление Rt лампы резко уменьшается и начинается быстрый разряд конденсатора через неоновую лампу (кривая АС) *. Разряд конденсатора будет продолжаться до тех пор, пока <у напряжение на нем не уменьшится до напряжения потухания лампы ?/„, после чего ее внутреннее сопротивление опять возрастает до очень большой величины и вновь начнется заряд конденсатора. Таким образом, в генераторе с неоновой лампой пилообразное напряжение появляется вследствие чередования зарядов конденсатора до напряжения зажигания лампы U3 и разрядов конденсатора до напряжения потухания Un. Разумеется, напряжение источника э. д. с. U0 должно быть больше напряжения зажигания U3 неоновой лампы.