Лекция 3. Генераторы периодического напряжения

Генераторы треугольного, прямоугольного и синусоидального напряжений представляют собой более сложные схемы на операционных усилителях, чем рассмотренные ранее.

Генератор треугольного и прямоугольного напряжений (ГТН и ГПН), функциональная схема которого показана на рис.1, включает в себя интегратор И и релейный элемент РЭ, соединенные последовательно; причем между выходом РЭ и входом И существует обратная связь. На рис.2 показана принципиальная схема генератора.

Принцип генерации заключается в следующем. За счет положительной обратной связи на вход интегратора подается выходное напряжение релейного элемента, которое может принимать только два значения: положительное значение напряжения питания + U или отрицательное значение напряжения питания –U. Допустим, на вход интегратора подано положительное напряжение + U. В этом случае интегратор будет вырабатывать линейно убывающее напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигнет отрицательного порогового значения –U_п, релейный элемент переключится и на его выходе будет отрицательное значение напряжения –U. Данное напряжение будет приложено также ко входу интегратора, который будет вырабатывать теперь уже линейно возрастающее напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигнет положительного порогового значения +U_п, релейный элемент снова переключится, и т.д. В процессе непрерывной генерации на выходе интегратора появится напряжение треугольной формы, а на выходе релейного элемента – прямоугольной формы.

Диаграммы выходных напряжений генератора показаны на рис.3.

Принцип действия генератора синусоидального напряжения (ГСН), функциональная схема которого показана на рис.4, также основан на
использовании обратной связи, но отрицательной. Схема генератора состоит из трех операционных усилителей, соединенных последовательно.

Все усилители реализуют модель инерционного звена (ИЗ). Цепочка из инерционных звеньев в сочетании с отрицательной обратной связью между выходом третьего и входом первого инерционного звена создает необходимые условия для генерации на выходе синусоидального напряжения. Электрическая схема генератора показана на рис.5.

Диаграммы выходных напряжений генератора показаны на рис.6.