Аналоговые устройства. Устройства на полупроводниковых диодах и транзисторах. Ампер-вольтная характеристика полупроводникового диода, страница 20

 R₃ = ,                         (5.23) (t_н + t_c )U ₀ + RC ΔU_г 2

где ^{U +}г.max =^{U −}г.max<U_нас.

Максимальное значение u^' (t) = u_max^' на инвертирующем входе компаратора можно определить методом суперпозиции аналогично

(5.10)

                                                                                    +( − )                      +( − )

                                                         U_max^'   = ^Uнас R₁ + ^{Uг max} R₂ .                       (5.24)

                                                                             R1 + R2             R1 + R2

Принципы работы устройства рис. 5.5а рассмотрим начиная с момента t₀ , когда u_г(t₀ ) =U_г⁻_max , а u_n(t₀ ) =U_нас⁻ , рис. 5.5 б).

Напряжение u_г(t ) в интервале времени t₀ − t₁ будет нарастать линейно от ^U_г⁻_max до ^U_г⁺_max . При этом момент времени ^t₁ соответствует равенству нулю напряжения u^' (t ). В этот момент переключается компаратор (напряжение, на его выходе изменяется с  U_нас⁻ на U_нас⁺ ).

Из (5.24) следует соотношение 

0 = U −нас R₁ + U +г max R₂ , или R1 = −U +₋г max ,          (5.25)

                                            R1 + R2              R1 + R2                        R2               U нас

Если U ⁻_{г max} =U ⁺_{г max} , то U ⁺_{г max} = ΔU_г 2, тогда с учетом того, что  −U_нас⁻ =U_нас, из (5.25) следует соотношение (5.21).

В интервале времени t₀ − t₁, напряжение на конденсаторе

u_C ( )t =U_г(t ) = − ^{U 0} t +U_г( )t₀ . RC

                                                             Так как U_г( )t₀ =U ⁻_{г max} = − ^R1 U ⁺_нас , то для момента t₁ можно R₂

записать соотношение U ⁺_{г max} = − ^{U 0} t_н +U ⁻_{г max} , и, следовательно, RC

U0tн          U 0 tн τ = RC = , или τ =, что совпадает с (5.22).

                               −                 +

                            U г max −U г max                               Δ^U_г

           В момент времени t₁ напряжение u_n(t ) изменяется с U_нас⁻ на

Uнас+ , а u' (t ) изменяется скачком от 0 до U +нас R1 + U+г max R2 .

                                                                                                               R1 + R2             R1 + R2

После смены u_n(t ) с U_нас⁻ на U_нас⁺ , диод VD1 откроется, и конденсатор С будет перезаряжаться через ^R₃ от ^U_г⁺_max до ^U_г⁻_max по линейному закону в интервале t ÷t₂ .

+

Uг max − U 0 (tH + t0 )+Uг+max − Uнас tc =Uг−max , откуда (с учетом того,

                      RC                                  R₃C

что U ⁻_{г max} =U ⁺_{г max} = ΔU_г 2) следует соотношение (5.23).

Устройство рис. 5.5а применяется так же в качестве преобразователя напряжения U ₀ (подаваемого на вход интегратора от источника регулируемого постоянного тока) в частоту f прямоугольных импульсов на выходе компаратора.

                                                      1         1

           При этом f =     =          ,

                                                     T     tн + tc

где 

R^CΔU^г

t_н =.                                     (5.26)

U ₀

Подставив (5.26) в (5.23), получим выражение для t_с

3R³RCΔU^г

t_c =,                           (5.27)

Следовательно,            

f =.                (5.28) 

На рис. 5.6 приведен график зависимости f (U₀ ) рассчитанный для t_н =4 мс, t_c =1мс, ΔU_г = 20В, U_нас =14В.

                                                                           5                     10                    15

Рис. 5.6. Характеристика преобразования а) – идеальная, б) – реальная 

2.  Задание, выполняемое при домашней подготовке.

2.1.  По конспекту лекций, разделу 1 данной работы и рекомендуемой литературе изучите назначение, принцип работы и основные параметры ГЛИН.

2.2.  Освойте методику расчета параметров элементов схем рис. 5.4а, 5.5а, и произвести расчет по исходным данным таблицы 5.1.             Примечания:

а)       При выполнении расчетов принять U_нас =14В;