Общая характеристика и принципы построения ГЛИН

Линейно изменяющимся напряжением называется напряжение, которое в течение некоторого времени изменяется по закону близкому к линейному, а затем быстро возвращается к первоначальному уровню. Напряжение, изменяющееся от меньшего уровня к большему, называется линейно возрастающим, а напряжение, изменяющееся от большего уровня к меньшему — линейно падающим. Такие напряжения также называют напряжениями пилообразной формы. На рис 7.1. приведен график линейно изменяющее напряжение, где:

— длительность прямого или рабочего хода;

— длительность обратного хода;

— длительность паузы;

— период колебаний;

—амплитуда напряжения.

Пилообразное напряжение также характеризуется частотой:

,

где

Существует два принципа создания ЛИН:

1. С использованием RC-цепочки (см. рис. 7.2.). Идея принципа — использование линейного начального участка экспоненты при заряде конденсатора С от источника э.д.с Е через сопротивление R. Для быстрого разряда конденсатора С применяется ключ S.

Рисунок 7.1 — Линейно изменяющееся напряжение

Рисунок 7.2 — Формирование ЛИН RC-цепочкой

При разомкнутом ключе S формируется прямой ход ЛИН, при замкнутом — обратный. В зависимости от степени нелинейности начального участка экспоненты амплитуда может достигать значений 0,3¸0,6 от Е. Следовательно, основным недостатком схемы является низкий коэффициент использования напряжения Е.

2. Заряд конденсатора С через токостабилизирующий элемент (ТСЭ) (см.рис 7.3.).

Рисунок 7.3 — Формирование ЛИН с использованием ТСЭ

Поскольку напряжение на конденсаторе С определяется выражением:

,

то при стабилизации тока заряда конденсатора i=const, получим:

.

Следовательно, напряжение на конденсаторе С изменяться по линейному закону в функции времени t. Для стабилизации тока в качестве ТСЭ часто используют биполярный транзистор, включенный по схеме с общей базой.

Основными параметрами ГЛИН являются:

1. Коэффициент нелинейности

,

где производная выходного напряжения ( )в соответствующий момент времени, характеризующаяся тангенсом угла наклона касательной к . Разница между тангенсами углов наклона определяет погрешность (см. рис. 7.4.).

Рисунок 7.4 — Определение погрешности

2. Коэффициент использования напряжения , характеризуется отношением амплитуды пилы к подводимому напряжению

Чем больше , тем больше погрешность ГЛИН для RC цепочки, т.к. используется большой участок экспоненты. Следовательно, увеличивая ,получаем большой коэффициент нелинейности .

Для первой схемы

.

При получим

.

Тогда

.

При значениях коэффициента использования напряжения x=(0,5…0,7) погрешность нелинейности x достигает величины 10-20 %.

Для получения малых значений e при больших нелинейностях x рекомендуют применять схему с ТСЭ.

ГЛИН можут работать в следующих режимах:

1. Автоколебательный;

2. Ждущий;

3. Режим синхронизации.

Выделяют также режим внешнего управления, как разновидность ждущего режима. В этом режиме длительность рабочего хода определяется длительностью управляющего импульса.

В ждущем режиме начало прямого хода определяет короткий управляющий импульс, а длительность прямого хода определяется времязадающими напряжениями ГЛИН.

В режиме синхронизации — частота ГЛИН кратна частоте внешних синхронизирующих импульсов.

Автоколебательная схема работает без внешних управляющих импульсов.