Генератор линейно-нарастающего напряжения

ОУ можно использовать для генерации сигналов не только прямоугольной формы, но и линейно-нарастающей, треугольной, пилообразной и многих других форм сигналов. Схемы, генерирующие сигнал линейно-нарастающей, треугольной или пилообразной форм, имеют одну общую черту: все они содержат конденсатор, заряжающийся неизменным током.

Рассмотрим схему на рис. 3.

а) б)

Рис.3. Электрическая схема (а) и кривая заряда конденсатора неизменным током (б)

Ключ замыкается в момент времени t=0, и ток I заряжает конденсатор С. Чтобы вычислить напряжение на конденсаторе, выраженное через ток, введем соотношение

или

. (5)

Напряжение на конденсаторе связано с зарядом и емкостью уравнением

. (6)

Подставив значение Q из предыдущего уравнения, получим:

, (7)

где U_с измеряется в вольтах, t – в секундах, I – в амперах, C – в фарадах.

Если значения тока I и емкости С известны и постоянны, то напряжение на конденсаторе U_с прямо пропорционально времени, прошедшему с момента замыкания ключа.

График на рис. 3,б показывает зависимость U_с от времени. Важной характеристикой является скорость нарастания напряжения:

.

Значение U_с непрерывно показывает, какой величины заряд накоплен на конденсаторе. В примере через 1 с после замыкания ключа U_с=1 В, каждую следующую секунду напряжение на конденсаторе становится на 1 В больше. Таким образом, напряжение U_с фактически суммирует напряжение за весь исследуемый период времени и является суммарным напряжением. Поэтому такая схема называется интегратором. Форма U_с с постоянным наклоном (нарастанием или спадом) является основой для генерации многих полезных для управления сигналов.