Генераторы линейно измеряющегося напряжения (ГЛИН).

где ד_р - постоянная времени разряда конденсатора.

Чтобы выполнить оба требования, емкость конденсатора выбирают небольшой, аувеличение ד_з получают за счет сопротивления резисто­ра Rк.

Г е н е р а т о р ы л и н е й н о и з м е н я ю щ е г о с я н а ­п р я ж е н и я с т о к о с т а б и л и з и р у ю щ и м и э л е м е н ­ т а м и имеют лучшие результаты. Напряжение на конденсаторе из­меняется нелинейно из-за уменьшения тока в процессе заряда (разря­да) конденсатора. Для поддержания постоянства тока в цепи конден­сатора необходимо использовать токостабилизи-рующий элемент (рис. 7.38).

На транзисторе VT2, постоянно работающем в усилитель­ном режиме, собран стабилизатор тока, а на транзисторе VT1 - кас­кад, коммутирующий импульсы. В отсутствии сигнала U_упр транзи­стор VT1 насыщен, и поэтому благодаря сравнительно малому сопро­тивлению Rк U_вых = U_c ≈ Ек. При поступлении входного управ­ляющего импульса транзистор VT1 закрывается, и конденсатор С на­чинает разряжаться через стабили­затор токана транзисторе VT2. Необходимое постоянство эмит­терного тока i_э обеспечивается от­рицательной обратной связью, об­условленной наличием резистора Rэ. По мере разрядки конденсато­ра С ток i_э снижается, падение на­пряжения U_Rэ уменьшается. Сум­ма напряжений источника Еэ и Uк.э становится больше. В резуль­тате увеличивается напряжение между эмиттером и базой VT2. Cопротивление перехода эмиттер -коллектор VT2 умень-шается, и токразряда поддерживается по-стоянным.

При снятии сиг-нала U_упр, транзистор VT1 открывается, и конденсатор С снова заряжается. Заряд конденсатора проис-ходит значитель­но быстрее, чем разряд, так как цепь заряда имеет меньшее сопротив­ление.

ГЛИН имеют широкое применение в цифровых измери-тельных устройствах и судовых информационных системах аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Такое преобразование выполняется квантованием измеряемой величины и кодированием результата измерения в принятой системе счисления.

В АЦП с образцовой мерой времени измеряемое напряже­ние U_х преобразуется в пропорциональный интервал времени путем сравнения U_х с пилообразным эталонным напряжением U_лин.

Функциональная схема АЦП показана на рисунке 7.39,а. Временная диаграмма показана на рисунке 7.39,б.

Рисунок 7.39. Функциональная схема АЦП времяимпульсного кодирования.

По сигналу «Запуск» устройство управления УУ (см. рис.7.39,а) переводит счетчик Сч в состояние, при котором отсчет начинается с нуля, и приводит в действие генератор линейно изменяющегося напряжения Г Л И Н, с которого на сравнивающие устройства СУ1 и СУ2 поступает напряжение Uлин (см. рис. 7.39,б) пилообразной формы. Напряжение начинает нарастать с некоторого начального уровня, превышающего нулевой. При прохождении напряжения Uлин через «нуль» сравнивающее устройство СУ2 выдает сиг­нал на открытие ключа К. Импульсы частотой f_o с генератора образцовой частоты (ГОЧ) начинают поступать на счетчик Сч. В момент равновесия измеряемого напряжения U_х и линейно изменя­ющегося напряжения U_лин сравнивающее устройство СУ 1 вы­дает сигнал на закрытие ключа К, прекращая тем самым поступ­ление импульсов f_o с ГОЧ в счетчик Сч.

Таким образом, время Т_х (см. рис. 7.39,б), в течение которого ключ К (см. рис. 7.28,а) находится в открытом состоянии, пропорцио­нально измеряемому напряжению U_х (см. рис. 7.39,б).

Рассмотрим электронную схему АЦП времяимпульсного кодирования, которая отображает элементы функциональной схемы рисунка 7.39,а.

Генератор линейно-изменяющегося напряжения (Г Л И Н) представляет собой управляемый генератор с отрицательной обратной связью по напряжению (рис. 7.40). Ключ генератора имеет транзи­стор VТ1, а сам генератор имеет составной транзистор VT2, VT3.

Рисунок 7.40. Электронная схема АЦП времяимпульсного кодирования.

Резисторов R2 и конденсатор С1 определяют время прямого хода Г Л И Н. Ключ генератора VТ1 в исходном состоянии открыт, транзисторы VТ2, VТ3 закрыты. Конденсатор С1 заряжается через открытый транзистор VТ1 и резистор R3 по цепи: «-»12В – R3 – С1 -эмиттерно-коллекторный переходтранзистора VT1 – «+»12В.

C приходом на вход импульса положительной полярности тран­зистор VТ1 закрывается, транзисторы VT2, УТ3 открываются и конденсатор С1 начинает разряжаться через открытые транзисторы и резистор R2. по цепи: : «-»12В – R2 – C1 - эмиттерно-коллекторный переход транзистора VT3 – R4 - «+»12В.

Через время, равное 40-42мс, на вход транзистора VT1 поступает импульс отрицательной полярности, и .схема возвраща­ется в исходное состояние, т. е. ключ VT1 открыт, а транзисторыVT2 и УТ3 закрыты и на выходе ГЛИН появляется отрицательный потенциал, который расходится на входы сравнивающих устройств СУ1 и СУ2 на входные диоды VD2 и VD3.

Сравнивающие устройства (CУ1 и СУ2) представляют собой балансный ди­одно-регенеративный компаратор напряжений с трансформаторной обратной связью (рис. 7.40). Транзисторы VT4 и VT5 при помощи делителей на резисторах R6 - R7 и R14 - R15 выводится на активный участок характери­стики и играют роль усилителей, в цепи положительной (обмотка II) и отрицательной (обмотка III) обратной связи которого вклю­чены соответственно диоды VD1,VD2 и.VD3 и VD4. В момент равенства напряжений на сравнительном устройстве СУ1 (изме­ряемого U_х и линейно-изменяющегося от Г Л И Н) в схеме преобла­дает положительная обратная связь и схема действует как обычный блокинг-генератор.

Т.к. на входе СУ2 (VD4) постоянно присутствует «0», то на выходе СУ2 (коллектор VT4) появится отрицательный потенциал только тогда, когда на выходе ГЛИН (коллектор VT3) и на втором входе СУ2 (VD3) будет отсутствие отрицательного потенциала (см. рис.7.39,б)

Счетный ключ представляет собой триггер на два входа. При появлении отрицательного потенциала на выходе СУ2 транзисторы VT6 открывается, VT7 – закрывается, VT8 – открывается. Счетчик импульсов (Сч) начинает принимать сигналы от генератора образцовой частоты (ГОЧ).

Как только на выходе СУ1 появляется отрицательный потенциал, транзистор VT7 открывается и триггер опрокидывается. Счетчик импульсов прекращает получать сигналы от ГОЧ.

Преобразование постоянных напряжений по этому методу на­шло широкое распространение. Достоинство метода состоит в сравнительной простоте практической реализации. Быстродействие АЦП не превышает нескольких тысяч измерений (преобразований) в секунду. Погрешность не превышает 0,1% и определяется линей­ностью напряжения U_лин (см. рис.7.39,б ) и нестабильностью ча­стоты f_o (см. рис. 7,39,а).