Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2015
Einar Abell
EDN
В статье продемонстрирован простой способ формирования из ступенчатого входного сигнала пилообразного напряжения с почти постоянной скоростью нарастания. В базовой схеме используется единственный операционный усилитель (Рисунок 1). Если бы схема основывалась на интеграторе, таких усилителей, в типичном случае, потребовалось бы три.
 |
|
| Рисунок 1. | Генератор пилообразного напряжения. |
Операционный усилитель включен повторителем напряжения. Два фиксирующих диода D1 и D2 ограничивают входное напряжение до уровня большего или меньшего выходного на величину, равную падению напряжения на одном диоде. Когда в результате скачка входное напряжение изменится на вольт или более, падение напряжения на R2 благодаря диодам будет оставаться примерно постоянным и равным 0.3 В (поскольку выходное напряжение повторит все изменения входного), обеспечивая постоянную скорость нарастания, значение которой можно оценить следующим выражением:
Выходное напряжение отсутствует, пока входное напряжение меньше 0.3 В, а затем начинает расти со скоростью, определяемой постоянной времени (R1+R2)·C1, и достигает конченого значения, равного входному напряжению VIN. Чтобы схема работала лучше, сопротивление резистора R2 должно быть больше сопротивления R1, желательно, как минимум, на порядок. Наилучшие результаты можно получить от этой простой схемы при достаточно больших ступеньках входного напряжения, где большое время установления не имеет особого значения.
В схему на Рисунке 2 добавлен дополнительный усилитель, позволяющий запускать генератор сигналами размахом в несколько милливольт.
 |
|
| Рисунок 2. | Усовершенствованный генератор пилообразного напряжения. |
U1 усиливает разность между напряжениями на входе и выходе, позволяя диодному фиксатору работать до тех пор, пока выходное напряжение не станет почти равным входному. Напряжение на выходе будет появляться после того, как входное напряжение достигнет величины прямого напряжения диода, деленного на коэффициент усиления U1, равный
Если усиление сделать слишком большим, схема станет неустойчивой. Собственная скорость нарастания усилителя U1 должна быть, по крайней мере, на порядок (чем больше, тем лучше) выше скорости нарастания выходного напряжения. Для поддержания D1 и D2 в открытом состоянии усилителю U1 требуется дополнительный запас, что обычно означает необходимость такого ограничения диапазона изменения входного напряжения, чтобы до минимального и максимального значений выходного напряжения U1 оставалось более одного вольта.
