Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Генератор с независимой регулировкой ширины и частоты импульсов

Параметры пилообразного напряжения

Линейно изменяющееся или пилообразное напряжение имеет форму неравностороннего треугольника, то есть в течение определённого периода времени нарастает или спадает практически по линейному закону до некоторого амплитудного значения, а затем возвращается к исходному уровню. Временные диаграммы различных видов пилообразного напряжения изображены ниже



Временные диаграммы пилообразного напряжения: положительно нарастающее (а), положительно падающее (б), отрицательно падающее (в), отрицательно нарастающее (г).

Как и любой из генераторов импульсов, генератор пилообразного напряжения может работать как в автоколебательном, так и в ждущем режиме, но в любом случае можно выделить два основных периода работы: рабочий период (ТР), когда напряжение нарастает или спадает и период обратного хода (ТО), в течении которого напряжение возвращается к исходному уровню. Поэтому период повторения пилообразных импульсов будет равен сумме рабочего периода и обратного хода

T = T_{P} + T_{O}

Данное равенство справедливо для автоколебательного генератора пилообразного напряжения, в случае ждущего генератора к выражению добавляется также период ожидания запускающего импульса (ТOZ), в течении которого выходное напряжение имеет некоторый постоянный уровень UBbIX = const.

T = T_{P} + T_{O} + T_{OZ}

Ввиду того что практически невозможно обеспечить постоянные параметры генератора пилообразного напряжения для оценки линейности рабочего участка напряжения вводится коэффициент нелинейности ξ. Под коэффициентом нелинейности понимается относительное изменение скорости нарастания напряжения во время рабочего хода

где kН, kК – соответственно скорость нарастания напряжения в начале и в конце рабочего хода.

Эффективность ГЛИН зависит от коэффициента использования напряжения питания ε, которое определяется, как отношение амплитуды выходного напряжения Um к значению напряжения источника питания Е

\varepsilon = \frac{U_{m}}{E}
  • где Um – максимальная амплитуда импульсов,
  • Е – напряжение источника питания.

Большинство параметров генераторов пилообразного напряжения являются расчётными и зависят от номиналов элементов схемы и назначения генератора:

  • максимальная амплитуда напряжения Um – от единиц до сотен вольт;
  • длительность рабочего периода ТР – от нескольких микросекунд до нескольких сотен и тысяч миллисекунд;
  • коэффициент нелинейности ξ: в осциллографии – до 10%, в телевидении – до 5%, в электроннолучевых индикаторах – до 2%, в точных каскадах сравнения – 0,1…0,2%;
  • коэффициента использования напряжения питания ε – от 0,1 (в простейших генераторах) до 0,9 (у наиболее совершенных).

Современный взгляд на свободную энергию

С точки зрения физической науки, понятия свободной энергии не может быть. Этот вопрос скорее философский или религиозный. Однако, как показывает практика некоторых известных ученых, энергия системы имеет постоянство. При детальном рассмотрении видно, что мощность выделяется и возвращается обратно. Таким образом, приток энергии через гравитацию и время не видны сторонним наблюдателям. То есть, если создается процесс выше трех пространственных измерений, то возникает свободное перемещение.

Джоуль был заинтересован подобными изобретениями. Практичность этого устройства очевидна для потребителя. Для производства энергии существование работающих схем генератора свободной энергии может обернуться большими потерями, ввиду того что распределение происходит централизованно и под контролем.

Позднее концепции свободных генераторов и подобные теории выдвигали ученые Адамс, соорудивший мотор, Флойд – ученый, вычисливший состояние вещества в нестабильном виде. У этих ученых было много изобретений, конструкций и теорий. Многие успешные устройства могли бы работать на благо человечества.

Однако не все ученые и изобретатели преуспели в науке и подобных конструкциях. Многие начинающие исследователи проводят свои опыты, но немногие достигают успеха. Правда, недавно у одного пользователя сети интернет возникла мысль повторить изобретение Тесла. В результате у пользователя «Акула» схема генератора свободной энергии была воссоздана. К тому же она еще и правильно функционировала. Кроме того, многие инженеры утверждают, что можно создать с помощью кулера схему генератора свободной энергии. Это доказывает, что великие умы прошлого могли получить электричество даже без специфических приборов.

Связанные материалы

Генератор звуковой частоты на LM324. Прибор и игрушка…
Это простой генератор импульсов для тестовых или учебных целей. В схеме используется дешёвый и…

Программный генератор сигналов звуковой частоты….
Предлагаемая Вашему вниманию программа позволяет использовать звуковую карту компьютера в качестве…

Универсальный генератор на TL494 (прямоугольник и пила)…
Генератор предназначен для лабораторных исследований при разработке и наладке самых различных…

Регулятор мощности на полевых транзисторах с ШИ-управлением + устройство для питания 110-вольтовой аппаратуры от 220 Вольт…
Привет всем датагорцам и гостям Датагории! Предлагаю схемку простого в изготовлении и наладке…

Резонансный детектор НЧ…
При разработке акустической системы крайне необходимо знать резонансную частоту динамических…

Прибор для проверки протяженных телефонных линий (более 2 км) с защитой от ложных срабатываний…
При восстановлении работы кабельных линий связи удобно пользоваться генератором низкой частоты…

Ремонт вызывного устройства телефонных аппаратов…
Вызывное устройство современных телефонных аппаратов может быть собрано как на транзисторах так и…

Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры…
У меня с детства в голове сидит понятие о «розовом шуме». Сначала встретил в журнале «Радио» в…

Измерения переменного напряжения звуковой частоты мультиметрами М-832…
Вряд ли будет преувеличением сказать, что тестер семейства М-83х есть у каждого радиолюбителя….

Автомобильный бестрансформаторный DC/AC конвертор: получаем 50Гц в автомобиле…
Несмотря на огромный арсенал всевозможных аналогов бытовых устройств, предназначенных для работы от…

Радионяня (бэби-монитор) FM 90МГц на трёх транзисторах…
Это устройство будет полезно тем радиолюбителям, у которых есть маленькие дети. Когда дети играют в…

Малогабаритный «военный» трансформатор 400 Гц в преобразователе напряжения из 12 в 220 Вольт…
Для уменьшения веса военной радиоаппаратуры применялась частота питающей сети 400 Гц. При этом…

Генераторы с конденсаторами РР2

Складывается генератор высоковольтных импульсов с конденсаторами данного типа довольно просто. На рынке найти элементы для таких устройств не составляет никаких проблем

Однако важно подобрать качественную микросхему. Многие с этой целью приобретают многоканальные модификации

Однако стоят они в магазине довольно дорого по сравнению с обычными типами.

Транзисторы для генераторов подходят больше всего однопереходные. В данном случае параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 7 Ом. В такой ситуации можно надеяться на стабильность работы системы. Чтобы повысить чувствительность устройства, многие советуют применять стабилитроны. При этом триггеры используются крайне редко. Связано это с тем, что пропускная способность модели значительно снижается. Основной проблемой конденсаторов принято считать усиление предельной частоты.

В результате смена фазы происходит с большим отрывом. Чтобы наладить процесс должным образом, необходимо вначале работы настроить адаптер. Если уровень отрицательного сопротивления находится на отметке 5 Ом, то предельная частота устройства должна составлять примерно 40 Гц. В результате нагрузка с резисторов снимается.

Зачем нужны ТТ

Подключение трехфазных счетчиков через трансформаторы тока Меркурий дает возможность расширить диапазон измеряемых параметров до нескольких сотен Ампер. Достичь этого удается за счет применения преобразующих устройств с фиксированным коэффициентом трансформации (чаще всего он равен 20-ти). Поскольку счетчики типа Меркурий рассчитаны на токи не более 60-ти Ампер – использование трансформатора позволяет снимать показания при их значениях в питающих цепях, достигающих многих сотен Ампер.

У других моделей ТТ коэффициент трансформации имеет «свои» значения (5, 30, 40 и т. д.).

Выбор конкретного образца преобразователя зависит от расчетного уровня токовой нагрузки в потребительской сети. Если значение тока не превышает 60-ти Ампер, что случается крайне редко, допускается прямое подсоединение счетчика в контролируемую цепь.

Делаем переноску самостоятельно

Простейшее устройство для перемещения ГКЛ в одиночку можно изготовить из подручных материалов. Небольшой мастер-класс – удобная самодельная переноска за 5 минут:

  • Выбирается четыре обрезка металлопрофильных направляющих, которые всегда остаются при монтаже гипсокартонных конструкций.
  • Элементы скрепляются между собой саморезами в виде квадрата. Для жесткости рекомендуется крепить по 2 штуки в каждый угол.
  • Чтобы плита ГКЛ свободно устанавливалась, один из углов профиля разгибается.

Все, ручка для самостоятельного переноса готова. Подробности – на видео.

Устройство с симметричными импульсами

Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация

Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая

В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера

Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.

Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.

Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно

Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.

Генератор релаксационных колебаний

На рис. 11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.

Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 1).

Устройства (рис. 11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.

Рис. 11. Генератор релаксационных колебаний — схема.

При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи.

Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации.

В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.

Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА.

Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.

Разъем наушников 🥝 что делать, если попала вода, чем очистить, как прочистить, чистка

Texas Instruments CD4001B CD40106B

Михаил Шустов, г. Томск

Приведена несложная схема формирователя биполярных импульсов с возможностью раздельного и независимого регулирования их частоты и коэффициента заполнения

Биполярные импульсы преимущественно используют для поочередного переключения транзисторов в мостовых и полумостовых преобразователях напряжения. Хорошо известно, что при работе таких преобразователей на повышенных частотах на надежности их работы начинают фатально сказываться инерционные процессы рассасывания неосновных носителей тока в базовых цепях силовых транзисторов. В итоге последовательно включенные транзисторы могут одновременно оказаться в токопроводящем состоянии, несмотря на отсутствие управляющего сигнала. В этой связи с высокой долей вероятности возможен выход из строя дорогостоящих транзисторов за счет протекания через них неконтролируемого сквозного тока .

Для того чтобы снизить вероятность протекания сквозного тока между импульсами вводят паузу, длительность которой должна несколько превышать время рассасывания неосновных носителей тока.

Способ получения серии биполярных импульсов из последовательности однополярных с использованием генератора импульсов, D-триггера, схем антисовпадений и операционного усилителя, питаемого от источника двуполярного напряжения, был впервые описан в британской печати и затем продублирован в отечественной .

Устройство (Рисунок 1) наследует выходные каскады формирователей и отличается возможностью плавного и независимого регулирования частоты и ширины биполярных импульсов.

Рисунок 1. Генератор биполярных импульсов.

Задающий генератор выполнен на элементе DD1.1 КМОП микросхемы CD40106. Рабочая частота генератора определяется RC-цепями: емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов и потенциометров R1–R5. Эту частоту можно плавно регулировать при помощи потенциометра R2 в пределах от 850 до 6000 Гц. Частоту работы генератора можно рассчитать по выражению

где

f – в кГц,
R – в кОм,
С – в мкФ.

Резистивная цепочка R3–R5 подключена параллельно цепочке R1, R2. С движка потенциометра этой цепочки R4 снимается сигнал пилообразной формы, формируемый при заряде-разряде конденсатора С1. Этот сигнал, инвертированный элементом DD1.2 (триггер Шмитта, обладающий пороговым эффектом переключения), совместно с сигналом, снимаемым с выхода задающего генератора, поступает на элемент DD2.1 «ИЛИ» и на формирователь биполярных импульсов (элементы DD2.2, DD2.3, микросхема DA1), выполненный по ранее известной схеме .

Регулировка потенциометра R4 позволяет в широких пределах, практически от 0 до 100%, менять ширину выходных биполярных импульсов, не влияя на частоту работы генератора. Резисторы R3, R5 предназначены для ограничения пределов регулировки ширины импульсов по минимуму и по максимуму их длительности.

Литература

  1. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. – М.: Altex-A, 2002. – Кн. 3. – 184 с.; М.: Додэка-XXI–Altex, 2007. – 192 с. (II изд.).
  2.  Шустов М.А. Основы силовой электроники. – СПб.: Наука и Техника, 2017. – 336 с.
  3. Shustov M.A., Shustov A.M. Electronic Circuits for All. – London: Elektor International Media BV, 2017. – 397 p.
  4. Rauniar K.N. Unipolar-to-bipolar pulse converter // Electronics World + Wireless World. – 1989. – № 11. – P. 1098.
  5. Васильев В. Задающий генератор преобразователя напряжения // Радио. – 2006. – № 10. – С. 47.

Материалы по теме

  1. Datasheet Intersil CA3140
  2. Datasheet Texas Instruments CD4001B
  3. Datasheet Texas Instruments CD40106B

На английском языке: Independent Width and Frequency Adjustment Bipolar Impulser

7 предложений от 7 поставщиков
Логические элементы CMOS Quad 2-Input NOR Gate

ТриемаРоссия 4001B (CD4001B) аналог КФ561ЛЕ5 smdTexas Instruments 5 ₽ Купить
ЭлитанРоссия CD4001B/883Texas Instruments 1 283 ₽ Купить
LifeElectronicsРоссия CD4001B-F/3ATexas Instruments по запросу Купить
T-electronРоссия и страны СНГ CD4001BTexas Instruments по запросу Купить
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.

Публикации по теме

Форум Обсуждение: Генератор с независимой регулировкой ширины и частоты импульсов

Схемы Генератор с независимой регулировкой ширины и частоты импульсов

Схемы Генератор импульсов с независимой регулировкой частоты и скважности

Схемы Генератор импульсов с независимой регулировкой фазы

Форум Обсуждение: Генератор импульсов с независимой регулировкой фазы

Устройство с симметричными импульсами

Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация

Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая

В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера

Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.

Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.

Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно

Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.

Типы применяемых термоэлектрогенераторов

  • Топливные: тепло от сжигания топлива (природный газ, нефть, уголь) и тепло от горения пиротехнических составов (шашек).
  • Радиоизотопные: тепло от распада изотопов (распад не контролируется и работа определяется периодом полураспада).
  • Атомные: тепло атомного реактора (уран-233, уран-235, плутоний-238, торий), как правило, здесь термоэлектрогенератор — вторая и третья ступень преобразования.
  • Солнечные: тепло от солнечных коллекторов (зеркала, линзы, тепловые трубы).

Утилизационные: Тепло из любых источников, выделяющих сбросное тепло (выхлопные и печные газы и др).

Транзисторные сглаживающие фильтры

В настоящее время в радиоэлектронной аппаратуре широко применяют транзисторы и микросхемы, открывающие большие возможности для ее миниатюризации. Однако комплексная миниатюризация невозможна без существенного снижения габаритов и массы вторичных источников питания и, в частности, сглаживающих фильтров. Уменьшить массогабаритные показатели сглаживающих фильтров можно, используя вместо громоздких фильтрующих дросселей и конденсаторов транзисторные фильтры. Преимущества транзисторных сглаживающих фильтров по сравнению с их LC-прототипами проявляются особенно при работе в условиях пониженной температуры окружающей среды, когда емкость фильтрующих конденсаторов уменьшается, а также при частоте питающей сети 50 Гц. Однако, имея выигрыш перед LC-фильтрами по указанным показателям (в 2…9 раз), транзисторные сглаживающие фильтры уступают им в коэффициенте полезного действия (КПД). Если на дросселе индуктивно-емкостного фильтра падает напряжение 1…2 В, то в транзисторном фильтре на регулирующем транзисторе — до 3…5 В. Рассмотрим несколько известных вариантов транзисторных сглаживающих фильтров.

Рис.1

На рис. 1 представлена схема наиболее простого транзисторного фильтра. Принцип его работы заключается в следующем. На коллектор транзистора VT1 поступает напряжение с большой амплитудой пульсации, а цепь базы питается через интегрирующую цепь R1C1, которая сглаживает пульсации напряжения на базе. Сопротивление резистора R1 выбирают из условия достаточности тока базы для обеспечения заданного тока в нагрузке. Чем больше постоянная времени T=R1C1, тем меньше пульсации напряжения на базе. Так как устройство представляет собой эмиттерный повторитель, то на выходе фильтра пульсации будут столь же малыми, как и на базе. Емкость конденсатора С1 может быть в несколько раз меньше, чем у конденсатора в LC-фильтре, так как базовый ток намного меньше выходного тока фильтра (коллекторного тока транзистора) — примерно в h21э раз.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

  • по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
  • по типу выдаваемого сигнала;
  • по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

  • 30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
  • 300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
  • 3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
  • более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

  • синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
  • функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
  • генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
LC – основная область применения – высокие частоты;
Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Деление частот

Модели с конденсаторами РР5

Генератор высоковольтных импульсов с указанными конденсаторами можно встретить довольно часто. При этом использоваться он способен даже с блоками питания на 15 В. Пропускная способность его зависит от типа адаптера

В данном случае важно определиться с резисторами. Если подбирать полевые модели, то адаптер целесообразнее устанавливать именно бесконденсаторного типа

В том случае параметр отрицательного сопротивления будет находиться в районе 3 Ом.

Стабилитроны в данном случае используются довольно часто. Связано это с резким понижением уровня предельной частоты. Для того чтобы ее выровнять, стабилитроны подходят идеально. Устанавливаются они, как правило, возле выходного порта. В свою очередь, резисторы лучше всего припаивать возле адаптера. Показатель колебательного возбуждения зависит от емкости конденсаторов. Рассматривая модели на 3 пФ, отметим, что вышеуказанный параметр никогда не превысит 6 мс.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации