Generator de relaxare

Principiul de funcționare al generatorului de relaxare se bazează pe comportamentul sistemului fizic care se întoarce la echilibru după întrerupere. Adică sistemul dinamic, sub forma unui generator, își disipă continuu energia internă. De obicei, sistemul revine la echilibrul său natural, totuși, de fiecare dată când atinge un anumit prag care este suficient de apropiat de starea de echilibru, mecanismul de operare îi conferă o energie suplimentară. Astfel, comportamentul generatorului este caracterizat de perioade lungi de disipare a energiei, urmate de impulsuri scurte. Perioada de oscilații depinde de timpul necesar pentru ca sistemul să se calmeze după ce a fost într-o stare perturbată până la pragul la care se produce următoarea perturbare.

punerea în aplicare

Multe generatoare electronice de relaxare stochează energia în condensator și apoi dispersează periodic această energie, rezultând oscilații. De exemplu, un condensator poate fi încărcat până când tensiunea pe acesta atinge o anumită prag de tensiune apropiat de tensiunea de alimentare. În acest moment, condensatorul poate fi descărcat rapid (de exemplu, scurtcircuitat). În plus, de fiecare dată când condensatorul atinge pragul, tensiunea sursei de încărcare poate fi schimbată de la pozitiv la negativ sau invers. În toate generatoarele de relaxare capacitivă, perioada de oscilație depinde de rata de descărcare a condensatorului. Realizările acestor două tipuri de generatoare de relaxare vor fi luate în considerare mai jos, dar generatoarele de relaxare nu trebuie neapărat să fie electronice. Orice oscilator ale cărui oscilații sunt conduse de un sistem care aproape întotdeauna disipează energia poate fi numit generator de relaxare.

Generator de relaxare Pearson-Anson

Acest generator poate fi implementat cu capacitiv sau rezistiv-capacitiv circuit de integrare, alimentat de o sursă de curent continuu sau o tensiune și un dispozitiv de prag cu (lampă cu neon, un tiratronice sau dynistor Unijunction tranzistor) histerezis conectat în paralel cu condensatorul. Condensatorul este încărcat de la o sursă de tensiune, ceea ce determină o creștere a tensiunii pe ea. Dispozitivul de prag nu conduce un curent până când tensiunea din condensator nu atinge pragul de comutare. După atingerea pragului de comutare, conductivitatea dispozitivului de prag crește în avalanșă datorită feedback-ului pozitiv inerent, rezultând o descărcare rapidă a condensatorului. Când tensiunea pe condensator scade la un anumit prag inferior, dispozitivul oprește conducerea curentului și condensatorul începe să se încarce din nou, iar ciclul se repetă până la infinit.

Fig.1. O schemă tipică a generatorului de relaxare Pearson-Anson

În cazul în care elementul de prag este o lampă de neon, atunci circuitul oferă, de asemenea, lumini intermitente cu fiecare descărcare a condensatorului. Un exemplu cu o lampă de neon este prezentat în figura 1 în schema clasică care descrie efectul Pearson-Anson. Durata timpului de descărcare poate fi mărită prin conectarea unui rezistor suplimentar în serie cu elementul de prag. Cele două rezistoare formează un separator de tensiune, deci rezistența suplimentară trebuie să aibă o rezistență suficient de scăzută, astfel încât lampa de neon să poată atinge pragul de comutare inferior.

Atunci când o lampă de neon sau un thyratron este folosit ca declanșator, este adesea adăugat un al doilea rezistor de zeci la sute de ohmi, pentru a limita curentul de descărcare al condensatorului. Acest lucru previne acoperirea electrozilor lămpii neonului și protejează tiratronii împotriva deteriorării ca rezultat al trecerii unui curent mare prin electrozi.

Implementarea alternativă a generatorului utilizând timerul 555 (KR1006VI1)

Un generator similar de relaxare poate fi construit folosind un timer 555 (funcționând într-un mod astabil), utilizat în locul lămpii cu neon descrise mai sus. Adică, atunci când condensatorul este încărcat la o anumită valoare, comparatorul din timerul 555 comută pentru a activa cheia tranzistorului, care descarcă condensatorul prin rezistență la masă. Foarte repede, tensiunea pe condensator scade la o valoare suficient de mică, iar apoi cheia se închide pentru a permite condensatorului să se reîncarce.

Fig.2. Structura cronometrului intern 555

Figura 3. Comutarea timerului 555 în modul astabil. Frecvența de ieșire: F = 1 / (0,7 * C * (R1 + 2R2))

Generator de relaxare bazat pe comparator

De fiecare dată când tensiunea pe condensator atinge unul dintre praguri, tensiunea aplicată condensatorului poate fi schimbată de la pozitiv la negativ sau invers. Această variantă este prezentată în figura 4, sub forma unui generator de relaxare bazat pe un comparator.

Figura 4. Generator de relaxare bazat pe comparator

Acest generator de relaxare este un generator de histerezis, numit astfel datorită prezenței unei histerezisuri create de feedback-ul pozitiv, implementat pe comparator. Circuitul în care se realizează această formă de comutare prin histereză este cunoscut ca declanșatorul Schmitt. Declanșatorul în sine este un multivibrator bistabil. Cu toate acestea, feedback-ul negativ adăugat declanșatorului folosind circuitul RC forțează funcționarea automată a circuitului. Adică, adăugând un circuit RC transformă multivibratorul bisterbil cu histereză într-un multivibrator astabil.

Concept general

Sistemul este într-un echilibru instabil dacă intrările și ieșirile comparatorului sunt la o tensiune de aproximativ zero. Apariția oricărui zgomot, indiferent dacă termic sau electromagnetic, setează ieșirea comparatorului este o tensiune pozitivă (același lucru poate fi stabilit la ieșirea de tensiune negativă comparator), un feedback pozitiv aduce tensiunea de ieșire la tensiunea de saturație a comparatorului.

Cu alte cuvinte, datorită faptului că ieșirea comparatorului este acum o tensiune pozitivă, o intrare neinversoare a comparatorului va fi, de asemenea, la o tensiune pozitivă, iar tensiunea la bornele va continua să crească pe măsură ce tensiunea de ieșire furnizată de intrare prin separator. După un timp, ieșirea comparatorului va atinge tensiunea maximă posibilă, adică va intra în saturație.

Intrările și ieșirile inversoare ale comparatorului sunt interconectate printr-un circuit RC conectat în serie. Din acest motiv, tensiunea la intrarea inversoare a comparatorului se apropie asimptotic de tensiunea de ieșire a comparatorului cu o constantă de timp RC. În momentul în care tensiunea la intrarea inversoare este mai mare decât intrarea neinversivă, tensiunea de ieșire a comparatorului va scădea rapid datorită feedback-ului pozitiv.

Acest lucru se datorează faptului că tensiunea la intrarea ne-inversoare este mai mică decât tensiunea de la inversoare și în măsura în care tensiunea de ieșire continuă să scadă, diferența dintre tensiunea de intrare devine mai negativ. Din nou, tensiunea la intrarea inversoare se ridică asimptotic la ieșirea comparatorului de tensiune și ciclul se repetă din nou tensiunea la intrarea ne-inversoare este mai mare decât tensiunea de la intrarea inversoare, prin urmare, sistemul începe să genereze

Aplicarea practică a generatoarelor de relaxare

Aceste generatoare au fost utilizate ca setări de timp în modelele timpurii ale osciloscoapelor și receptoarelor de televiziune. Soiurile acestor scheme sunt folosite în stroboscoapele folosite în cluburile de noapte și în cluburi de noapte. Unitatea electronică bliț încorporat în versiunile acestui circuit monostabil generând o margine frontală impuls sawtooth care încarcă un condensator, și care se încadrează abrupt trailing drenuri de margine, respectiv, producând flash-ul după ce a primit semnalul de la butonul de eliberare. Utilizarea generatoarelor de relaxare ca circuite de curățare în osciloscoape a fost întreruptă după apariția schemei mult mai liniare a lui Miller Integrator.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare