1.2. Импульсные генераторы
Генераторы импульсов являются релаксационными устройствами. Это означает, что внутри системы изменения происходят плавно, а снаружи – скачком.
Для получения колебаний, характеризующихся наличием участков со скачкообразным изменением напряжений, например, колебаний прямоугольной формы, применяются релаксационные генераторы, действие которых основано на использовании усилителей с положительной обратной связью или приборов с отрицательным сопротивлением, например, туннельных диодов или тиристоров.
В релаксационных генераторах число устойчивых состояний не превышает одного. Кроме того, релаксационные генераторы обладают так называемыми состояниями квазиравновесия, которые характеризуются сравнительно медленным изменением токов и напряжений, приводящих к некоторому критическому состоянию, при котором создаются условия для скачкообразного перехода релаксационного генератора из одного состояния в другое.
Релаксационные генераторы могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации.
В автоколебательном режиме состояния устойчивого равновесия нет, а существует два чередующихся состояния квазиравновесия.
Период колебаний определяется параметрами генератора. В ждущем режиме релаксационный генератор имеет состояние, устойчивого равновесия и состояние квазиравновесия. Переход из устойчивого состояния в состояние квазиравновесия происходит в результате воздействия внешнего запускающего импульса, a в устойчивое состояние схема возвращается самостоятельно по истечении некоторого времени, зависящего от параметров этой схемы. Таким образом, в ждущем режиме после запуска генерируется только один импульс.
В режиме синхронизации на релаксационный генератор воздействует внешнее синхронизирующее напряжение. При этом так же, как и в режиме автоколебаний, имеется два чередующихся состояния квазиравновесия, но период колебания равен или кратен периоду синхронизирующего напряжения. Если отключить внешнее синхронизирующее напряжение, то установится режим автоколебаний.
1.2.1. Релаксационные генераторы на операционном усилителе
Рассмотрим релаксационный генератор, схема которого выполнена на базе интегрального операционного усилителя. Данный генератор может работать в двух режимах: автоколебательном и ждущем.
1.2.1.1. Автоколебательный режим
Схема генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе показана на рис. 1.7 (элементы, показанные пунктиром, в схему не входят, переключатель S1 в положении 1).