В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Рис. 2.1. Кривые заряда конденсатора

Скорость нарастания экспоненты будет определяться так называемой постоянной времени цепи заряда τ = RC (в секундах). Считается, что конденсатор практически полностью зарядится до напряжения питания через время, равное 3 τ .

Схемы генераторов импульсов строятся таким образом, что в момент t 0с помощью электронного ключа к конденсатору подключается зарядная цепь. Этот момент соответствует началу формирования импульса. Полезно отметить, что ток заряда конденсатора в первый момент времени t 0максимален и равен величине U / R , так как разряженный конденсатор для скачка тока не представляет никакого сопротивления (его можно считать короткозамкнутым). По мере заряда ток убывает по экспоненциальному закону. Нарастающее на конденсаторе напряжение сравнивают с некоторым пороговым напряжением U пop. В момент их равенства специальная схема обрывает формируемый импульс.

Таким образом, длительность полученного импульса (рис. 2.1) будет определяться как уровнем порогового напряжения, так и наклоном экспоненты, зависящим от постоянной времени τ . В целях иллюстрации последнего утверждения кривая 3 построена для τ 3= 3 τ 1. Отметим, что длительность импульса определятся еще и напряжением, от которого заряжается конденсатор.

Кривые 1 и 2 соответствуют одной и той же τ 1, но построены для разных напряжений источника. Длительностью вырабатываемых импульсов можно управлять, изменяя следующие параметры:

♦ напряжение, от которого заряжается конденсатор ( U );

♦ уровень порогового напряжения ( U nop);

♦ постоянную времени цепи заряда τ = RC .

В последнем случае несложно реализовать плавное изменение τ с помощью переменного резистора, что и делается в большинстве конструкций.

Подобно заряду, разряд конденсатора происходит также по экспоненте, только теперь она убывает: u( t ) = U∙ е -(t/τ).

Генераторы импульсов могут строиться как на использовании фазы заряда, так и фазы разряда конденсатора.

При любом способе управления длительностью (для обеспечения пропорциональности между варьируемым параметром и длительностью получаемых импульсов) необходимо использовать как можно более линейный участок кривой, т. е. самое начало экспоненты. Так как обычно имеются серьезные аргументы в пользу выбора значительной величины напряжения порога, необходимо использовать либо цепи с большими постоянными времени, либо увеличивать напряжения, питающие зарядно-разрядные цепи.

Последнее достигается применением на стадии формирования импульса режима перезаряда конденсатора. В самом деле, если конденсатор предварительно зарядить до напряжения U (рис. 2.2, а ), а затем, поменяв местами его выводы, подключить к этому же источнику, то перезаряд будет происходить под действием удвоенного напряжения (рис. 2.2, б , кривая 2 ). Изложенные соображения полезно помнить при рассмотрении принципов действия конкретных формирователей, описанных ниже.

Рис. 2.2. Перезаряд конденсатора: а— заряд, б— перезаряд

И, в заключение, еще об одной функции конденсатора: обладая даже незначительной емкостью, он способен практически без изменения передавать через себя скачки напряжения. Механизм этого явления поясняется рис. 2.3.

Рис. 2.3. Передача конденсатором скачков напряжения

Если к входу изображенной цепи достаточно долго приложено напряжение U 0, то за счет зарядного тока I конденсатор, через время, равное 3 τ , зарядится до этого напряжения.

Протекание тока через конденсатор и резистор прекратится, и выходное напряжение будет равно нулю. Если теперь входное напряжение скачком увеличится (уменьшится) на величину Δ U (момент I ,), то возникнет ток, заряжающий конденсатор до нового значения U 0+ Δ U . В первый момент этот ток максимален и, протекая через резистор R , создаст на выходе точно такой же скачок напряжения Δ U (рис. 2.3).