Тригери Шмітта, або несиметричні тригери на біполярних транзисторах з емітерний зв’язком, можуть бути використані для створення простих широкодіапазонних генераторів імпульсів (рис. 7.1 – 7.4). Для перетворення тригера Шмітта в генератор досить з’єднати його вхід через резистор з виходом, а між входом тригера і загальною шиною або шиною живлення включити конденсатор [Рл 6/98-33].

Рис. 7.1

Резистивний дільник, до середньої точки якого підключений емітер вхідного транзистора, і Времязадающая RC-ланцюг, утворена додатковими навісними елементами, і перетворююча тригер в генератор імпульсів, складають бруківку схему. У діагональ моста включений керуючий р-п перехід транзистора VT1. Спочатку конденсатор С1 розряджений, транзистор VT1 закритий, VT2 – відкритий. Як тільки напруга на конденсаторі в процесі його заряду перевищить напругу на середній точці резистивного дільника на частки вольта, вхідний транзистор VT1 відкривається, a VT2 – закривається. Резистивний дільник знеструмлюється, времязадающій конденсатор С1 розряджається. В результаті розряду конденсатора С1 транзистор VT1 знову закривається і відкриває транзистор VT2, після чого процес повторюється знову і знову.

Частоту генератора (рис. 7.1) визначає ємність конденсатора С1. Змінний резистор R5 дозволяє здійснювати більш ніж десятикратне зміна частоти. Світлодіод HL1 призначений для візуального контролю перебудови частоти: на початку діапазону яскравість світіння максимальна, в кінці – мінімальна. При напрузі живлення 9 В генератор виробляє частоту 3 … 30 Гц. Споживаний ток (або струм через індикатор HL1) складає 2 … 20 мА.

Рис. 7.2

Генератори імпульсів (рис. 7.2, 7.3) при напрузі живлення 9 В працюють в області частот 0,8 … 10 кГц і 0,35 … 2,8 кГц, відповідно. Генератор (рис. 7.2) управляється зміною співвідношення резистивних плечей дільника напруги (резистори R4 – R6, права половина мостової схеми). Управління режимом роботи генератора (рис. 7.3) здійснюється ланцюжком резисторів R2 – R4, що регулюють зарядно-розрядні процеси в лівій половині мостової схеми. Забігаючи наперед важливо зауважити що ісползуя тригер схема може бути виконана як на транзисторах так і на мікросхемі, далі ви в етоу переконаєтеся.

Частоту періодичних сигналів зазвичай вимірюють аналоговими або цифровими вимірювальними приладами. У пристрої (рис. 7.4) використаний цветодінаміческій спосіб індикації частоти генерованих коливань. Частоту генерації можна змінювати в широких межах перемиканням конденсаторів С1 – С4. Потенціометр R4 забезпечує двадцятикратну перекриття частоти всередині діапазону. На різнокольорових світлодіодах HL1 (зелений) і HL2 (червоний) виконаний індикатор частоти.

Рис. 7.3

Рис. 7.4

Світлодіоди встановлені під загальним светосуммірующім екраном. Плавна зміна частоти роботи генератора викликає перерозподіл струмів між світловипромінюючі діоди. Відповідно, змінюється яскравість світіння світлодіодів і їх сумарна забарвлення від зеленого свічення (початок діапазону) до червоного (кінець діапазону). Можливе застосування двоколірного світлодіода. Генератор перекриває піддіапазони частот: 0,7 … 14 Гц; 7 … 140 Гц; 70. .. 1400 Гц; 0,7 … 14 кГц.

Для визначення частоти генерації за кольором світіння використовують принцип «лакмусового паперу»: поряд з светосумми-ючий екраном наклеюють смужку кольорового спектру, в межах якого змінюється колір світіння індикатора. На цю смужку наносять поділки, відповідні значенням частот генерації.

До підсилювачам класу D відносять підсилювачі, у яких вхідний аналоговий сигнал перетворюється в цифрову форму, а у вихідному каскаді здійснюється зворотне перетворення.

Для реалізації такого роду підсилювачів використовують два способи перетворення початкового аналогового сигналу в цифровий – це широтно-імпульсна (ШІМ) і частотно-імпульсна модуляція (ЧІМ).

У першому випадку ширина синтезованих імпульсних сигналів пропорційна амплітуді вхідного аналогового сигналу, у другому – змінюваною величиною є частота імпульсів. В якому з варіантів підсилювачів на його виході (гучномовці) імпульсний сигнал знову перетвориться в аналоговий.

Незаперечною гідністю підсилювачів класу D є високий ККД, деколи досягає 98 … 99%, настільки ж істотним недоліком – підвищений коефіцієнт нелінійних спотворень, обумовлений неідеальної процесів прямого і зворотного перетворень сигналів.

На рис. 7.5 наведена схема підсилювача класу D [Рл 12/99-17]. Він виконаний на основі ШІМ-керованого мультивібратора на аналогових ключах мікросхеми DA1 типу К561КТЗ [Е 22/88-66] і компаратора DA2 типу KS54CA3. Управління шириною генеруються імпульсів здійснюється за рахунок зміни опору каналу стік – витік польового транзистора VT1. Вихідний сигнал мультивібратора поступає безпосередньо на інвертується вхід компаратора DA2 і на неїн-вертірующій вхід через діод-резистивних ланцюжок VD1, R5.

Навантаженням підсилювача є гучномовець Ва1 з опором 8 Ом. Паралельно гучномовцю включений конденсатор С2 для шунтування високочастотних складових. При використанні більш високоомний навантаження величину цієї ємності слід пропорційно зменшити.

Струм, споживаний пристроєм в режимі мовчання, становить 2 мА. При наявності вхідного сигналу амплітудою 0,5 … 0,7 В споживаний пристроєм струм зростає до 50 мА (навантаження на виході – Телефонний капсуль ТК-67, ТМ-2В) і до 110 мА (навантаження на виході – гучномовець з опором 8 Ом).

Рис. 7.5

Рис. 7.6

Налаштування підсилювача зводиться до досягнення мінімальних спотворень підбором резистора R2. Невикористані ключі мікросхеми DA1.3, DA1.4 можна застосувати для другого звукового каналу (Стереофонія).

На рис. 7.6, 7.7 наведені схеми підсилювачів класу D, що використовують інший спосіб перетворення [Рл 12/99-17]. З мультивібратора DA1.1, DA1.2 знімається пилкоподібний сигнал регульованою ширини. Компаратор виконаний на ключі DA1.3. Опір замкнутого ключа становить десятки, сотні Ом,

що набагато нижче опору Вимкнути! нного ключа. Оскільки тривалість пилоподібного сигналу визначається амплітудою вхідного сигналу, тривалість пряь еугольних імпульсів, сформованих в ланцюзі навантаження, опинимося пропорційної амплітуді вхідних сигналів. Середнє зна1 ение струму в навантаженні, розмірне тривалості імпульсів імп / льсних сигналів, буде в підсумку відповідати вхідному ана / .оговому сигналу, посиленого по потужності.

Високочастотна складова струму шунтируется конденсатором С2. Рівень паразитного БЧ-сигналу в ланцюзі навантаження можна додатково послабити за рахунок включення послідовно з телефонним капсулем (гучномовцем) дроселя індуктивністю близько 10 мГн. Пристрій споживає при напрузі живлення 5 … 9 Б з навантаженням 7 … 10 мА, а без навантаження – 0,7 мА.

Рис. 7.7

На рис. 7.7 показаний варіант схеми вихідного каскаду підсилювача на транзисторі VT3 з низькоомний навантаженням з управлінням ключем DA1.3. ККД підсилювача залежить від співвідношення опорів навантаження і відкритого ключа. Підсилювач досить економічний і споживає від джерела живлення струм в режимі мовчання 1,1 мА, а в режимі максимальної гучності – 22 мА.

Генератор пачок імпульсів – таймер (рис. 7.8) виконаний на мікросхемі DA1 типу К561КТЗ: на елементах мікросхеми DA1.1 і DA1.2 зібраний мультівібратор з регульованим (потенціометр R3) періодом / частотою проходження імпульсів; на елементі DA1.4 виконаний таймер (запуск кнопкою SB1, завдання експозиції – потенціометром R6) [Рл 7/98-23]. Транзисторний комутатор VT1, керований елементами DA1.3 і DA1.4 і перемикачем SA1, дозволяє включати і вимикати навантаження в ланцюзі його колектора. Струм навантаження може доходити до 50 мА.

Рис. 7.8

Рис. 7.9

Генератор імпульсів (рис. 7.9) виконаний на KTWO/7-ком-мутаторе – елементах DA1.1, DA1.2 мікросхеми К561КТЗ [Рл 6/99-39]. При включенні генератора обидва ключові елементи мікросхеми розімкнуті. Конденсатор С2 через резистор R5 заряджається до напруги, при якому ключ DA1.1 замикається. На резистивний дільник R1 – R3 подається напруга живлення; конденсатор С1 заряджається через ланцюг з резисторів R4, R3 і частина потенціометра R2. Коли напруга на позитивній обкладки конденсатора С1 досягне напруги включення ключа DA1.2, станеться розряд обох конденсаторів, і процес їх заряду – розряду буде періодично повторюватися.

Потенціометр R2 дозволяє змінювати величину «стартового» напруги для заряду конденсатора С1 і, отже, частоту генеруючих імпульсів в межах від одиниць до десятків Гц. Опір навантаження або індикатор роботи генератора, наприклад, світлодіод з струмообмежувальним резистор 330 Ом, підключається паралельно резистора R1 – R3.

Пристрій можна використовувати як генератора, керованого напругою. Для цього замість напруги живлення підключається керуюча напруга величиною від 4 … 5 В до 15 В. З пониженням живлячої напруги частота генеруються імпульсів зростає.

На невикористовуваних елементах мікросхеми – DA1.3 і DA1.4 може бути зібраний другий генератор імпульсів, наприклад, за схемою, зображеною на рис. 7.10.

Рис. 7.10

Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік