Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

14.2. FESZÜLTSÉGGEL VEZÉRELHETŐ RELAXÁCIÓS OSZCILLÁTOROK 313
u be
u ki
u ki
U M
U L U H
U m
u be
U
I(U)
u C (t)
C
K
I 0
Hiszterézises
komparátor
14.2. ábra. A hiszterézises komparátorral és egyirányú vezérelt áramgenerátorral felépített relaxációs
oszcillátor kapcsolási rajza.
A hiszterézises komparátorral és egyirányú vezérelt áramgenerátorral felépített, vezérelhető relaxációs
oszcillátor kapcsolási rajza a 14.2. ábrán látható.
A kapcsolás működését az alábbiakkal lehet jellemezni:
– A kapcsolásban a C kondenzátort két áramgenerátor áramának a különbsége tölti. Az
I(U) > 0 áramú áramgenerátor árama az U vezérlő feszültséggel változtatható, míg az
I 0 > 0 áramú áramgenerátor árama állandó, de az a K kapcsoló állapotától függően hol a
kondenzátort tölti, hol pedig a föld felé folyik el.
– Tegyük fel az első lépésben, hogy a hiszterézises komparátor kimenetén azU kim alacsony
feszültség jelenik meg, ami a K kapcsolót a földre zárja, ezért a C kondenzátort csak az
I(U) áram tölti, így a kondenzátor feszültsége nő.
– Ha a kondenzátor u c (t) feszültsége eléri az U H felső küszöbfeszültséget (a hiszterézis
tartomány felső határát), akkor a hiszterézises komparátor állapotot vált, és a kimenetén az
U kiM magas feszültség jelenik meg, ami a K kapcsoló állapotát megváltoztatja, azaz most
az I 0 áramú áramgenerátor árama a C kondenzátorba folyik. Ilyenkor a C kondenzátort
az I(U) − I 0 áram tölti, ami azt jelenti, hogy a I 0 > I(U) feltétel teljesülése esetén a
kondenzátor feszültsége csökken.
– Ha a kondenzátor u c (t) feszültsége eléri az U L alsó küszöbfeszültséget (a hiszterézis tartomány
alsó határát), akkor a hiszterézises komparátor állapotot vált, és a kimenetén ismét
az U kim alacsony feszültség jelenik meg, ami azt jelenti, hogy a rendszer visszajut a kezdeti
állapotba, vagyis a folyamat ciklikusan ismétlődik.
A kapcsolás fent leír működését legjobban a C kondenzátor u c (t) feszültségének időbeli változásával
lehet illusztrálni (lásd a 14.3. ábrát).
A kapcsolás paramétereit az alábbi egyenletekkel számolhatjuk. A működés első fázisában a
kondenzátort azI(U) áram tölti, ezért aT 1 töltési idő a
T 1 = C(U H −U L )
I(U)
= C∆U
I(U) , ∆U = U H −U L (14.3)
kifejezéssel határozható meg. Hasonló módon a működés második fázisában a kondenzátort az
I(U)−I 0 áram "tölti", és ha I 0 > I(U), akkor a kondenzátor feszültsége csökken. Ebből a T 2
kisütési időre a
T 2 = C(U H −U L )
I 0 −I(U)
= C∆U
I 0 −I(U) , I 0 > I(U) (14.4)