Relaxációs generátor
A relaxációs generátor működésének alapelve a fizikai rendszer viselkedése, amely az egyensúly megszakadása után visszatér egyensúlyba. Ez azt jelenti, hogy a dinamikus rendszer generátor formájában folyamatosan elszivárog a belső energiáját. Általában a rendszer visszatér a természetes egyensúlyához, azonban minden egyes alkalommal, amikor elér egy bizonyos küszöböt, amely elég közel van az egyensúlyi állapothoz, a működési mechanizmus további energiát biztosít. Így a generátor viselkedését az energia disszipáció hosszú időszaka jellemzi, amelyet rövid impulzusok követnek. A rezgések időtartama függ attól az időtartamtól, amely ahhoz szükséges, hogy a rendszer megnyugodjon, miután zavart állapotban volt az a küszöbérték, amelyen a következő zavar keletkezik.
végrehajtás
Számos elektronikus relaxációs generátor tárolja az energiát a kondenzátorban, majd időnként eloszlatja ezt az energiát, ami oszcillációt eredményez. Például egy kondenzátort feltölthetünk addig, amíg a feszültség eléri egy bizonyos küszöbfeszültséget, amely elég közel van a tápfeszültséghez. Ezen a ponton a kondenzátor gyorsan kisüthető (például rövidre zárva). Ezenkívül minden alkalommal, amikor a kondenzátor eléri a küszöböt, a töltőforrás feszültsége átkapcsolható a pozitívról a negatívra, vagy fordítva. Minden ilyen kapacitív relaxációs generátor esetében az oszcillációs periódus a kondenzátor kisülési sebességétől függ. E kétfajta relaxációs generátor megvalósítását az alábbiakban vizsgáljuk, de a relaxációs generátoroknak nem feltétlenül elektronikusaknak kell lenniük. Minden olyan oszcillátort, amelynek oszcillációját olyan rendszer vezette, amely szinte mindig eloszlatja az energiát, egy relaxációs generátornak nevezhető.
Pearson-Anson Relaxációs Generátor
Ez a generátor lehet végrehajtani kapacitív vagy rezisztív-kapacitív integráló áramkört, feszültség egy egyenáramú forrás vagy egy feszültség, és egy olyan küszöbértéket eszköz hiszterézis (neon lámpa, egy thyratron, vagy dynistor Unijunction tranzisztor) párhuzamosan kapcsolt kondenzátorral. A kondenzátor feltöltődik egy feszültségforrás, ami miatt a feszültség emelkedik rajta. Threshold készülék nem vezető, amíg a kondenzátor feszültsége eléri a kapcsolási küszöböt. Amint a kapcsolási küszöb elérésekor küszöbértéket vezetési eszköz emelkedik lavina miatt a benne rejlő pozitív visszajelzés, ahol egy kondenzátor gyorsan lemerül. Amikor a kondenzátor feszültség bizonyos alsó küszöb, a készülék beszünteti az aktuális és a kondenzátor elkezd tölteni, majd ismét a ciklus ismétlődik a végtelenségig.
1. ábra. A Pearson-Anson relaxációs generátor tipikus rendszere
Ha a küszöbelem egy neon lámpa, akkor az áramkör villanyrezgést ad a kondenzátor minden kisülése esetén is. A neonlámpával kapcsolatos példa a Pearson-Anson-effektust leíró klasszikus rendszerben az 1. ábrán látható. A kisütési időtartam növelhető úgy, hogy egy soros ellenállást csatlakoztat a küszöbelemhez. A két ellenállás egy feszültségelosztót képez, ezért a kiegészítő ellenállásnak kellően alacsony ellenállással kell rendelkeznie ahhoz, hogy a neon lámpa elérje az alsó kapcsolási küszöböt.
Amikor egy neon lámpát vagy egy tiratront használnak a ravasztoként, akkor a kondenzátor kisülési áramának korlátozása érdekében gyakran hozzá kell adni egy második ellenállást több száz ohmhoz. Ez megakadályozza a neon lámpa elektródák bevonását, és védi a thyratronokat az elektródákon áthaladó nagy áram áthaladása következtében.
A generátor alternatív megvalósítása az 555-ös időzítő használatával (KR1006VI1)
Egy hasonló relaxációs generátort egy 555-ös időzítővel (egy astable módban működtetve) lehet létrehozni, amelyet a fent leírt neon lámpa helyett használnak. Ez azt jelenti, hogy amikor a kondenzátort egy bizonyos értékre feltöltik, az 555-ös időzítőben lévő komparátor átkapcsol, hogy aktiválja a tranzisztorkulcsot, amely a kondenzátort az ellenálláson keresztül a földre áramolja ki. Nagyon gyorsan a kondenzátor feszültsége elég alacsony értékre csökken, majd a kulcs bezáródik, hogy lehetővé tegye a kondenzátor feltöltését.
2. ábra. Belső időzítő szerkezet 555
3. ábra. Az 555-ös időzítő bekapcsolása astable üzemmódban. Kimeneti frekvencia: F = 1 / (0,7 * C * (R1 + 2R2))
Relaxációs generátor a komparátor alapján
Minden alkalommal, amikor a kondenzátor feszültsége eléri a küszöbértékek egyikét, a kondenzátorra alkalmazott feszültség átállítható pozitívról negatívra vagy fordítva. Ez a változat a 4. ábrán látható, komparátoron alapuló relaxációs generátor formájában.
4. ábra. Relaxációs generátor a komparátor alapján
Ez a relaxációs generátor egy hiszterézisgenerátor, amelyet a pozitív visszacsatolás által létrehozott hiszterézis miatt neveztek el. Az a kör, amelyben a hiszterézis kapcsolásának ez a formája valósul meg, Schmitt-triggerként ismert. A trigger maga bistabil multivibrator. Azonban a kiváltó visszajelzés az RC-áramkörrel a kiváltóhoz kapcsolódik, és az áramkör automatikusan működik. Vagyis egy RC áramkör hozzáadásával a hiszterézis bistabil multivibrator egy astable multivibrator-t alakít át.
Általános koncepció
A rendszer egy instabil egyensúlyi, ha a be- és kimenetek a komparátor az körülbelül nulla. A megjelenése a zaj, hogy a termikus vagy elektromágneses, beállítja a komparátor kimenete egy pozitív feszültség (ugyanaz állapítható meg a komparátor kimenete negatív feszültség), pozitív visszajelzést hozza a kimeneti feszültség a telítési feszültség komparátor.
Más szóval, annak a ténynek köszönhető, hogy a komparátor kimenete most egy pozitív feszültségre, nem-invertáló bemenete a komparátor is egy pozitív feszültség, és a feszültség is tovább fog növekedni, mint a kimeneti feszültséget a bemeneti keresztül elválasztó. Egy bizonyos idő elteltével az összehasonlító kimenet eléri a lehető legnagyobb pozitív feszültség, azaz a lépnek telítettség.
A komparátor inverz bemenete és kimenete egy soros csatlakozású RC áramkörön keresztül van összekapcsolva. Emiatt a komparátor invertáló bemeneténél a feszültség aszimptotikusan közelíti meg a komparátor kimeneti feszültségét RC időállandóval. Abban a pillanatban, amikor a fordított bemeneti feszültség nagyobb, mint a nem invertáló bemenet, a komparátor kimeneti feszültsége gyorsan csökken a pozitív visszacsatolás miatt.
Ez azért van, mert a feszültség a nem invertáló bemenete kevesebb, mint a feszültséget az invertáló és olyan mértékben, hogy a kimeneti feszültség folyamatosan csökken, a különbség a bemeneti feszültség egyre negatív. Ismét a feszültséget az invertáló bemenete emelkedik aszimptotikusan a komparátor kimenete és a ciklus ismétlődik meg a feszültséget a nem-invertáló bemenet nagyobb, mint a feszültséget az invertáló bemenete, ezért a rendszer elkezdi generálni
Pihenőgenerátorok gyakorlati alkalmazása
Ezek a generátorok használták az időzítés a korai modellek oszcilloszkópok és televíziók. Ezek variációi áramkört használnak egy stroboszkóp használt garázs és klubok. Az elektronikus vaku beépített változat ezen monostabil áramkör generál fűrészfog impulzus elülső éle, amely feltölti a kondenzátort, és meredeken eső hátsó éle a csatornába, illetve termelő vaku jel vétele után a kioldó gombot. Használata relaxációs oszcillátor beolvasási láncok oszcilloszkóp leállítjuk megjelenése után egy sokkal lineáris áramkör Miller Integrator.