Генераторы линейно изменяющегося напряжения широко применяются в экспериментальной практике для временнóй развертки каких-либо изучаемых процессов. От таких генераторов требуется временнáя и температурная стабильность характеристик, таких как частота, линейность и амплитуда.
Недавно нам потребовался такой генератор для тестера солнечных панелей. Тестер солнечных панелей должен принудительно и линейно изменять напряжение на выходе панелей, измеряя генерируемую мощность для фиксации точки максимальной мощности. Генератор должен иметь как нарастающее, так и спадающее напряжение. Нижний уровень напряжения «пилы» должен был стремиться к нулю, верхний составлять 2.5 В.
Получение линейно нарастающего и спадающего напряжения, изменяющегося от нескольких милливольт до нужного значения, при использовании однополярного питания является нетривиальной задачей. Стандартным решением является использование операционных усилителей «rail-to-rail» (RRO). Мы же воспользовались новым знанием, полученным из [1]. Результат представлен на Рисунке 1.
 | ||
| Рисунок 1. | Генератор линейно изменяющегося напряжения. | |
В качестве задающего генератора линейного пилообразного напряжения использована замечательная микросхема TL494P (DA1), широко применяемая при конструировании источников питания. Один из операционных усилителей ошибки этой микросхемы используется в качестве буферного повторителя пилообразного сигнала. Выходное напряжение высокостабильного источника +5 В, который входит в состав этой микросхемы, используется в качестве опорного для ручного режима тестирования солнечной панели.
Дополнительным преимуществом является возможность использования выходных транзисторов микросхемы для формирования синхроимпульсов запуска развертки осциллографа.
Минимальный уровень пилообразного напряжения, генерируемого этой микросхемой, составляет примерно 0.7 В. Для его подтяжки к нулю используется операционный усилитель А1-1 в дифференциальном включении, нагруженный на генератор тока, реализованный на транзисторах VT1,VT2. Это позволило получить на его выходе линейно нарастающее напряжение с минимальным значением 10 мВ. Это значение устанавливается потенциометром R5. Для получения линейно падающего напряжения сигнал с выхода А1-1 инвертируется ОУ А1-2, включенным аналогичным образом. Близкий к нулю уровень сигнала на его выходе обеспечивается регулировкой потенциометра R16. Линейно изменяющиеся напряжения с выходов усилителей А1-1 и А1-2 подаются на входы переключателя SW1. Туда же подается опорное напряжение от микросхемы DA1.
Резистором R13 устанавливается напряжение, равное амплитудному значению линейно изменяющегося напряжения 2.5 В.
C указанными на схеме номиналами резистора R1 и конденсатора C1 частота генератора изменяется от 0.7 до 16 Гц. Однако диапазон частот линейно изменяющихся напряжений ограничивается только частотными свойствами применяемых операционных усилителей.