Tento typ generátorů pracuje na principu tvarování časového průběhu napětí pocházejícího z jiného zdroje (oscilátoru nebo generátoru) tj. k funkci potřebuje externí zdroj. Přesnost a stabilita parametrů závisí na přesnosti a stabilitě vstupního napětí. Dalším vlivem je princip funkce tvarovacího obvodu.
| Zdrojem vstupního napětí může být krystalem řízení oscilátor a pak je přesnost a stabilita velmi vysoká. |
Generování obdélníkového napětí
Nejčastějším případem je úprava harmonického (sinusového) napětí generovaného přesným a stabilním krystalovým oscilátorem. Pro převod se používá komparátor.
Komparátor
Komparátor je obvod, který změní svůj stav, jestliže vstupní napětí dosáhne určité (referenční) úrovně. Touto úrovní může být i nulové napětí tj. zem.
Jako komparátor je možné použít operační zesilovač bez záporné zpětné vazby. Díky obrovskému napěťovému zesílení operačního zesilovače naprázdno se výstup nachází v saturaci:
-
U+ > U-: kladná saturace,
-
U+ < U-: záporná saturace.
Na jeden ze vstupů je přivedeno konstantní referenční napětí a může se jednat o nulovou hodnotu tj. vstup bude připojen na zem. Na druhý ze vstupů je přivedeno harmonické (sinusové) napětí z přesného a stabilního krystalového oscilátoru. Výstupní napětí je buď v kladné nebo v záporné saturaci podle zapojení.
Neinvertující komparátor: referenční napětí (nebo zem) je připojeno na vstup "-".
Invertující komparátor: referenční napětí (nebo zem) je připojeno na vstup "+".
| Velikostí referenčního napětí lze nastavovat střídu průběhu. V případě, že je referenční napětí je nula (zem), tak je střída 1:1. |
Schmittův komparátor (s hysterezí)
Nejčastěji se ve funkci komparátoru používá Schmittův klopný obvod, který má hysterezi.
Hystereze vytváří dvě úrovně napětí, na kterých komparátor přepíná. Jedna úroveň při vzestupu, druhá při poklesu napětí.
Také operační zesilovač lze zapojit jako komparátor s hysterezí - je vytvořena kladná zpětná (rezistorová) vazba.
| Hystereze zabraňuje vzniku zákmitů výstupního signálu v okolí přepínací úrovně. |
Generování trojúhelníkového/pilového napětí
Trojúhelníkové a pilové napětí v časovém průběhu obsahuje "šikmé" části, které se nejčastěji vyrábí z obdélníkového napětí. Základním principem je integrace obdélníkového napětí, která se technicky provede pomocí nabíjením kondenzátoru konstantním proudem.
Okamžité napětí na kondenzátoru uC(t) závisí na aktuální velikosti náboje q(t).
\$u_C(t) = (q(t))/C = 1/C int_0^t i(tau)d tau\$
Určitý integrál představuje celkový nahromaděný náboj od času 0 do času t.
Integrací konstanty (vodorovné části obdélníkového průběhu) je lineární funkce tedy přímka se sklonem daným velikostí konstanty (vstupního napětí).
Integrátor s OZ
Vstupní napětí Vin je pomocí vstupního rezistoru R převedeno na proud, kterým je nabíjen kondenzátor C.
Protože se jedná o invertující zapojení jsou sklony "opačně" tj. pro kladné vstupní napětí výstupní napětí klesá a naopak.
Integrační článek (nedokonalá integrace)
Pokud nepožadujeme dokonalý tvar lze použít "běžný" integrační článek (nabíjení C přes R).
Napětí na jeho výstupu nejsou ideální přímky, ale pokud má obvod dostatečně velkou časovou konstantu v porovnání s periodou obdélníkového napětí τ >> T, tak je časový průběh velmi podobné trojúhelníkovému.
Generování pilovitého napětí
Pilovité napětí lze chápat jako nesymetrické trojúhelníkové napětí - pomalé nabíjení a rychlé vybití (nebo obráceně). A tímto způsobem je možné jej i vyrábět z obdélníkového napětí, které také musí být nesymetrické (vysoký nebo nízký činitel plnění).
Generování jehlového napětí
Jehlové napětí je možné z obdélníkového napětí získat derivačním článkem.
