Симметричный мультивибратор на ОУ
Основой схемы мультивибратора (рис. 9.3, а) служит компаратор на ОУ с положительной обратной связью. Автоколебательный режим работы создается за счет подключения к инвертирующему входу времязадающей цепи из конденсатора С и резистора R. Принцип действия схемы иллюстрируют временные диаграммы, приведенные на рис. 9.3, б.
Допустим, что перед включением питания конденсатор С разряжен то нуля, и тогда после включения питания на выходе ОУ установится, например, максимальное положительное напряжение U+вых.max, поддерживаемое действием положительной обратной связи с выхода ОУ на прямой вход через резистор R1. Это напряжение поступает на цепочку RC, создавая ток заряда конденсатора С. Напряжение UC на конденсаторе, подключенном к инвертирующему входу ОУ, начинает увеличиваться. На прямой вход ОУ поступает напряжение UR2 с делителя R1, R2, подключенного к выходу ОУ. Когда напряжение UC на конденсаторе С чуть превысит напряжения на UR2 на делителе R1, R2 (это соответствует состоянию на входах ОУ Uпр - Uинв < 0), ОУ перейдет в состояние с максимальным отрицательным выходным напряжением U-вых.max. Одновременно с этим напряжение UR2 на делителе R1, R2 изменит свой знак на противоположный.
С этого момента начинается перезаряд конденсатора С в обратном направлении, так как на цепочку RC поступает уже отрицательное напряжение с выхода ОУ. Напряжение на конденсаторе UC уменьшается и когда оно станет чуть меньше напряжения UR2 (что соответствует состоянию на входах ОУ Uпр - Uинв > 0), ОУ возвратится в состояние с максимальным положительным напряжением U+вых.max. Далее процессы в схеме повторяются.
|
|
|
Частота следования импульсов симметричного мультивибратора
f = 1/Т = 1/(tи + tп) = 1/2tи.
Время tи можно определить по длительности перезаряда конденсатора С в цепи с резистором R и напряжением, меняющимся от -UR2 до +UR2
tи = RC ln(1 + 2R2/(R2+R1))= RC ln((1+e)/(1-e)).
Таким образом, частота выходных импульсов мультивибратора зависит от постоянной времени t = RC времязадающей цепи и коэффициента передачи цепи положительной обратной связи e = R2/(R1+R2).
Ждущий мультивибратор (одновибратор) на ОУ
Одновибраторы предназначены для формирования прямоугольного импульса требуемой длительности при воздействии на входе схемы короткого запускающего импульса. Одновибраторы имеют два устойчивых состояния, одно из которых устойчивое (режим ожидания), а второе – неустойчивое. Неустойчивое состояние наступает с приходом входного запускающего импульса. Оно продолжается некоторое время, определяемое задающей цепью, после чего одновибратор возвращается в исходное устойчивое состояние. Выходной импульс формируется в результате следования одного за другим двух тактов переключения схемы.
|
|
|
На рис. 9.4, а приведена наиболее распространенная схема одновибратора на ОУ, на рис. 9.4, б – временные диаграммы его работы.
Основой схемы одновибратора служит схема мультивибратора рис. 9.3, а, в которой для создания ждущего режима работы параллельно конденсатору С подключен диод VD1. Для запуска одновибратора предназначена цепочка С1, R3, VD2. Цепочка С1, R3 дифференцирует (укорачивает) входной импульс, а диод VD2 выделяет положительную составляющую продифференцированного импульса.
В исходном состоянии напряжение на выходе ОУ равно U-вых.max, что определяется напряжением положительной обратной связи, поступающим на прямой вход ОУ с делителя R1, R2. Напряжение на инвертирующем входе, равное падению напряжения на диоде VD1 от протекания прямого тока по цепи c резистором R, близко к нулю.
 |
Входной импульс в момент времени t1 переводит ОУ в состояние U+вых.max. На прямой вход ОУ поступает положительное напряжение UR2 с делителя R1, R2, удерживающее его в этом состоянии. Выходное напряжение положительной полярности вызывает процесс заряда конденсатора С в цепи с резистором R. Когда напряжение UC в момент времени t2 становится чуть больше, чем UR2, ОУ возвращается в исходное состояние с выходным напряжением U-вых.max.
|
|
|
После момента времени t2 в схеме наступает процесс восстановления исходного напряжения на конденсаторе UC = 0, который обусловливается изменившейся полярностью напряжения на выходе ОУ. Процесс восстановления заканчивается в момент t2 тем, что напряжение на конденсаторе достигает напряжения отпирания диода VD1.
Длительность импульса, формируемого одновибратором, равна
tи = RC ln (1 + R2/R1).
Время восстановления напряжения (t2- t3) на конденсаторе С определяется выражением
tвосст = RC ln [(2R2 + R1)/(R1 + R2)]= RC ln (1 + R2/(R1 + R2)).
Из приведенных выражений видно, что tи > tвосст. Это является одним из достоинств схемы, так как процесс восстановления исходного состояния схемы должен быть завершен к приходу очередного запускающего импульса.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 2660; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!