Генераторы импульсных сигналов

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 14Следующая ⇒

Наибольшее распространение получили генераторы прямоугольных и линейно изменяющихся импульсов напряжения. Режимы работы импульсного генератора:

· автоколебательный – непрерывное формирование импульсов без внешнего воздействия;

· ждущий – формирование импульса по внешнему запускающему сигналу;

· синхронизации – генерирование импульсов с частотой кратной частоте тактового сигнала.

Рассмотрим работу генератора прямоугольных импульсов на основе усилителя, положительная обратная связь в котором обеспечивает возникновение в схеме электрических колебаний. Генератор прямоугольных импульсов с двумя временно устойчивыми состояниями (квазиравновесия) называют мультивибратором. Автоколебательный мультивибратор на операционном усилителе представлен на
рис. 3.20.

Делитель напряжения R₂-R₃, входящий в цепь ПОС, обеспечивает неизменное напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Емкость С, входящая в цепь отрицательной обратной связи, обеспечивает изменяющееся с постоянной времени напряжение на инвертирующем входе ОУ. Под влиянием положительной и отрицательной обратных связей в мультивибраторе устанавливается режимавтоколебаний.

Электрические процессы в автоколебательном мультивибраторе рассмотрим, начиная с напряжения , когда конденсатор заряжается через сопротивление и напряжение на инвертирующем входе усилителя экспоненциально возрастает, стремясь к выходному напряжению (рис. 3.21).

Напряжение на неинвертирующем входе ОУ постоянно, составляет часть напряжения и равно напряжению нижнего плеча делителя:

, (3.68)

где – коэффициент передачи делителя.

Входное напряжение ОУ, определяемое разностным напряжением , велико. При большом входном напряжении рабочая точка на передаточной характеристике усилителя расположена на участке насыщения, усиление сигнала отсутствует, и ПОС не действует (см. рис. 1.29).

При конденсатор С заряжается, напряжение на инвертирующем входе растет, а разностное напряжение убывает. В результате уменьшения разностного напряжения рабочая точка попадает на наклонную часть передаточной характеристики с большим коэффициентом усиления и начинает действовать ПОС. Выходное напряжение ОУ получает отрицательное приращение. Через делитель R₂-R₃ выходное напряжение с отрицательным приращением подается на неинвертирующий вход и усиливается ОУ. Усиленное выходное напряжение с отрицательным приращением снова поступает на неинвертирующий вход, снова усиливается ОУ и т. д. Под действием ПОС схема лавинообразно опрокидывается.

В результате опрокидывания схемы при значения напряжений на выходе ОУ и на неинвертирующем входе скачкообразно изменяются на противоположные. Емкостное напряжение инерционно и за время опрокидывания схемы измениться не может. Разностное напряжение на входе мультивибратора снова оказывается большим, усиление сигнала отсутствует, и ПОС не действует.

После опрокидывания схемы при конденсатор разряжается через сопротивление с той же постоянной времени . Напряжение на инвертирующем входе экспоненциально убывает, стремясь к . По мере разряда конденсатора разностное напряжение так же уменьшается. В результате уменьшения входного напряжения ОУ рабочая точка на характеристике усилителя снова попадает на участок усиления. На участке усиления разностное напряжение мало, коэффициент усиления велик и действует ПОС. При происходит очередное опрокидывание схемы. Значения напряжений на выходе ОУ и на неинвертирующем входе скачком изменяются на положительные и конденсатор С снова начинает заряжаться через сопротивление и т. д.

Рассмотренный мультивибратор является симметричным и формирует прямоугольные импульсы со скважностью . Для увеличения скважности используют несимметричный мультивибратор с разделенными цепями заряда и разряда конденсатора (рис. 3.22). Конденсатор С быстро заряжается через последовательно соединенные диод и малое сопротивление и медленно разряжается через большое сопротивление и диод .

В автоколебательном режиме схема за период опрокидывается два раза. Это происходит в моменты равенства нулю разностного напряжения . Для обеспечения ждущего режима нужно исключить одно самостоятельное опрокидывание схемы. Этого можно добиться, зашунтировав конденсатор в цепи ООС диодом
(рис. 3.23).

В отсутствии внешнего запускающего сигнала схема находится в состоянии устойчивого равновесия. С выхода усилителя снимается отрицательное напряжение , при этом диод открыт и шунтирует конденсатор . Напряжение на инвертирующем входе , тогда как напряжение на неинвертирующем входе велико

, (3.69)

где .

Разностное напряжение значительно, усиления сигнала нет, и ПОС не действует. Схема находится в состоянии устойчивого равновесия.

Выход из ждущего режима осуществляется запускающим импульсом, который поступает в цепь запуска, состоящую из элементов , , . Импульс достаточно большой амплитуды выводит рабочую точку усилителя на наклонный участок передаточной характеристики с большим коэффциентом усиления. Под влиянием ПОС происходит прямое опрокидывание схемы, при этом выходное напряжение и напряжение на неинвертирущем входе ОУ

(3.70)

меняют знак на положительный. Обратное напряжение закрывает диоды и . Разделительный диод исключает влияние отрицательных перепадов напряжения предыдущего каскада на работу схемы.

После опрокидывания схемы запускающим импульсом мультивибратор переходит в состояние квазиравновесия, при этом конденсатор заряжается через резистор (рис. 3.24). По мере заряда конденсатора разностное напряжение убывает и рабочая точка ОУ смещается в сторону области усиления передаточной характеристики.

При попадании рабочей точки на наклонный участок характеристики включается ПОС и так же, как и в автоколебательном режиме, происходит обратное опрокидывание схемы и мультивибратор переходит в состояние устойчивого равновесия. Выходное напряжение меняет знак и разностное напряжение опять оказывается большим.

За стадией обратного опрокидывания наступает стадия восстановления, в течение которой конденсатор разряжается. При достижении напряжения открывается диод и шунтирует конденсатор , обеспечивая режим ожидания следующего запускающего импульса.

С приходом запускающего импульса процессы повторяются в той же последовательности. Мультивибратор с одним состоянием устойчивого равновесия и вторым состоянием квазиравновесия работает в ждущем режиме и называется одновибратором.

Контрольные вопросы

28. Как осуществляют усиление электрических сигналов?

29. Как классифицируют усилители?

30. Назовите основные параметры усилителя.

31. Как определяют коэффициент усиления в децибелах?

32. Как классифицируют обратную связь?

33. Что такое глубина обратной связи?

34. В чем отличие обратной связи по напряжению от параллельной обратной связи?

35. Как влияют виды обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя?

36. Что такое режим покоя?

37. Как определяют положение рабочей точки на коллекторных характеристиках транзистора?

38. Как определяют положение рабочей точки на входных характеристиках транзистора?

39. В чем отличие схемы с фиксированным током базы от схемы с эмиттерной стабилизацией?

40. В чем сущность эмиттерной стабилизации усилительного каскада?

41. Как осуществляется коллекторная стабилизация?

42. В чем различие режимов работы усилительного каскада?

43. Каково назначение конденсаторов в схеме усилительного каскада с общим эмиттером?

44. Чем вызваны частотные искажения усилительного каскада?

45. Как определяют начальный ток эмиттера в схеме усилительного каскада с ОЭ?

46. От чего зависит коэффициент усиления K_U каскада с общим эмиттером?

47. Какими величинами определяется выходное сопротивление усилительного каскада в схеме с ОЭ?

48. Чем обусловлены нелинейные искажения усилителя?

49. Что такое операционный усилитель?

50. Какие допущения применяют для ОУ?

51. В чем схемное различие инвертирующего и неинвертирующего усилителей на ОУ?

52. Какие виды связи реализованы в повторителе напряжения на ОУ?

53. В чем состоят основные особенности и свойства усилителя мощности?

54. По каким признакам классифицируют генераторы гармонических колебаний?

55. В чем состоит физический смысл баланса фаз автогенератора?

56. В каком случае автогенератор превращается в генератор сигналов сложной формы?

57. Назовите режимы работы генератора импульсных сигналов.

58. Как изменяются напряжения на входах ОУ автоколебательного мультивибратора?

59. Что нужно сделать, чтобы перевести ждущий мультивибратор в несимметричный режим работы?

60. В чем отличие ждущего режима работы мультивибратора от автоколебательного?

61. Каково назначение конденсаторов в схеме ждущего мультивибратора на ОУ?

4. Цифровая электроника

Импульсный режим работы

Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 510; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!