double arrow
Мультивибратор

Мультивибратором – наз. генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы. Мультивибратор является автогенератором и работает без подачи входного сигнала.

Схема мультивибратора показана на рис. 4.18. В этой схеме конденсатор С и резисторы R1,R2 образуют интегрирующую RC-цепь, при заряде конденсатора открыт диод V1,ток проходит через R1, при разряде – открыт V2, ток идет через R2. Источником напряжения Е является выходная цепь ОУ. Компаратор выполнен на ОУ с ПОС через цепь R3,R4. При переключении компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденсатора С, т.е. ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжения заряда и разряда конденсатора, компаратора и ключа.

Рис.4.18..

Работа мультивибратора. Временные диаграммы приведены на рис.4.18. Пусть при t<t1источники питания отключены: Eп=0, -Eп =0. Конденсатор С разряжен и Uc=0. В момент подключим Еп и –Еп. При включении выходное напряжение ОУ будет либо положительное, либо отрицательное (процесс случайный). Допустим, что произошло положительное приращение выходного напряжения. Через цепочку R3,R4 это приращение подается на прямой вход ОУ, усиливается и в свою очередь вызывает приращение ΔU`вых. Процесс развивается лавинообразно, в результате в момент t1 скачком устанавливается Uвых= Uвых.мах.

Начиная с момента t1 конденсатор С заряжается напряжением U=Uвыхюмах через резистор R1 , так как к аноду диода V1 приложено положительное напряжение, постоянная времени τ =R1C . Нарастающее по экспоненте напряжение Uс подается на инвертирующий вход ОУ. На прямой вход ОУ через цепочку ПОС подается напряжение




Uос=UвыхмахR4/(R3+R4)=U0

В момент t=t2 напряжение на конденсаторе Uс достигает значения U0 и происходит срабатывание компаратора. Его переключение протекает лавинообразно (регенеративный процесс)и завершается при Uвых= - Uвыхмах . Напряжение на конденсаторе не может меняться скачком и, начиная с момента t2 происходит перезаряд конденсатора через резистор R2 напряжением U= - Uвых мах с постоянной времени τ=R2С (на диоде прямое напряжение – минус на катоде). Можно отметить, что воздействуя на диод V1и V2 , компаратор осуществляет переключение цепей заряда (V1, R1) и разряда (V2, R2) конденсатора С. При t2<t<t3 напряжение на прямом входе ОУ

Конденсатор С не успевает разрядиться до напряжения –Uвых.мах, так как в момент t3 напряжение на нем достигает значения –U0 и снова происходит регенеративное переключение компаратора, при этом устанавливается Uвых=Uвых.мах, Uос=U0 . Вновь начинается этап заряда конденсатора С через резистор R1. При напряжении на конденсаторе Uс(t4)= U0 происходит очередное срабатывание компаратора.



Установившийся процесс начинается при t=t2 и характеризуется изменением напряжения на конденсаторе от U0 к –U0 и обратно. Интервал t3-t4 определяет длительность импульса tи, длительность паузы tп=t3-t2.

Найдем tи и tп . Для этого воспользуемся анализом схемы заряда конденсатора, проведенным раннее.

Для нахождения рассмотрим заряд конденсатора С от источника E=Uвых.мах с постоянной времени τ=R1C. Процесс начинается при Uс(0)= - U0 (момент t3) и завершается при Uс(tи)=U0. Получим

Учитывая зависимость U0 от Uвыхмах получим

tи=R1Cln(1+2R4/R3)

Интервал паузы tп найдем при рассмотрении перезаряда конденсатора С от источника E= - Uвыхмах с постоянной времени τ=R2C, Uc(0)=U0, Uc(tп) = - U0 . Получим

Период повторения

Tп=tи+tп=(R1+R2)Cln(1+2R4/R3)

Скважность

Q=Tп/tи =(R1+R2)/R1

Отметим, что значения tи, tп,Tп, Q не зависят от параметров ОУ. Это обусловливает высокую стабильность частоты и скважности мультивибратора.4.3.5. 57.Мультивибратор

Мультивибратором – наз. генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы. Мультивибратор является автогенератором и работает без подачи входного сигнала.

Схема мультивибратора показана на рис. 4.18. В этой схеме конденсатор С и резисторы R1,R2 образуют интегрирующую RC-цепь, при заряде конденсатора открыт диод V1,ток проходит через R1, при разряде – открыт V2, ток идет через R2. Источником напряжения Е является выходная цепь ОУ. Компаратор выполнен на ОУ с ПОС через цепь R3,R4. При переключении компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденсатора С, т.е. ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжения заряда и разряда конденсатора, компаратора и ключа.

Рис.4.18..

Работа мультивибратора. Временные диаграммы приведены на рис.4.18. Пусть при t<t1источники питания отключены: Eп=0, -Eп =0. Конденсатор С разряжен и Uc=0. В момент подключим Еп и –Еп. При включении выходное напряжение ОУ будет либо положительное, либо отрицательное (процесс случайный). Допустим, что произошло положительное приращение выходного напряжения. Через цепочку R3,R4 это приращение подается на прямой вход ОУ, усиливается и в свою очередь вызывает приращение ΔU`вых. Процесс развивается лавинообразно, в результате в момент t1 скачком устанавливается Uвых= Uвых.мах.

Начиная с момента t1 конденсатор С заряжается напряжением U=Uвыхюмах через резистор R1 , так как к аноду диода V1 приложено положительное напряжение, постоянная времени τ =R1C . Нарастающее по экспоненте напряжение Uс подается на инвертирующий вход ОУ. На прямой вход ОУ через цепочку ПОС подается напряжение

Uос=UвыхмахR4/(R3+R4)=U0

В момент t=t2 напряжение на конденсаторе Uс достигает значения U0 и происходит срабатывание компаратора. Его переключение протекает лавинообразно (регенеративный процесс)и завершается при Uвых= - Uвыхмах . Напряжение на конденсаторе не может меняться скачком и, начиная с момента t2 происходит перезаряд конденсатора через резистор R2 напряжением U= - Uвых мах с постоянной времени τ=R2С (на диоде прямое напряжение – минус на катоде). Можно отметить, что воздействуя на диод V1и V2 , компаратор осуществляет переключение цепей заряда (V1, R1) и разряда (V2, R2) конденсатора С. При t2<t<t3 напряжение на прямом входе ОУ

Конденсатор С не успевает разрядиться до напряжения –Uвых.мах, так как в момент t3 напряжение на нем достигает значения –U0 и снова происходит регенеративное переключение компаратора, при этом устанавливается Uвых=Uвых.мах, Uос=U0 . Вновь начинается этап заряда конденсатора С через резистор R1. При напряжении на конденсаторе Uс(t4)= U0 происходит очередное срабатывание компаратора.

Установившийся процесс начинается при t=t2 и характеризуется изменением напряжения на конденсаторе от U0 к –U0 и обратно. Интервал t3-t4 определяет длительность импульса tи, длительность паузы tп=t3-t2.

Найдем tи и tп . Для этого воспользуемся анализом схемы заряда конденсатора, проведенным раннее.

Для нахождения рассмотрим заряд конденсатора С от источника E=Uвых.мах с постоянной времени τ=R1C. Процесс начинается при Uс(0)= - U0 (момент t3) и завершается при Uс(tи)=U0. Получим

Учитывая зависимость U0 от Uвыхмах получим

tи=R1Cln(1+2R4/R3)

Интервал паузы tп найдем при рассмотрении перезаряда конденсатора С от источника E= - Uвыхмах с постоянной времени τ=R2C, Uc(0)=U0, Uc(tп) = - U0 . Получим

Период повторения

Tп=tи+tп=(R1+R2)Cln(1+2R4/R3)

Скважность

Q=Tп/tи =(R1+R2)/R1

Отметим, что значения tи, tп,Tп, Q не зависят от параметров ОУ. Это обусловливает высокую стабильность частоты и скважности

мультивибратора.






Сейчас читают про: