Мультивибраторы. Одновибраторы

Раздел 8 Генераторы импульсов. Триггеры

Мультивибраторы - это генераторы сигналов прямоугольной формы.

Мультивибраторы относятся к классу узлов импульс­ной техники, предназначенных для генерирования периодической по­следовательности импульсов напряжения прямоугольной формы с требуемыми параметрами (амплитудой, длительностью, частотой сле­дования и др.). Подобно генераторам синусоидальных колебаний, мультивибраторы работают в режиме самовозбуждения: для форми­рования импульсного сигнала в мультивибраторах не требуется внеш­нее воздействие, например подача входных сигналов. Процесс получе­ния импульсного напряжения основывается на преобразовании энер­гии источника постоянного тока.

Мультивибратор в подавляющем большинстве случаев выполняет функцию задающего генератора, формирующего запускаю­щие входные импульсы для последующих узлов и блоков в системе импульсного или цифрового действия.

Существует большое разнообразие средств и методов построения схем мультивибраторов. В настоящее время для построения мульти­вибраторов наибольшее распространение получили операционные усилители в интегральном исполнении.

На рис. 43 приведена схема симметричного мультивиб­ратора на ИОУ, широко используемого в импульсных устройствах. Симметричный – время импульса равно времени паузы t_имп = t_паузы.

ИОУ охвачен положительной обратной связью – цепь R1,R2 с коэффициентом передачи γ, действующей одинаково на всех частотах. Входное напряжение мультивибратора формиру­ется при помощи ООС через цепочку RC.

Напряжение на неивертирующем входе постоянно и равно

±U_н = γU_вых = γ±U_нас

Если напряжение выхода U_вых = +U_нас конденсатор заряжается (рисунок 43) и напряжение U_с , действующее на инвертирующем входе возрастает по экспоненциальному закону (рисунок 42).

Рисунок 43 – Схема симметричного мультивибратора

При равенстве U_н = U_с произойдёт скачкообразное изменение выходного напряжения U_вых = -U_нас, что вызовет перезаряд конденсатора (рисунок 43). При достижении равенства - U_н = - U_с снова произойдёт изменение состояние U_вых. Процесс повторяется.

Изменение постоянной времени t RC-цепи приводит к изменению времени заряда и разряда конденсатора, а значит и частоты колебаний мультивибратора. Кроме того, частота зависит от параметров ПОС и определяется по формуле:

f = 1/T = 1/2t_и = 1/[2t ln(1+2 R1/R2)]

Рисунок 44 – Временные диаграммы работы мультивибратора

Рисунок 45 – Работа мультивибратора

При необходимости получить несимметричные прямоугольные колеба­ния для t_и ≠ t_п, используют несимметричные мультивибраторы (рисунок 46), в ко­торых перезаряд конденсатора происхо­дит по разным цепочкам с различными постоянными времени.

Рисунок 46 – Схема несимметричного

мультивибратора

Для перезаряда конденсатора при U_вых = +U_нас VD2 за­крыт и t_и = R_иC, а для перезаряда кон­денсатора при U_вых = -U_нас диод VD1 за­крыт и t_п = R_пC. При этом длительности импульса и паузы определяются по формулам:

t_и = t_и ln(1+2 R1/R2)

t_п = t_п ln(1+2 R1/R2)

Частота колебаний:

f = 1/[(t_и + t_п) ln(1+2 R1/R2)]