Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Генераторы на основе операционных усилителей

Электронным генератором называют устройство для формирования незатухающих электрических колебаний различной формы, частоты и мощности. Очень часто генераторы выполняют на основе ОУ.

Мультивибратор

Мультивибратором называют генератор напряжения с формой, близкой прямоугольной. Его название отражает тот факт, что такое напряжение при разложении в ряд Фурье представляется рядом, содержащим много высших гармоник (мульти – много).

По характеристике ОУ (см. рис. 2.13, б) видно, что выходное напряжение усилителя линейно зависит от входного только в очень узком диапазоне – сотнях микровольт. Если входное напряжение выходит за пределы этого диапазона, то выходной сигнал может принимать только два значения: +UВЬ1Х (≈ +12 В) и -UВЬ1Х (≈ -12 В). На этой особенности операционного усилителя основан принцип формирования прямоугольного напряжения мультивибратора (рис. 2.20, а).

Мультивибратор (а) и графики, поясняющие его работу (б)

Рис. 2.20. Мультивибратор (а) и графики, поясняющие его работу (б)

Предположим, что в момент включения между входами усилителя небольшая (достаточно единиц милливольт) отрицательная разность потенциалов. При этом на выходе сформируется напряжение + UВЫХ, а на неинвертирующий вход с делителя R1, R2 будет подан положительный потенциал +Un. Конденсатор начнет заряжаться по цепи "Uвых–R3–С–корпус", стремясь достичь потенциала + Uвых. Потенциал на инвертирующем входе начнет расти до тех пор, пока не превысит потенциал на неинвертирующем входе +UD. В этот момент усилитель сформирует на выходе отрицательное напряжение -Uвыx и создаст на неинвертирующем входе отрицательный потенциал -UD. Теперь конденсатор начнет перезаряжаться, стремясь достичь потенциала -Uвыx. Однако как только потенциал на инвертирующем входе станет ниже потенциала на неинвертирующем входе -UD, усилитель сформирует на выходе положительное напряжение +Uвыx. Такой скачкообразный процесс изменения выходного напряжения с +Uвых до -Uвых и обратно будет повторяться до тех нор, пока с операционного усилителя не будет снято питающее напряжение. Графики, демонстрирующие описанные процессы, показаны на рис. 2.20, б. Период Г-колебаний определяется постоянной времени заряда конденсатора τ = R3C, а также тем, насколько потенциал, формируемый делителем R1, R2, меньше напряжения Uвых.

Генератор пилообразного напряжения

Напряжение на конденсаторе прямолинейно возрастает, если его заряжать постоянным током, не зависящим от напряжения на нем, и предотвратить влияние на этот ток сопротивления нагрузки, т.е. должно выполняться условие Rн >>R. Интегрируя по времени выражение

получим:

Условие Ic = const в схеме генератора пилообразного напряжения (ГПН) на основе ОУ (рис. 2.21, а) обеспечивается постоянным напряжением Uвх. Пока транзистор заперт, в течение времени tп происходит зарядка конденсатора и напряжение на нем нарастает по прямой. Усилитель, стремясь сделать разность потенциалов на его входах, близкой к нулю, формирует выходное напряжение, повторяющее напряжение на конденсаторе. При подаче импульса Uразр транзистор открывается, и конденсатор быстро разряжается через него за время tразр, после чего процесс зарядки повторяется. Выходное напряжение схемы приобретает пилообразную форму, которая сохраняется до тех пор, пока значение напряжения располагается внутри диапазона от -Uвых до +Uвых.

Длительность tп определяется емкостью С и током зарядки, зависящим от Uвх и сопротивления резисторов R. Изменяя напряжение Е0, можно смещать график напряжения по вертикали.

Генератор пилообразного напряжения (а), форма выходного напряжения (б)

Рис. 2.21. Генератор пилообразного напряжения (а), форма выходного напряжения (б)

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы