Мультивибратор

Мультивибратор — это автогенератор периодической последовательности импульсов прямоугольной формы. Мультивибратор работает в режиме самовозбуждения и поэтому не имеет входа.

В состав любого импульсного генератора входят широкополосный усилитель и цепь ПОС, включающая реактивные элементы, чаще всего конденсаторы. Для получения прямоугольных импульсов в импульсном генераторе баланс амплитуд (ЗХ > 1 должен выполняться в широком спектре частот.

Симметричный мультивибратор.

На рис. 10.117, а приведена схема симметричного мультивибратора на ОУ. Мультивибратор состоит из ТШ на ОУ DA с цепью ПОС на резисторах R1 и R3 и времязадающей RC — цепи R2C, включенной в цепь ООС.

Принцип действия мультивибратора состоит в периодическом перезаряде конденсатора С до напряжения включения UBKJl и выключения иьыкл под действием выходного напряжения пвых ОУ, равного ±Un. Поскольку основной частью мультивибратора является ТШ, то выходное напряжение мультивибратора может быть равно +Un либо -Un.

Работа мультивибратора поясняется временными диаграммами, приведенными на рис. 10.117, б.

Схема (а) и временные диаграммы работы (б) симметричного

Рис. 10.117. Схема (а) и временные диаграммы работы (б) симметричного

мультивибратора на ОУ

В исходном состоянии источники питания ОУ отключены: +Un = О, -Un = 0. Конденсатор С разряжен и ис = 0. В момент времени t = 0 производится включение источников питания. При их включении в схеме под действием ПОС развивается случайный лавинообразный процесс, в результате которого на выходе ОУ может установиться либо +Un либо -Un.

Допустим, что в момент времени t = 0 на выходе ОУ установилось напряжение +Un. Тогда на неинвертирующем входе ОУ установится напряжение иос, равное напряжению выключения ?/выкл:

Под действием пвых = +Un начинает заряжаться конденсатор С через резистор R2. При этом напряжение на конденсаторе ис растет по экспоненте, стремясь к +Un. Как только в момент времени t1 напряжение ис достигнет напряжения Нвыкл, присутствующего на неинвертирующем входе ОУ, ТШ переключится и выходное напряжение мультивибратора изменится скачком до -Un. В результате на неинвертирующем входе ОУ установится напряжение ипос, равное напряжению включения Пвкл:

Начиная с момента t1 под действием пвых = -Un конденсатор С перезаряжается через резистор R2. При этом напряжение на конденсаторе ис изменяется по экспоненте, стремясь к -Un. Но когда в момент t2 напряжение ис на нем станет равным UBKJ1, ТШ переключится и выходное напряжение мультивибратора изменит знак до ивых = +Un. Вновь начинается этап перезаряда конденсатора Сив момент t2 происходит очередное срабатывание ТШ. Далее процессы повторяются. В результате на выходе мультивибратора формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов.

Выражение для длительности выходных импульсов ?и мультивибратора следует из уравнения (10.63):

где т = R2C.

Подставив в выражение (10.73) напряжения UBKJ1 и Нвыкл, получаем:

Из временных диаграмм видно, что в рассмотренном мультивибраторе длительность импульсов ?и равна длительности пауз tn, т.е. ?и = ?п. Такой мультивибратор называется симметричным. При этом частота выходных импульсов определяется по формуле

где Г = ?и + tn.

В симметричном мультивибраторе скважность выходных импульсов Q = 2.

Регулирование частоты мультивибратора может осуществляться изменением либо параметров времязадающей ЛС-цепи R2 или С, либо изменением сопротивления одного из резисторов ПОС R1 или R3.

В схеме мультивибратора с реальным ОУ выходное напряжение пвых принимает значения не ±Un, a -[/вых тах или +НВЫХ тах, определяемые типом ОУ. Причем довольно часто эти напряжения не равны по величине. В этом случае мультивибратор, выполненный по схеме рис. 10.124, а, не будет симметричным, так как ?и ^ tn. Для обеспечения симметричности в практических схемах производится ограничение и выравнивание -Пвых тах и +[/вых тах ОУ с помощью однотипных стабилитронов VD1 и VD2, включенных последовательно и встречно параллельно резистору R2 (на рис. 10.124, а показаны пунктиром). С этой же целью стабилитроны VD1 и VD2 можно подключить через резистор к выходу ОУ. Применение стабилитронов позволяет также устранить влияние нестабильности напряжения источника питания на амплитуду выходного напряжения мультивибратора.

Из выражения (10.23) для сбалансированной схемы следует выдерживать соотношение

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >