Автоколебательный мультивибратор

Основными свойствами интегральных операционных усилителей (ОУ), используемых при построении импульсных генераторов, является большое входное (сотни килоом) и малое (десятки омов) выходное сопротивление, большой (сотни тысяч) коэффициент усиления и наличие двух парафазных входов. Полярность выходного напряжения ОУ определяется большим из напряжений U⁺_вх и _вх на неинвертирующем и инвертирующим входах соответственно.

Принцип построения генераторов прямоугольных импульсов на ОУ основан на получении замкнутой резисторной или резисторно-емкостной цепи положительной обратной связи (ПОС) при соединении выхода ОУ с его неинвертирующим входом. ПОС обеспечивает возникновение лавинообразных процессов.

Рассмотрим работу автоколебательного мультивибратора на ОУ, в котором ПОС обеспечивается делителем напряжения R₁, R₂ (см. рисунок 1.29,а) от выхода к неинвертирующему входу. Переключение мультивибратора из одного квазиустойчивого равновесия в другое происходит за счет релаксационного изменения _вх.

Если в момент t=0 (см. рисунок 1.29,б) включить источник питания ОУ, начинает расти выходное напряжение U_вых, за счет делителя R₁, R₂ напряжение на неинвертирующем входе U⁺_вх тоже возрастает, а это приводит к еще большему увеличению U_вых. В результате лавинообразного процесса выходное напряжение U_вых скачкообразно увеличивается до Е⁺, а входное U⁺_вх до gE⁺, где g^-= R₂/(R₁ +R₂), Е – напряжение источника питания интегрального операционного усилителя. _вх при этом измениться не успевает и равно нулю. Начинается заряд конденсатора С через R. Это приводит к увеличению _вх, стремящегося к Е⁺ с постоянной времени t_зар =RC . В момент t₁, когда _вх = U⁺_вх =gE⁺ скачкообразно изменяется режим и U_вых изменяется до , а U⁺_вх =g . Процесс этот происходит лавинообразно.

Конденсатор С, соединенный положи-тельной обкладкой к , а отрицательной – к корпусу, стремится перезарядиться до по цепи: +С, R, выход ОУ, –С. В момент t₂, когда _вх =–g , снова происходит опроки-дывание.

Процессы эти периодически повторяются.

Длительность импульса равна

.

Период повторения импульсов

.

Скважность Q=T/t_u =2.

Для построения мультивибратора со скважностью Q>2 необходимо, чтобы цепь заряда отличалась от цепи разряда (см. рисунок1.30). Заряд идет по цепи: U_вых, R^’, VD1, С, корпус, разряд – по цепи: +С, VD2, R^’’, корпус, –С. Длительность положительного импульса

.

Длительность отрицательного импульса

.

Скважность