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 Uвых, за счет делителя R1, R2 напряжение на неинвертирующем входе U+вх тоже возрастает, а это приводит к еще большему увеличению Uвых. В результате лавинообразного процесса выходное напряжение Uвых 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 tзар =RC . В момент t1, когда вх = U+вх =gE+ скачкообразно изменяется режим и Uвых 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/tu =2.
Для построения мультивибратора со скважностью Q>2 необходимо, чтобы цепь заряда отличалась от цепи разряда (см. рисунок1.30). Заряд идет по цепи: Uвых, R’, VD1, С, корпус, разряд – по цепи: +С, VD2, R’’, корпус, –С. Длительность положительного импульса
.
Длительность отрицательного импульса
.
Скважность