2 Мультивибратор на основе операционного усилителя (оу)

Исследуемый мультивибратор построен на основе операционного усилителя типу К140УД1А (рис.7.1,б). Операционный усилитель обхвачен резистивной положительной обратной связью (ПОС) (резисторы R16, R17, R18) и резистивно-емкостной отрицательной обратной связью (ООС) (резисторы R14, R15, конденсаторы C8, C9). Резистивно-емкостная ООС является частотозадающей цепью мультивибратора.

Р аботу мультивибратора на ОУ рассмотрим по упрощенной схеме, представленной на рис.7.4 а. При подключении питания к схеме инверсный вход ОУ имеет потенциал близкий к нулю U₁=0, т.к. конденсатор не успевает зарядиться. В тоже время на неинвертирующий вход поступает напряжение . Полярность напряжения U₂ определяется полярностью выходного напряжения ОУ. Пусть U_ВЫХМАХ >0, тогда U₂>0. При этом конденсатор С1 начнет заряжаться через резистор R1 (интервал времени 0 – t₁ на рис. 7.4 б). В момент времени t₁ напряжение на конденсаторе достигнет уровня + U₂, а затем немного превысит его, т.е. напряжение на инвертирующем входе ОУ окажется больше, чем на неинвертирующем.

Выходное напряжение ОУ при этом скачком изменяет свою полярность и становится равным −U_ВЫХМАХ. При этом начинается разряд конденсатора С1 током противоположного направления. Как только напряжение на инвертирующем входе U₁ достигнет уровня − U₂ (момент времени t₂) , полярность выходного напряжения опять меняется на противоположную, и процесс повторяется снова. Таким образом, под воздействием ООС, схема регенеративно переключается в одно из возможных квазипостоянных состояний, в котором ОУ находится в режиме ограничения напряжения. Скорость перезарядки конденсатора С1 определяет частоту выходного сигнала.

Если уровни ограничения выходного напряжения операционного усилителя одинаковые по модулю, то период выходных колебаний генератора согласно рис.7.4 определится как

. (7.5)

Таким образом, частота выходных колебаний мультивибратора, построенного на операционном усилителе, определяется степенью положительной и отрицательной обратной связи и емкостью разряжающего конденсатора.

Контрольные вопросы

1. Объясните зависимость частоты генерации от смещения на базах транзисторов.

2. Какие компоненты схемы мультивибратора на биполярном транзисторе изменяют частоту генерации?

3. Каким образом можно обеспечить равенство положительных и отрицательных импульсов мультивибратора на биполярных транзисторах?

4. Каким образом можно достичь плавной регулировки частоты генерации?

5. Какую функцию выполняет диод отсечки VD1 в схеме мультивибратора на биполярных транзисторах? Как это отражается на форме выходных импульсов?

6. Объясните зависимость частоты генерации от сопротивления и емкости цепи отрицательной обратной связи в схеме мультивибратора на операционном усилителе.

7. Объясните зависимость частоты генерации от степени положительной обратной связи в схеме мультивибратора на операционном усилителе.

8. От чего зависит длительность выходных импульсов в схеме мультивибратора на операционном усилителе?

9. Поясните работу мультивибратора, построенного на биполярных транзисторах.

10. Поясните работу мультивибратора, построенного на операционном усилителе.