35. Генераторы прямоугольных колебаний.
В электронной технике широко применяются устройства, форма выходного напряжения которых резко отличается от синусоидальной. Такие колебания называют релаксационными, мультивибратор представляет собой разновидность одного из релаксационных генераторов. Мультивибратор – релаксационный генератор импульсов прямоугольной формы, выполненный в виде усилительного устройства с цепью положительной обратной связи (ПОС). Генераторы импульсных сигналов могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации.
В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал по приходу внешнего (запускающего) импульса. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.
Сущность работы мультивибратора – переключение энергии конденсатора C с заряда на разряд, от источника питания к резистору R. Это переключение осуществляется с помощью электронных ключей. Мультивибратор можно построить на базе биполярных и полевых транзисторов, операционных усилителей, таймеров, выполненных в виде интегральных микросхем, потенциальных логических элементов или специализированных интегральных микросхем. Последний вариант получает все большее распространение.
Генератор прямоугольных импульсов на ОУ
Временные диаграммы работы генератора
34. RC – генераторы гармонических колебаний.
Генераторы с RC-фазосдвигающими цепочками. Схема генератора гармонических колебаний на ОУ с фазосдвигающими цепочками приведена на рис
Генератор на ОУ с фазосдвигающими цепочками
Чтобы получить колебания, необходима фазосдвигающая цепь, поскольку усилитель дает сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного 180º. Следовательно, для получения ПОС внешняя цепь (три цепочки RC) должна сдвигать фазу еще на 180º. Такой трехступенчатый фильтр дает такой сдвиг фаз на частоте
f0
=
.
Это обеспечивает условие баланса
фаз.
В связи с избыточностью коэффициента усиления ОУ условие баланса амплитуд обеспечивается без затруднения. Коэффициент ослабления трехзвенной RC-цепочки на частоте резонанса составляет 1/29, следовательно, для поддержания колебаний усилителю необходимо иметь коэффициент усиления не менее 29.
Генераторы с мостом Вина. Мостом Вина называют схему, приведенную на рис. 16.3. Эта схема является наиболее популярной среди схем RC-генераторов. Она обладает достаточно хорошей стабильностью частоты и может давать очень малые искажения, кроме того, фильтр легко перестраивается.
При частоте входного сигнала, равной резонансной частоте
f0
=
,
напряжение на выходе UВЫХ
равно нулю (при ненулевом входном
напряжении UВХ).
Включая мост Вина в цепь ОС усилителя,
можно получить генератор гармонических
колебаний.
Рис.16.3. Мост Вина В реальных схемах генераторов необходимо соблюдать условие баланса амплитуд, для этого нужно коэффициент передачи моста Вина сделать несколько отличным от нуля. Для генераторов гармонических колебаний важной проблемой является автоматическая стабилизация амплитуды выходного напряжения. Если в схеме не предусмотрены устройства автоматической стабилизации, устойчивая работа генератора окажется невозможной. В этом случае после возникновения колебаний амплитуда выходного напряжения начнет постепенно увеличиваться, что приведет к насыщению операционного усилителя. В результате выходное напряжение генератора будет отличаться от гармонического. Один из способов устранения этого эффекта предполагает включение в цепь ООС нелинейных элементов.