7.1.4 Генератор треугольных импульсов на оу

На рис.7.6,а приведена схема генератора импульсов на двух операционных усилителях. Схема состоит из интегратора DA1 и неинвертирующего триггера Шмитта DA2. На выходе DA1 формируется треугольное напряжение U₁, а на выходе DA2 - прямоугольные двухполярные импульсы U₂ (рис.7.6,б).

Рисунок 7.6 - Схема (а) и временные диаграммы (б) генератора треугольных импульсов на ОУ

Выходной сигнал триггера Шмитта, который принимает одно из двух возможных состояний с уровнем выходного напряжения или , передается на вход интегратора через резистор R1. Так как уровни напряжений триггера Шмитта постоянны, то на выходе интегратора будет линейно изменяться в соответствующем направлении напряжение, которое в свою очередь поступает на вход триггера и вызывает его переключение. В соответствии с п.7.1.1 пороги срабатывания U_ср и отпускания U_от триггера определяются соотношением резисторов R2 и R3 в данной схеме.

Работу генератора можно пояснить с помощью временных диаграмм рис.7.6,б. Пусть на выходе триггера Шмитта установилось положительное напряжение . Этот сигнал поступает на интегратор и приводит к снижению его напряжения U₁ в отрицательную область с постоянной времени R₁C. В момент t₁ напряжение на выходе интегратора сравнивается с напряжением срабатывания триггера и триггер переходит в противоположное состояние с выходным напряжением . В интервале t₁ – t₂ напряжение на выходе интегратора линейно нарастает в противоположную сторону, пока не достигнет порога отпускания . Далее процессы периодически повторяются. За счет действия положительной обратной связи в триггере Шмитта переключение его имеет лавинообразный характер, что определяет хорошую форму прямоугольных импульсов.

Период выходных импульсов генератора определяется из соотношения [7]

,

(7.8)

а амплитуда треугольных импульсов равна порогам переключения триггера Шмитта

.

(7.9)

При допущении генератор формирует симметричные импульсы со скважиной равной двум.

7.2 Описание схем эксперимента

В работе исследуются некоторые импульсные схемы на операционных усилителях (ОУ), общим для которых является применение компаратора.

На рис.7.7,а приведена схема компаратора на ОУ. Входные сигналы Е₁ и Е₂ подаются на входы ОУ через резисторы R1 и R2. При замыкании ключа S1 обычный компаратор преобразуется в триггер Шмитта.

На рис.7.7,б приведена схема мультивибратора на ОУ, в которой частоту генерируемых импульсов можно изменять путем увеличения емкости времязадающего конденсатора (ключ S2 замкнут). При замыкании ключа S3 мультивибратор преобразуется в одновибратор. Входные импульсы подаются на одновибратор от источника Е_г.

Рисунок 7.7 - Схема компаратора (а): R₁=R₂=20 кОм, R₃=62 кОм; мультивибратора (б): R₁=10 кОм, R₂=1 кОм, R₃= 3 кОм, С₁=С₂=0,047 мкФ; и генератора треугольного напряжения (в) R₁=R₃=16 кОм, R₂=10 кОм, С₁=С₂=0,022 мкФ на ОУ

На рис.7.7,в приведена схема генератора треугольных импульсов, в которой ключ S4 служит для изменения емкости конденсатора интегратора.

Приведенные схемы имеют такое же изображение на накладной панели стенда с указанием номеров контрольных точек.

7.3 Порядок выполнения работы

Перед началом экспериментов подготовьте стенд к работе в соответствии с указаниями данной инструкции. Обратите внимание на использование коммутатора стенда при снятии нескольких осциллограмм одновременно.