3.4.6 Мультивибраторы на сxемах операционных усилителей

Возможность построения мультивибратора на интегральной микросхеме операционного усилителя или компаратора обуслов­лена тем, что напряжение на ее выходе может скачком перехо­дить от к и наоборот при изменении знака разности входных напряжений .

Чтобы получить последовательность прямоугольных импуль­сов (реализовать автоколебательный мультивибратор), знак ука­Ате разности должен изменяться периодически в ходе процес­сов, протекающих непосредственно в самой схеме. В ждущем мультивибраторе разность должна принимать один знак под действием запускающего импульса, а противополож­ный — в результате изменений электрического состояния схемы.

3.4.6.1 Автоколебательные мультивибраторы на операционных усилителях

Для периодического из­менения знака на вход (+) ИМС ОУ (рис. 4.7, а)с делителя R2—R3 подается часть выходного напряжения, неиз­менная в течение полупериода u_вых:

^,

где , а на вход (-) — напряжение с конденсатораС, заряжающегося под действием всего значения u_вых=U_нас.

За счет этого в процессе зарядки конденсатора напряжение на входе (–) может превышать по абсолютному значению напряже­ние на входе (+), в результате чего напряжение на выходе скачкообразно изменяет знак.

Если, к примеру, u_вых=U⁺_нас то конденсатор С заряжается до мо­мента времени , когда напряжение на нем ( ) окажется чуть больше . Вслед за этим, как только транзисторы ИМС выходят из насыщения, восстанавливается действие положитель­ной обратной связи: уменьшение вызывает дальнейшее уменьшение u_вых и т. д. В результате выходное напряжение весь­Абыстро достигает уровня (рис. 13.7, в). С этого момента конденсатор перезаряжается до тех пор, пока напряжение на нем (при )не станет чуть меньше , после чего начинается переключение u_вых к уровню .

Подключение цепи к выходу ИМС обеспечивает автоматическое переключение конденсатора с зарядки (когда u_вых=U⁺_нас) на разрядку (когда u_вых= ) и, какследствие этого, изменение знака .

Рисунок 3.38

Для получения колебаний, у которых , к нижнему выводу резистора R₃ можно подключить источник смещения Е_см.

Рисунок 3.39

На рис. 3.39 приведена схема мульти­вибратора, в которой резистором R1 мож­но менять постоянную времени зарядки конденсатора С, а резистором R2 — постоянную времени его разрядки. Таким образом, имеется возможность раздельно регу­лировать длительности положительного и отрицательного им­пульсов.

3.4.6.2 Ждущие мультивибраторы

Рисунок 3.40

На рис. 3.40, а изображена схема ждущего мультивибратора, отличающаяся от автоколебательной схемы наличием диода VD(а также цепи запуска). За счет него отрицательное напряжение на конденсаторе С ( ) может иметь только небольшое отрицательное значение (напряжение на отпер­том диоде В). Поэтому оно не может стать более отрицательным, чем напряжение , которое приложено к вхо­ду (+), когда u_вых = .Благодаря этому из состояния u_вых = схема не сможет самостоятельно переключиться к уровню .

С приходом положительного запускающего импульса с амп­литудой U_m(рис. 3.40, б), превышающей абсолютное значение отрицательного напряжения на входе (+) напряже­ние на выходе начинает возрастать. С выходом транзисторов ИМС из насыщения это нарастание за счет положительной об­ратной связи протекает лавинообразно, так что спустя неболь­шое время u_выхоказывается равным . После этого начинается зарядка конденсатораСчерез резистор R1. Когда напряжение на нем окажется чуть больше , происходит новое пере­ключение схемы к уровню u_вых = . После этого конденсатор разряжается, но только до значения — схема возвращается в исходное состояние, в котором пребывает до поступления следующего запускающего импульса.