7.2. Автоколебательный генератор на операционных усилителях

Симметричный мультивибратор (генератор) (рис. 7.2) представляет собой инвертирующий триггер Шмитта, охваченный обратной связью с помощью RC-цепи. В схеме (рис. 7.3) резистором R (цепи ОС с диодами) можно регулировать скважность Q выходного сигнала и, тем самым настроить мультивибратор как симметричный, так и несимметричный режим.

В отличие от мультивибратора на транзисторах, схемы мультивибратора на ОУ генерируют двухполярные импульсы амплитудой от +E_N до -E_N .

Основные расчетные соотношения для схемы рис. 7.2:

Т = 2RC ln[1+(2R₁/R₂)] (7.14)

U_2(t) = βU_Вых. (7.15)

(β = R₁/R₁+R₂) (7.16)

где β – коэффициент ПОС.

При условии R₁=R₂ период колебаний составляет T  2,2RC;

Для схемы рис. 7.3:

Т = t⁺_И + t^─_П; (7.17)

t⁺_И = R₃C ln[1+(2R₁/R₂)] (t_И) (7.18)

t^─_И = R₄C ln [1+(2R₁/R₂)] (t_П) (7.19)

где - длительности (+) и (-) полуволн выходных импульсов.

q = T/t_И = (t_И+t_П)/t_И. (скважность регулируют отношением R₃ к R₄)

При скважности q = 2, когда (t_И = t_П), сигнал называют меандром.

7.3. Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторах.

Принципиальная схема представлена на рис.7.4.

Заторможенный режим мультивибратора обеспечивается подачей выходного сигнала U_Вых.2 с коллекто­ра транзистора VT₂ на базу транзистора VT₁ через R₁. Во всем остальном, процессы в этой схеме сходны с процессами обычного автоколебательного мультивибратора (см. рис. 7.1).

Длительность входного импульса должна быть короче ожидаемой длительности выходного имп.

Длительность положительного импульса на коллекторе VT2 рассчитывается по формуле, аналогичной формуле (7.1):

t_И = R∙C∙ln{[3E_К + I_КБО∙(R–R_К1)]/(E_К + I_КБО∙R₁)}  R∙C∙ln2. (7.20)

Сопротивление резистора R в цепи базы может быть достаточ­но малым, чтобы транзистор VТ₂ мог находиться в режиме насыщения. При слишком большом значении R ждущий мультивибратор не будет иметь устойчивого состояния и перейдет в режим генерации. Таким образом, для обеспечения больших длительностей t_И необходимо из­менять емкость С, а на сопротивление R .

7.4. Ждущий мультивибратор на цифровых логических элементах.

На рис. 7.5 приведена схема ждущего мультивиб­ратора на логических элементах Л₁, Л₂ (И-НЕ).

В исходном состоянии на выходе Л₁ имеется уро­вень U¹_Вых, так как резистор R подключен к "земле" и уровень напряжения на вхо­да Л₁ определяется падением напряжения U_R =(I⁰_ВХ∙R) на резисто­ре R от входного тока ИМС. Это напряжение меньше поро­гового напряжения U_ПОР. При на­личии на входе Л₂ “1” с выхода Л₂ имеет место низкий уровень сигнала (U_Вых.2=U⁰_Вых). При подаче запускающего импульса (ЗИ) "0" элемент Л₂ скачком переходит в состояние логической "1" (U_Вых.2 =U¹_Вых).

Скачок напряжения ΔU_ЛОГ = (U¹_Вых – U⁰_Вых) передается через конденсатор С на вход Л₁, который переходит в состояние "О". При этом конденсатор начинает заряжаться с постоян­ной времени = RC, а напряжение (U_Вых.=U_R) уменьшается с той же постоянной времени. Схема находится в квазиустойчивом со­стоянии.

В момент достижения U_R порога включения U_ПОР логического эле­мента, происходит переключение Л₁ и соответственно Л₂ и возврат их в исходное состояние.

Для предотвращения отрицательного выбро­са U_ВХ1 и уменьшения времени восстановления резистор R шунтируют диодом.

Длительность выходного импульса составит:

t_И  R∙C∙ln (U¹_Вых.–U⁰_Вых.+U_R)/U_ПОР. (при R>>R¹_Вых). (7.21)

Литература основная

1. Рекус Г.Г. Основы электротехники и промышленной электроники в примерах

и задачах с решениями: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 2008. – 343 с.

2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высш. шк., 2001. – 620 с.

3. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г. Задачник по общей электротехнике с основами

электроники. – М .: Высш. шк., 2001. – 377 с.

4. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: Радио, 2000. – 384 с.

Литература дополнительная

5. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1987. – 288 с.

6. Изъюрова Г.И. Расчет электронных схем. – М.: Высш. шк., 1987. – 334 с.

7. Гусев В.Г. Сборник задач по электронике. – М.: Высш. шк., 1988. – 240 с.

РГР № 7. Задание для самостоятельного решения

№ 7.1. Выполнить расчет параметров автоколебательного мультивибратора (на транзисторах, на 0У или на ИМС) с параметрами, приведенными в таблице 7.

№ 7.2. Выполнить расчет параметров ждущего мультивибра­тора (на транзисторах, на ОУ или на ИМС) с параметрами, приведенными в таблице 7.

Предусмотреть возможность регулировки амплитуды выходного сигнала.

Представить временные диаграммы сигналов в контрольных точках схемы.

Для выбора типа транзисторов, ОУ или ИМС использовать справочники.

*Тип и параметры используемых транзисторов можно взять из задания №2-№7.

*В качестве ОУ использовать: К140УД6(7); К140УД12(14); К544УД1(2); К574УД1(2).

Таблица 7. Параметры для индивидуального задания

№	Вар. Схем:	f - кГц	T - мкс	UВХ, В	UВЫХ, В	Запуск. импул. t - мкс	RН, Ом	РИСТ, мВт	РН, мВт
1	Рис.7.1; Рис.7.5	20	80	10; 15;	10; 15;	1	250
2	Рис.7.2; Рис.7.4	120	100	15; 10;	15; 10;	2	150
3	Рис.7.3; Рис.7.1	60	400	10; 5;	10; 5;	3	200
4	Рис.7.1; Рис.7.2	50	300	12; 8;	12; 8;	4	800
5	Рис.7.2; Рис.7.5	100	500	10; 5;	10; 5;	3	400
6	Рис.7.4; Рис.7.2	30	250	5; 12;	5; 12;	1	220
7	Рис.7.1; Рис.7.3	80	600	15; 5;	15; 5;	2	330
8	Рис.7.2; Рис.7.5	60	440	10; 10;	10; 10;	5	1000
9	Рис.7.3; Рис.7.5	30	800	15; 15	15; 15	4	150
10	Рис.7.4; Рис.7.1	12	900	5; 5;	5; 5;	3	500
11	Рис.7.1; Рис.7.2	30	60	8; 8;	8; 8;	1	800
12	Рис.7.2; Рис.7.3	15	55	6; 6;	6; 6;	2	600
13	Рис.7.3; Рис.7.4	110	85	8; 5;	8; 5;	5	350
14	Рис.7.4; Рис.7.5	22	120	5; 10;	5; 10;	2	300
15.	Рис.7.3; Рис.7.5	8	160	10; 15;	10; 15;	3	200
16	Рис.7.2; Рис.7.3	70	700	12; 5;	12; 5;	1	250
17	Рис.7.1; Рис.7.5	300	300	15; 5;	15; 5;	4	350
18	Рис.7.2; Рис.7.4	120	210	10; 12;	10; 12;	4	1000
19	Рис.7.3; Рис.7.1	200	220	10; 5	10; 5	3	400
20	Рис.7.1; Рис.7.2	15	150	12; 12;	12; 12;	2	220
21	Рис.7.2; Рис.7.4	36	360	8; 5	8; 5	5	150
22	Рис.7.3; Рис.7.5	15	180	9; 9;	9; 9;	1	900
23	Рис.7.1; Рис.7.2	300	300	9; 5;	9; 5;	10	750
24	Рис.7.2; Рис.7.5	44	250	6; 6;	6; 6;	8	600
25	Рис.7.3; Рис.7.4	45	800	15; 10;	15; 10;	6	510
26	Рис.7.4; Рис.7.5	27	280	5; 5;	5; 5;	7	450
27	Рис.7.1; Рис.7.4	90	500	9; 5;	9; 5;	5	250
28	Рис.7.2; Рис.7.3	220	440	8; 6;	8; 6;	8	300
29	Рис.7.3; Рис.7.5	80	880	6; 9;	6; 9;	2	180
30	Рис.7.4; Рис.7.5	40	1000	4; 8.	4; 8.	10	380