10.3. Генератор на интегральных одновибраторах к155агз

Принципиальные схемы мультивибраторов, выполненных в виде интегральных микросхем, отличаются от мультивибраторов на дискретных транзисторах наличием элементов, улучшающих свойства генерируемых импульсов. Такие элементы выполняются в едином технологическом цикле со схемой и не влияют на стоимость или габариты микросхемы.

Микросхема К155АГЗ состоит из двух независимых ждущих мультивибраторов с парафазными выходами, двухвходовой логикой для запуска фронтом и спадом входного импульса, входом обнуления и подключения времязадающей RC-цепи. Каждый из мультивибраторов может повторно запускаться подачей нового запускающего импульса до окончания выходного, поэтому можно получить один импульс на выходе при поступлении на вход серии импульсов.

Длительность выходного импульса зависит от параметров RC-цепи и определяется по формуле:

,

где =5...50 кОм; - не ограничена [пФ].

Рис.10.6. Мультивибратор на ИС К155АГЗ

Устройство на рис.10.6. формирует выходной импульс, длительность которого определяется выражением .

Мультивибратор К155АГЗ имеет внутреннюю задержку, равную 30 нс. Вход В является входом триггера Шмитта. Возможна различная организация взаимного запуска мультивибраторов: по входу В первого мультивибратора - сигналом с инверсного выхода второго, по входу А первого мультивибратора - сигналом с прямого выхода второго или другие комбинации.

Частоту генератора с перекрёстными связями вычисляют по формуле:

где R [кОм], С [пФ], Т [нс]

Лекция 11. Импульсные формирователи

Схема, на вход которой подаются сигналы произвольной формы, а на выходе получают импульсы с заданной формой и амплитудой, называется формирователем. Частота в этом случае определяется задающим (входным) сигналом, а длительность и амплитуда – параметрами формирователя..

Триггер Шмитта - устройство, в котором переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определённых уровнях входного напряжения и , называемых пороговыми уровнями (переключение схемы происходит при возникновении условия ).

П ередаточная характеристика имеет гистерезисный характер, т.е. схема выполняет функцию электронного реле.

Рис. 11.1. Схема триггера Шмитта на ОУ

Триггер Шмитта применяется для преобразования импульсов произвольной формы в прямоугольные импульсы, т.е. в качестве формирователя импульсов

Рис. 11.2. Временные диаграммы напряжений в схеме триггера Шмита при подаче на вход синусоидального сигнала.

Рис.11.3. Передаточная характеристика

Уровни срабатывания и отпускания определяются коэффициентом передачи цепи ПОС:

Порог срабатывания:

При расчете преобразователя синусоидального сигнала в последовательность прямоугольных импульсов требуемые пороги срабатывания должны быть выбраны по соотношениям

Задавшись его значением, можно определить:

где , - максимальные выходные напряжения операционного усилителя.

Выбор симметричных порогов срабатывания позволяет получить симметричные прямоугольные импульсы со скважностью 2,. Введение опорного сигнала не является обязательным и обычно применяется для получения несимметричной передаточной характеристики.. После подбора нужных уровней переключения триггера значения рассчитывают, задавшись величиной кОм.

Для построения триггера Шмитта можно также использовать схему на логических элементах типа не (рис. 4.5). Удобнее это сделать на ИМС серий КМОП, в этом случае можно не учитывать входное сопротивление ИМС.

Рис. 4.5. Триггер Шмита на логических элементах

Соотношения для расчета резисторов R1 и R2, исходя из заданных значений U_вкл и U_выкл , имеют следующий вид:

где U_п. - напряжение питания микросхемы.

Лекция 12. Генераторы линейно изменяющегося напряжения

Генераторы сигналов пилообразного и треугольного напряжения используются для получения разверток в электронно-лучевых трубках, создания регулируемой временной задержки импульсов, преобразования постоянного напряжения в импульсы, длительность которых пропорциональна величине этого напряжения и т. д.

Пилообразное напряжение получается в процессе заряда или разряда конденсатора, при этом транзистор может работать в качестве ключа, нелинейного сопротивления или в режиме усиления напряжения. Напряжение пилообразной формы (линейно изменяющееся напряжение) характеризуется двумя промежутками времени: временем рабочего хода, в течение которого напряжение изменяется по линейному закону, и временем обратного хода, в течение которого напряжение возвращается к исходному значению. Закон изменения напряжения во время обратного хода несущественен, но необходимо выполнение условия t_раб >> t_обр.

Для линеализации пилообразного напряжения широко используется так называемый метод компенсирующей ЭДС, при котором постоянство зарядного тока конденсатора поддерживается путём включения в цепь заряда или разряда источника питания u(t), равного по величине и противоположного по знаку напряжению на конденсаторе. В настоящее время известны два основных способа создания компенсирующего напряжения. На рис. 12.2 показана схема генератора, у которого компенсирующее напряжение создаётся с помощью эмиттерного повторителя. На вход эмиттерного повторителя подаётся напряжение непосредственно с конденсатора U_вх =U_С, а выходное напряжение U_вых включено последовательно с напряжением U_С.

Рис. 12.1. ГЛИН с повышенной линейностью напряжения

Находят применение также более сложные релаксационные генераторы на основе ОУ. Для получения треугольного выходного напряжения можно, например, образовать замкнутый контур из интегратора и формирователя типа триггера Шмитта (компаратора)(рис. 12.3). На выходе интегратора здесь формируется напряжение треугольной формы с периодом и с амплитудой, равной , где U_ст - напряжение стабилизации двухстороннего стабилитрона VD2. На стабилитроне получается напряжение прямоугольной формы с амплитудой U_ст.. Такая схема носит название фантастронного генератора.

Фантастрон – автоколебательный генератор синхронных прямоугольных и треугольных (пилообразных) импульсов. Для получения линейно нарастающего напряжения в схеме генератора необходимо обеспечить в течение рабочего хода заряд или разряд некоторого конденсатора большой ёмкости постоянным током.

Схема состоит из интегратора и компаратора, выполненных на отдельных ОУ, и соединенных в «кольцо».

Рис.12.2. Схема фантастронного генератора линейно нарастающего напряжения

Выходной сигнал с компаратора интегрируется схемой с большой постоянной времени, чем обеспечивается хорошая линейность выходного сигнала. Компаратор DA1 переключается при равенстве потенциалов на выходах обоих ОУ, схема позволяет получать синхронные (с одинаковой частотой) прямоугольные и пилообразные импульсы.

Микросхема DA2 выполняет функцию интегратора, конденсатор С заряжается от выходного напряжения DA1 через R. Сигнал с выхода DA1 совместно с резистором R достаточно большой величины является источником тока для заряда конденсатора, что обеспечивает линеаризацию выходного сигнала. Обратная связь через резистор позволяет подать на DA1 сигнал на переключение.

Частота генерации фантастрона:

где - коэффициент передачи цепи ПОС.