3.1. Мультивібратор на оп

Мультивібратор - це генератор імпульсів прямокутної форми.

Розрізняють 2 режими роботи мультивібратора:

1) автоколивальний – генерується неперервна серія прямокутних імпульсів;

2) очікувальний – МВ реагує на прихід короткого імпульсу прямокутним імпульсом певної тривалості на виході.

Очікувальний МВ частіше називається одновібратором (ОВ).

Розглянемо МВ в автоколивальному режимі на ОП (рис. 3.5) та його часові діаграми роботи (рис. 3.6).

Рис. 3.5 Рис. 3.6 Рис. 3.7

− напруга насичення операційного підсилювача (рис.3.7).

– напруга обмеження. (3.3)

В момент часу МВ перемикається в стан з вихідною напругою _. На інвертуючому вході напруга становить . Це напруга на конденсаторі, що сформувалась в результаті попередньої роботи МВ. Таким чином , що підтримує МВ у стані з позитивною напругою насичення на виході. Конденсатор перезаряджається від вихідної напруги по колу . Перехідний процес описується формулою:

. (3.4)

, , .

Процес перезарядки відбувається до тих пір, поки в момент часу напруга на конденсаторі не досягне значення :

.

. (3.5)

.

де .

. (3.6)

В момент часу напруга між входами операційного підсилювача і відбувається лавиноподібний процес формування фронту вихідної напруги. Її зменшення внаслідок виходу робочої точки на лінійну ділянку амплітудної характеристики операційного підсилювача, приводить до зменшення напруги , а отже вихідна напруга буде зменшуватися ще більше.

З моменту часу , а конденсатор починає перезаряджатися до рівня напруги по тому самому колу. Аналогічно знайдемо тривалість негативного імпульсу

. (3.7)

МВ за розглянутою схемою формує симетричні прямокутні імпульси з періодом вихідної напруги

. (3.8)

За необхідністю змінити співвідношення поміж та використовуються діодні ключі у колі перезаряду конденсатора. При цьому резистор замінюється активним двополюсником, відповідно до рис. 3.8.

Рис. 3.8

Значення сталих часу набувають вигляду:

; (3.9)

. (3.10)

3.2. Одновібратор на операційному підсилювачі (мультивібратор в очікуючому режимі)

Схему одновібратора на ОП можна отримати з попередньої схеми мультивібратора додаванням кола блокування напруги конденсатора та кола запуску. Принципова схема одновібратора зображена на рис. 3.9, а часові діаграми її роботи – на рис.3.10.

Рис. 3.9 Рис. 3.10

Коло блокування напруги конденсатора реалізовано на діоді (напруга на конденсаторі не може бути менша, ніж на прямозміщенному діоді). Коло запуску реалізоване на конденсаторі .

За відсутності імпульсу запуску на виході операційного підсилювача негативна напруга насичення . На неінвертуючому вході операційного підсилювача напруга .

. (3.11)

На інвертуючому вході операційного підсилювача напруга розрядженого конденсатора, що дорівнює прямій напрузі діода, приблизно 0,5 В.

Оскільки , цей стан схеми підтримується до приходу імпульсу запуску. Імпульс запуску позитивної полярності переключає операційний підсилювач в стан з позитивною напругою насичення на виході . Конденсатор починає заряджатися за законом:

. (3.12)

Такий стан схеми підтримується доти, поки напруга на конденсаторі не досягне рівня напруги через інтервал часу після формування переднього фронту вихідного імпульсу.

.

. (3.13)

.

, (3.14)

де .

Тривалість імпульсу визначається виключно параметрами схеми одновібратора. Час відновлення відповідає інтервалу, за який має розрядитися конденсатор. Цей розряд відбувається за законом . Час відра­ховується від заднього фронту вихідного імпульсу.

. (3.15)

Час повторного приходу імпульсу запуску має задовольняти співвідношенню .