2. Мультивибратор на оу

Сравнительно просто реализуется мультивибратор с использованием ОУ. Схема такого мультивибратора приведена на рис.3.2а.

а в

а - схема; б - диаграммы работы.

Рисунок 3.2 - Мультивибратор на ОУ

В состав мультивибратора входит компаратор на ОУ (DA), цепь ПОС (R1,R2), интегрирующее звено (C; VD1,R3; VD2, R4). При подаче питания ОУ входит в режим насыщения. Допустим, что на выходе ОУ при включении появилось напряжение +U_вых.max. При этом начинается заряд емкости С1 по цепи: выход ОУ (U_вых); R3; VD1; C; общая шина. Диод VD2 в этот момент времени закрыт, так как на его катоде положительное напряжение. Заряд емкости будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на ней не станет равным напряжению на неинвертирующем входе ОУ, которое определяется из соотношения:

(4.8)

Как только U_с превысит U_о, ОУ переключается в область отрицатель­ного насыщения, то есть на выходе ОУ появляется –U_{вых max}. В этот момент времени начинается перезаряд емкости по цепи: +C1; VD2; R2; выход ОУ (-U_вых.max;общая шина) и, кроме того, напряжение U₀ изменило свой знак. Пере­заряд емкости будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на ней не ста­нет меньше -U₀ и ОУ вернется в исходное состояние. Далее процессы, про­исходящие в схеме, будут повторяться. Диаграммы работы мультивибратора приведены на рис.3.2б. Приведенная схема позволяет получить разные дли­тельности импульса и паузы (изменением соотношения R1 и R2). Если необхо­дим мультивибратор с одинаковыми t_и и t_п, то взамен цепочек VD1,R1; VD2,R2 достаточно поставить один резистор. При этом частота колебаний определяется соотношением

3.2.3 Одновибратор (ждущий мультивибратор)

Одновибратор - это формирователь прямоугольного импульса с одним устойчивым состоянием. Схема одновибратора с эмиттерной связью приведена на рис 3.3а. Одновибратор формирует выходной импульс после прихода внешнего запускающего импульса.

Основу одновибратора составляет схема мультивибратора у которого тем или иным способом создано одно устойчивое состояние, поэтому одновибраторы часто называют ждущими мультивибраторами. До прихода запускающего импульса транзистор VT1 (рисунок 3.3а) заперт вследствие того, что напряжение на его базе меньше напряжения на базе VT2, а VT2 открыт за счет подачи на базу через R4 положительного напряжения. Эмиттерный ток VT2 создает на R5 напряжение, запирающее VT1. Запуск можно осуществить подачей на базу VT1 положительного или на коллектор VT1 (базу VT2) отрицательного импульса. Для запуска достаточно иметь короткий импульс, позволяющий начаться процессу переключения транзисторов. Амплитуда запускающего импульса должна быть больше напряжения на R5. ПОС в схеме осуществляется с помощью резистора R5.

а б в

а - с внешним смещением; б - с эмиттерной связью; в - диаграммы работы

Рисунок 3.3 - Одновибратор

Напряжение на R5 является запирающим для транзистора VT1. При увеличении входного напряжения больше порогового VT1 начинает открываться и напряжение на его коллекторе падает, этот перепад напряжения передается через С2 на базу VT2, призакрывая его. Уменьшение тока эмиттера VT2 приводит к уменьшению падения напряжения на R5, что вызывает рост тока коллектора VT1 и уменьшение U_к VT1, то есть, развивается лавинообразный процесс переключения транзисторов. Когда схема находилась в устойчивом состоянии, конденсатор С2 зарядился до напряжения U_с по цепи: +U_n; R3; C2; переход Б-Э VT2; R5; -U_n. Напряжение на емкости равно:

U_c = U_n – U_бэ2  - I_к2R5

В конце процесса переключения VT1 открыт и конденсатор начинает разряжаться по цепи: +U_с; переход К-Э VT1; R5; -U_n; +U_n; R4; -C2. Конденсатор С2 удерживает VT2 в закрытом состоянии, так как его напряже­ние через переход К-Э VT1 приложено к переходу Б-Э VT2 в запирающей полярности. В момент времени, когда напряжение на С2 приблизиться к нулю, транзистор VT2 начнет открываться, что вызывает увеличение напряже­ния на R5, которое призакрывает VT1. Потенциал коллектора VT1 возрастает, положительный перепад с коллектора VT1 через С2 передается на базу VT2, еще больше открывая его, и так далее. Развивается лавинообразный процесс перехода схемы в исходное состояние. Длительность импульса на вы­ходе одновибратора определяется величиной С2 и разрядного резистора R4. На рис.3.3б приведена схема одновибратора с коллекторно-базовыми связями. По сравнению со схемой мультивибратора (рисунок 3.1а) в ней исключен разрядный резистор R3 транзистора VT1 и на его базу подано запирающее смещение. В исходном состоянии VT1 заперт, а VT2 - открыт. С приходом запускающего импульса VT1 открывается, а VT2 запирается. Процесс переключения происходит также как и в обычном мультивибраторе. В момент времени, когда VT1 открылся, начинается разряд С1 по цепи: +C1; переход К-Э VT1; -U_n; +U_n; R2; -C1. Когда напряжение на С1 приблизиться к нулю VT2 открывается, а VT1 закрывается. Схема перешла в устойчивое состояние и будет находиться в нем до прихода следующего запускающего импульса. Диаграммы работы одновибратора приведены на рисунке 3.3в. Одновибраторы, чаще всего, используются в качестве формирователей импульсов заданной длительности, а также при реализации схем задержки сигналов во времени.