4.9. Генератор прямоугольного и треугольного напряжений

В схеме мультивибратора формируется напряжение не только прямоугольной формы, но и формы, близкой к треугольной (на конденсаторе). Времязадающая RC-цепь мультивибратора выполняет приближенное интегрирование выходных прямоугольных колебаний. Заменив эту цепь интегратором на ОУ, получим генератор, на одном из выходов которого формируются прямоугольные, а на другом – треугольные колебания (рис. 4.28). Здесь на усилителе ОУ1 выполнен неинвертирующий триггер Шмитта, а на ОУ2 – интегратор.

Рис. 4.28. Схема генератора прямоугольных и треугольных колебаний

Интегратор интегрирует постоянное напряжение, имеющееся на выходе триггера Шмитта. Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмитта, напряжение на его выходе U₁ скачком меняет свой знак. Вследствие этого напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания триггера Шмитта. Изменяя постоянную интегрирования RC, можно перестраивать частоту формируемого напряжения в широком диапазоне. Амплитуда треугольного напряжения U₂ зависит только от установки уровня срабатывания триггера Шмитта U_п, который для данной схемы включения триггера составляет U_МR₁/R₂ (U_М – по- прежнему напряжение насыщения ОУ).

Таким образом, частота формируемого напряжения не зависит от уровня напряжения насыщения операционного усилителя.

4.10. Генераторы, управляемые напряжением

Большое количество ИС генераторов выпускаются в виде генераторов, управляемых напряжением (ГУН), у которых выходной сигнал изменяется в некотором диапазоне в соответствии с управляющим входным напряжением. Некоторые из этих схем имеют частотные диапазоны, превосходя­щие 1000:1. Примерами таких схем яв­ляются исходная ИС NE566 и более новые ИС: LM331, 8038, 2206 и серии 74LS624-9. Схемы серии 74LS624, например, спо­собны работать на высоких частотах вплоть до 20 МГц, требуют внешней RC-цепи для установления номинальной частоты и формируют выходные сигналы с обычными логическими уровнями. Бо­лее быстродействующие схемы ГУН, та­кие как 1648, могут функционировать в диапазоне до 200 МГц. Схема LM331 фактически представляет собой пример преобразователя напряжение-частота (U/F-преобразователь) с хорошей линей­ностью. В тех же случаях, когда линейность является определяющим фак­тором, предпочтительны современные U/F преобразователи типа AD650, обес­печивающие линейность 0,005%. В боль­шинстве схем ГУН используются внут­ренние источники тока для формирования треугольных импульсов, а схемы 8038 и 2206 даже имеют набор «мягких» клемм для преобразования с помощью ограни­чителя треугольных импульсов в гармо­нические колебания. Иногда в ИС ГУН используются неудобные значения опор­ного напряжения в качестве сигнала управления (например, положительный источник питания) и усложненные сим­метрированные схемы для получения си­нусоидального сигнала. Ко многим из этих ИС могут подключаться внешние кварцевые резона­торы для повышения их точности и ста­бильности; в та­ких случаях кварцевый резонатор просто устанавливается вместо конденсатора. На рис. 4.29 показана схема ГУН с диапазо­ном выходного сигнала от 10 Гц до 10 кГц, построенная на основе схемы LM331

При обзоре интегральных схем ГУН нельзя не обратить внимание на ИС фазо­вой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), в состав которых входят ГУН и фазовый детектор. Например, популяр­на КМОП-схема 4046 (и ее более быстро­действующий аналог 74НС4046).

23