5.3. Мультивибратор
Мультивибратор - импульсное устройство, генерирующее периодическую последовательность импульсов напряжения прямоугольной формы. Для построения мультивибратора применяют операционные усилители, охваченные обратными связями по инвертирующему и неинвертирующему входам. Принципиальная схема симметричного мультивибратора на операционном усилителе и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис. 5.6. и 5.7. Временные диаграммы построены в предположении, что при t=0 выходное напряжение усилителя uвых(0)= U+вых.max. Это предположение можно объяснить тем, что операционные усилители имеют напряжение смещения, составляющее доли и единицы милливольт, и поэтому за счет действия положительной обратной связи выходное напряжение операционного усилителя при t = 0 может быть равно U+вых.max или U-вых.max,
Схемы замещения мультивибратора для временных интервалов 0 <t< t0, t0<t<t1 и t1 <t< t2 приведены соответственно на рис. 5,8, а,б,в.
Для первой схемы замещения напряжение на конденсаторе С, измеряется в соответствии с уравнением
(8)
В момент времени t0 напряжение на конденсаторе С, Uс1(tQ) равно
(9)
где
Рис. 5.7. Временные диаграммы, поясняющие работу Мультивибратора
Рис. 5.8. Схемы замещения мультивибратора для моментов времени а)0< t < t1; б) t0 < t< t1; в) t1 < t< t2
В момент времени t0 входное напряжение uвх становится отрицательным за счет действия механизма положительной обратной связи по неинвертирующему входу, осуществленной с помощью резисторов R2 и R3 Действие механизма положительной обратной связи изложено подробно в разделе триггер Шмитта. Значение t0 можно определить из уравнения:
(10)
Для второй схемы замещения на временном отрезке t0 <t <t1 .
(11)
В момент времени t1, напряжение на конденсаторе C1, uc1(t1) равно uR2(t1):
(12)
и входное напряжение uвх становится положительным. Значение t1- tо = tи можно определить из уравнения:
(13)
Для третьей схемы замещения на временном отрезке t1<t<t2
(14)
(14)
В момент времени t2 напряжение на конденсаторе C1, uC1(t2) равно uR2(t2):
(15)
и
входное напряжениеuвх
становится отрицательным. Значение t2
-
t1=t+u
можно определить из уравнения:
(16)
Если принять U+вых.max = -U-вых.max, то
(17)
(18)
Где T – период колебаний. Частота следования импульсов мультивибратора:
(19)
Мультивибраторы применяют в качестве задающих генераторов частоты в системах управления энергетическими и технологическими установками и в измерительной технике.