4.7.3. Мультивибратор

На рис. 4.32 приведена схема мультивибратора на ОУ, которая дает на выходе прямоугольные импульсы [7]. Ее можно представить как компаратор, у которого U_оп подается с выхода ОУ на неинвертирующий вход через делители R1, R2:

(4.59)

Рис. 4.32

При этом образуется положительная ОС, ускоряющая переключение ОУ. Роль изменяющегося сигнала U₁(t) играет напряжение конденсатора U_с(t), которое сравнивается с U_оп, в момент их равенства происходит переключение. Временные диаграммы на рис.4.32,б поясняют работу мультивибратора. Пусть в начальный момент U₂ = + U_m, а U_с = 0. Емкость С заряжается по экспоненте 1. В момент t₁ U_с(t) сравняется с U_оп по величине и полярности, но дальше U_с будет больше U_оп, т.е. сменится знак U_вх, а значит, произойдет переключение ОУ и U₂ станет равно -U_m. Емкость С начнет перезаряжаться по экспоненте 2 и в момент t₂ опять сравняется по величине и знаку с U_оп, а затем изменится знак U_вх и опять произойдет переключение ОУ. Так происходит непрерывно. Длительность перезаряда Т₁ емкости от + γ_Um до - γ_Um определяет период Т колебаний мультивибратора [3,7]:

(4.60)

При γ = 0,47 Т = 2R_ОС С, а частота повторения выходных импульсов

. (4.61)

Практически (4.61) можно использовать при R₁ = R₂.

3.7.4. Одновибратор

Схема одновибратора (ОВ) и временные диаграммы приведены на рис. 4.33. Схема ОВ в основном повторяет схему мультивибратора. Чтобы схема имела одно устойчивое состояние, времязадающая емкость С1 зашунтирована диодом-ограничителем V1. При указанном на рис. 4.33 включении V1 положительное напряжение U_с при перезарядке фиксируется на уровне напряжения U_а1 открытого диода V1, величиной около 0,3 – 0,5 В, и в таком состоянии ОВ "ожидает" прихода внешнего запускающего импульса U_з. В этом состоянии (интервал 0  t₁) U_оп положительно. Запускающий импульс U_з, подаваемый на неинвертирующий вход, должен понизить потенциал этого входа до уровня, меньшего U_а1 на инвертирующем входе, чтобы сигнал U_вх изменил полярность. Значит, U_з должен быть отрицательным. Импульс U_з укорачивается до остроконечного U_у при помощи дифцепочки С2, R4 и ограничивающего диода V2. В момент t₁ импульс U_у проходит на неинвертирующий вход и производит переключение ОУ.

Рис. 4.33

После этого в интервале t₁ – t₂ происходит цикл перезарядки емкости С1 от +U_a1 до - _Um (как в мультивибраторе), длительность которого [3,7]

. (4.62)

При R1 = R2

(4.63)

В момент t₂ происходит переключение ОУ и перезаряд конденсатора С1, но положительное напряжение U_С(t) фиксируется на уровне U_a1 (близком к нулю) и OВ переходит в режим "ожидания". Чтобы ускорить разряд С1 от -U_m до U_a1, (восстановление) параллельно R_ОС включается цепочка R3, V3, причем эффективное ускорение восстановления происходит при R₃ << R_ОС. Если изменить направление включения диодов V1, V3 и V2, то все напряжения (см. рис. 4.33) изменятся на противоположные.

4.7.5. RС-автогенератор с мостом Вина

Схема RС-автогенератора с мостом Вина приведена на рис. 4.34,а. Положительная обратная связь осуществляется через избирательную RС-цепь из элементов Z1, Z2. Отрицательная ОС на инвертирующий вход выполняется через элементы R_ОС, R1, она предназначена для стабилизации формы и амплитуды колеба­ния. Передаточная |K_RC| и фазовая _RC характеристики избирательной цепи Z1, Z2 приведены на рис. 4.34,б. На частоте f₀

Рис. 4.34

|K_RC| имеет максимальное значение, а _RC равно нулю (выполняется баланс фаз). При |K_ОС| > 3 (при этом выполняется баланс амплитуд) схема генерирует колебания, по форме близкие к гармоническим, с частотой

.

Роль элементов R_ОС, R1 такая же, как в полупроводниковых RC-автогенераторах на транзисторах: стабилизация амплитуды и формы колебаний.