Мультивибраторы на операционном усилителе

Мультивибраторы

ГЕНЕРАТОРЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ СИГНАЛОВ

Мультивибраторами называют устройства, предназначенные для генерации периодического напряжения в виде прямоугольной волны (меандр – греч.) с определенными параметрами (амплитудой, периодом следования, скважностью). Под скважностью понимают отношение периода Т волны к длительности прямоугольного импульса q = T/t_и. Период колебаний представляет собой сумму временных отрезков генерируемого импульса и паузы: Т = t_и + t_п. Иногда оперируют понятием коэффициента заполнения γ = 1/ q = t_и/Т. Одним из основных параметров мультивибраторов является частота f = 1/Т генерируемых колебаний.

Мультивибраторы могут работать как в автоколебательном, так и в ждущем режимах. Автоколебательный режим наступает сразу после подключения напряжения питания к устройству. Мультивибратор, работающий в ждущем режиме, генерирует одиночный прямоугольный импульс после подачи на него кратковременного запускающего импульса. Ждущий мультивибратор, имеющий одно устойчивое состояние, называется просто одновибратором (он же моностабильный мультивибратор). Ждущий мультивибратор может иметь и два устойчивых состояния (бистабильный мультивибратор). В современной аппаратуре мультивибраторы, работающие в различных режимах, получили настолько большое распространение, что выпускаются в виде отдельных функционально законченных самостоятельных изделий интегрального исполнения.

Симметричный мультивибратор (рис. 2.1) в автоколебательном режиме генерирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов с одинаковой длительностью импульса и паузы, то есть импульсов со скважностью, равной 2.

Идея работы такого мультивибратора (рис. 2.1) заключается в обеспечении заряда и разряда конденсатора, подключенного к инвертирующему входу компаратора DA, по одной и той же цепи.

Изменяющееся напряжение U_c на конденсаторе сравнивается
в компараторе с напряжением положительной обратной связи –
U_оc = U_вых·β = U_вых·R3/(R2+R3), возникающим на резисторе R3 и поступающим на неинвертирующий вход. Результатом этого сравнения является изменение состояния мультивибратора.

Рис. 2.1

Работу мультивибратора поясним, используя диаграммы напряжений (рис.2 .2) на инвертирующем и неинвертирующем входах соответственно: U_и и U_н. Будем считать, что до подачи напряжения питания Е конденсатор С был разряжен, то есть U_с(0) = 0. Компаратор, охваченный положительной обратной связью, обладает большим коэффициентом усиления и поэтому после подачи напряжения питания он быстро переходит в состояние насыщения. На его выходе устанавливается одно из максимальных по модулю напряжений. Допустим, установится напряжение U_min. Часть его, равная U_ос, мгновенно поступит на неинвертирующий вход.