Бистабильный ждущий мультивибратор представляет собой генератор, обладающий двумя устойчивыми состояниями, который можно построить, используя схему компаратора, охваченного слабой положительной обратной связью (рис. 2.11,а).
а) б)
Рис. 2.11
Неглубокая положительная связь повышает чувствительность компаратора, уменьшая линейную зону. Компаратор, к инвертирующему входу которого подключена дифференцирующая цепочка RдСд, изменяет свое состояние под действием напряжения U′вх. Время устойчивого состояния ждущего мультивибратора, как видно из диаграмм (рис. 2.11,б), определяется длительностью существования постоянного напряжения Uвх на входе дифференцирующей цепочки.
Линейно изменяющимся или пилообразным напряжением называется такое, которое в течение прямого (рабочего) хода нарастает или спадает линейно, а затем быстро достигает первоначального значения. В основе работы таких генераторов лежат процессы заряда или разряда конденсатора. То есть используются свойства конденсатора интегрировать протекающий через него ток:
,
U0 – начальное напряжение на конденсаторе.
Для получения линейно изменяющегося напряжения необходимо, чтобы в рабочей стадии конденсатор заряжался или разряжался в соответствии с равенством:
Uc (t) = U0 ± i × t/С. (2.20)
Из (2.20) следует, что для изменения выходного напряжения по линейному закону требуется постоянство тока заряда или разряда конденсатора.
Основными элементами любой схемы ГЛИН (рис. 2.12) являются: интегрирующий конденсатор, зарядная (или разрядная) цепь, электронный ключ, обеспечивающий восстановление исходного состояния конденсатора после рабочей фазы.
а) б)
Рис. 2.12
Электронный ключ может включаться либо параллельно интегрирующему конденсатору (рис. 2.12,а), либо последовательно с ним (рис. 2.12, б).
Генераторы линейно изменяющегося напряжения могут работать как в автоколебательном, так и в ждущем режимах.
Для получения постоянного значения тока заряда (или разряда) целесообразно использовать генератор стабильного тока – ГСТ (рис.2.13). В схеме простейшего ГЛИН (рис. 2.13,а) транзистор VT1 в исходном состоянии открыт током смещения, поступающим через резистор RБ'' в базу. Отрицательный входной импульс запирает транзистор VT1 и позволяет конденсатору С заряжаться по цепи +Ек – Rэ – VT2 – общая шина.
а) б)
Рис.2. 13
Постоянство тока заряда обеспечивается генератором стабильного тока, выполненным на транзисторе VT2. Неизменность зарядного тока объясняется слабой зависимостью тока коллектора VT2 от напряжения на нем при фиксированном токе базы. Ток базы VT2 задается с помощью делителя RБ' – VD. Диаграмма формирования линейного напряжения на выходе ГЛИН приведена на рис. 2.13,б. Схема дает удовлетворительные показатели при работе в режиме, близком к холостому ходу. При подключении нагрузки параллельно конденсатору одновременно с током заряда (прямой ход) через нагрузку будет происходить разряд конденсатора (обратный ход). Для сохранения линейности выходного сигнала нагрузку рекомендуется подключать через буферный усилитель, в качестве которого может использоваться операционный усилитель ОУ, охваченный отрицательной обратной связью (рис. 2.14). Амплитуда выходного пилообразного напряжения определяется по формуле:
Uвых = Uс (1 + R2/R1), (2.21)
где Uс – напряжение заряда конденсатора.
Анализируя равенство (2.21), можно увидеть, что соответствующим выбором номиналов резисторов R1 и R2 можно увеличивать амплитуду генерируемого пилообразного импульса.
Рис. 2.14
Для получения выходного напряжения обеих полярностей к резистору вместо общей шины подключают источник опорного напряжения Е0>0 (cмотри пунктир на рис. 2.14). Тогда в выходном сигнале будет постоянная составляющая отрицательной полярности, равная Uвых = –Е0·R2/R1, которая обеспечит получение сигнала как с положительной Umax, так и с отрицательной Umin амплитудами (рис. 2.15).
,
