Вопрос 42. Генератор прямоугольных импульсов (мультивибратор).
Схема автоколебательного мультивибратора приведена на рис.33а. Он состоит из инвертирующего триггера Шмитта, охваченного отрицательной обратной связью с помощью интегрирующей RC-цепочки.
Рис. 33. Схема мультивибратора (а) и временнaя диаграмма его работы (б)
Когда напряжение uc достигает порога срабатывания триггера Шмитта, схема переключается и ее выходное напряжение скачком принимает противоположное значение. При этом конденсатор начинает перезаряжаться в противоположном направлении, пока его напряжение не достигнет другого порога срабатывания. Схема переключается в первоначальное состояние (рис. 33б).
Анализ схемы мультивибратора позволяет записать дифференциальное уравнение:
|
(38) |
.
При начальных условиях uc(0) = Uп решение этого уравнения имеет вид:
Значение напряжения, равное порогу срабатывания триггера Шмитта (условие uc(t)=Uп), будет достигнуто спустя время
t1 = RCln[1 + 2R1/R2].
Период колебаний мультивибратора, таким образом, равен
T = 2t1 = 2RCln[1 + 2R1/R2]. |
(39) |
Как видно из последней формулы, период колебаний мультивибратора не зависит от напряжения Uм, которое, в свою очередь определяется напряжением питания Uпит. Поэтому частота колебаний мультивибратора на ОУ мало зависит от питающего напряжения.
Вопрос 43. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (глин)
Генераторы линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения (ГЛИН) применяют для развертки электронного луча в электроннолучевых трубках телевизионных, осциллографических и радиолокационных устройств, а также в схемах сравнения для задержки импульсов во временя и т. п.
ГЛИН могут работать в режиме самовозбуждения и в ждущем режиме, когда период повторения пилообразного напряжения определяется запускающими импульсами. Режим самовозбуждения применяют, например, для получения непрерывной развертки в осциллографах, а ждущий режим - для получения ждущей развертки.
Напряжением пилообразной формы называется напряжение, которое в течение определенного времени нарастает или убывает пропорционально времени (линейно), а затем быстро возвращается к исходному уровню. Пилообразное напряжение может быть линейно нарастающим (рис. 1) или линейно падающим (рис. 2).
Рис. 1 - Линейно изменяющееся нарастающее напряжение
Рис. 2 - Линейно изменяющееся падающее напряжение
Пилообразное напряжение характеризуется длительностью прямого или рабочего хода tр.х.в течении которого напряжение изменяется линейно; длительностью обратного хода tо.х., в течении которого напряжение обычно изменяется по экспоненте, и амплитудой Umax.
Принцип получения пилообразного напряжения заключается в медленном заряде (или разряде) кондера через большое сопротивление во время прямого хода и в быстром его разряде (или заряде) через малое сопротивление во время обратного хода. В упрощенном виде это показано на рисунке 3.
Рис. 3 - Принцип получения пилообразного напряжения
Кондер С заряжается при разомкнутом ключе К через резик Rз, а разряжается при замкнутом ключе К через резик Rр.
Такая схема не позволяет получить напряжения высокой линейности, поскольку повышение напряжения на кондере уменьшает зарядный ток. Для получения линейного напряжения кондер необходимо заряжать постоянным во все время заряда током. Поэтому смотрим на схемку:
Рис. 4 - Генератор пилообразного напряжения на транзисторах
Электронный ключ собран на транзисторе VT1 и управляется импульсами положительной полярности, транзистор VT2 - эмиттерный повторитель - является следящей связью. В исходном состоянии, когда на входе отсутствует прямоугольный импульс (рис. 5), транзистор VT1 закрыт и кондер С3 заряжается. Ток заряда все время остается постоянным, т. к. напряжение на верхнем выводе R2 следит за напряжением на кондере С3 на его нижнем выводе. Диод VD1 закроется и в течение всего времени дальнейшего формирования линейного нарастания напряжения будет закрыт. Формируется рабочий ход пилообразного напряжения.
Рис. 5 - Формирование прямого и обратного хода
При воздействии входного импульса транзистор VT1 открывается и кондер С3 быстро через него разряжается. Формируется обратный ход пилообразного напряжения. В это время кондер С2 подзаряжается до своего первоначального