Задача 4.1. Розрахувати мультивібратор на базі операцій-ного підсилювача. Дані для виконання занесені в табл. 4.1.
Потрібно:
1) вибрати та обґрунтувати тип схеми мультивібратора; 2) розрахувати номінали не вказаних в таблицях елементів мультивібратора (R2та C);
3) вибрати та обґрунтувати необхідні елементів фільтра.
Теоретичні відомості
Мультивібратори – це релаксаційні автогенератори напруги прямокутної форми. Схема мультивібратора на ОП зображена на рис.2.1, а.
Рис. 4.1. Мультивібратор на ОП:
а – схема електрична принципова;
б –часові діафрагми роботи мультивібратора.
Загалом, мультивібратори повинні забезпечувати стабіль-ність частоти і тривалості імпульсів, а також необхідну (зазвичай, мінімальну) тривалість їх фронтів.
Автоколивальний режим (збудження генератора) забезпе-чується додатнім зворотним зв’язком (R1, R3). Часові характер-ристики вихідного сигналу визначаються інтегруючим R2C1 ланцюжком, увімкненим у коло від’ємного зворотного зв’язку з виходу ОП на його інвертуючий вхід. ОП в цьому випадку фактично працює як компаратор, порівнюючи величини напруг, що подаються на його інвертуючий та на неінвертуючий входи. Тому маємо два пороги спрацювання компаратора +Uвих та -Uвих. При роботі мультивібратора порівнюється фіксована величина напруги, що змінюється з дільника, зі зміною напруги на конденсаторі С1, який намагається зарядитися до вихідної напруги ОП Uвих. (рис.4.1,б)).
Як тільки величини напруг зрівняються Uвих, змінює свій знак, і конденсатор починає заряджатись до нового значення.... і так далі. На виході ОП формується прямокутна напруга типу “меандр”. Період генерованих імпульсів становить:
,(4.1)
де – тривалість імпульсу.
. (4.2)
Таблиця 4.1
Дані для розрахунків
№ вар
fген, кГц
R1, кОм
R2,
МОм
R3, кОм
№ вар
fген, кГц
R1, кОм
R2,
МОм
R3, кОм
1,0
0,075
0,82
0,11
8,22
1,1
0,082
0,91
0,12
9,11
1,2
0,091
1,0
0,13
1,3
0,1
1,1
0,5
1,5
0,11
1,2
0,16
1,6
0,12
1,3
0,18
1,8
0,13
1,5
0,11
2,0
0,5
1,6
0,12
2,2
0,16
1,8
0,13
2,4
0,18
2,0
0,5
2,7
0,11
2,2
0,16
3,0
0,12
2,4
0,16
3,3
0,13
2,7
0,18
3,6
0,5
3,0
0,11
3,9
0,16
2,2
0,12
Задача 4.2. Розрахувати мультивібратор на базі логічних елементів. Дані для виконання занесені в табл. 2.2.
Потрібно:
1) вибрати та обґрунтувати тип схеми мультивібратора; 2) розрахувати номінали елементів мультивібратора;
3) вибрати та обґрунтувати необхідні елементи мультивіб-ратора.
Теоретичні відомості
Принцип роботи мультивібраторів на логічних елементах (інтегрованих цифрових мікросхемах (ІМС)) базується на процесах, зв’язаних із зарядом і розрядом конденсаторів.
На рис.4.2. зображена схема мультивібратора на логічних елементах І-НЕ. (в якості яких можуть бути використані елементи DD2на вхід елемента DD1і додаванням кола R1– VD1 на вході елемента DD1. Стан квазірівноваги (“1” на виході одного елемента і “0” на виході іншого) утримується протягом часу, необхідного для перезарядження конденсатора С1 (або С2) до рівня, що відповідає порогу спрацювання елемента DD2(або DD1). Після цього стани логічних елементів змінюються на протилежні і процеси повторюються. На виходах 1 і 2 мульти-вібратор генерує прямокутні імпульси протилежних полярностей.
Якщо R1 = R2 = R, С1 = С2 = С, то імпульси симетричні і мультивібратор називають симетричним.
Тривалість імпульсу визначається виразом:
, (4.3)
де U1– рівень логічної одиниці; Unop – пороговий рівень логіч-ного елемента.
Рис. 5.2. Мультивібратор на логічних елементах І-НЕ