Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Мультивибратором – наз. генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы. Мультивибратор является автогенератором и работает без подачи входного сигнала



Схема мультивибратора показана на рис. 3.14. В этой схеме конденсатор С и резисторы R1,R2 образуют интегрирующую RC-цепь, при заряде конденсатора открыт диод V1,ток проходит через R1, при разряде – открыт V2, ток идет через R2. Источником напряжения Е является выходная цепь ОУ. Компаратор выполнен на ОУ с ПОС через цепь R3,R4. При переключении компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденсатора С, т.е. ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжения заряда и разряда конденсатора, компаратора и ключа.

.Рис.3.14.. Схема и временные диаграммы мультивибратора

 

Работа мультивибратора. Временные диаграммы приведены на рис.3.14. Пусть при t<t1источники питания отключены: Eп=0, -Eп =0. Конденсатор С разряжен и Uc=0. В момент подключим Еп и –Еп. При включении выходное напряжение ОУ будет либо положительное, либо отрицательное (процесс случайный). Допустим, что произошло положительное приращение выходного напряжения. Через цепочку R3,R4 это приращение подается на прямой вход ОУ, усиливается и в свою очередь вызывает приращение ΔU`вых. Процесс развивается лавинообразно, в результате в момент t1 скачком устанавливается Uвых= Uвых.мах.

Начиная с момента t1 конденсатор С заряжается напряжением U=Uвых.мах через резистор R1 , так как к аноду диода V1 приложено положительное напряжение, постоянная времени τ =R1C . Нарастающее по экспоненте напряжение Uс подается на инвертирующий вход ОУ. На прямой вход ОУ через цепочку ПОС подается напряжение

Uос=UвыхмахR4/(R3+R4)=U0

В момент t=t2 напряжение на конденсаторе Uс достигает значения U0 и происходит срабатывание компаратора. Его переключение протекает лавинообразно (регенеративный процесс)и завершается при Uвых= - Uвыхмах . Напряжение на конденсаторе не может меняться скачком и, начиная с момента t2 происходит перезаряд конденсатора через резистор R2 напряжением U= - Uвых мах с постоянной времени τ=R2С (на диоде прямое напряжение – минус на катоде). Можно отметить, что воздействуя на диод V1и V2 , компаратор осуществляет переключение цепей заряда (V1, R1) и разряда (V2, R2) конденсатора С. При t2<t<t3 напряжение на прямом входе ОУ

Конденсатор С не успевает разрядиться до напряжения –Uвых.мах, так как в момент t3 напряжение на нем достигает значения –U0 и снова происходит регенеративное переключение компаратора, при этом устанавливается Uвых=Uвых.мах, Uос=U0 . Вновь начинается этап заряда конденсатора С через резистор R1. При напряжении на конденсаторе Uс(t4)= U0 происходит очередное срабатывание компаратора.

Установившийся процесс начинается при t=t2 и характеризуется изменением напряжения на конденсаторе от U0 к –U0 и обратно. Интервал t3-t4 определяет длительность импульса tи, длительность паузы tп=t3-t2.

Найдем tи и tп . Для этого воспользуемся анализом схемы заряда конденсатора, проведенным раннее.

Для нахождения рассмотрим заряд конденсатора С от источника E=Uвых.мах с постоянной времени τ=R1C. Процесс начинается при Uс(0)= - U0 (момент t3) и завершается при Uс(tи)=U0. Получим

 

Учитывая зависимость U0 от Uвыхмах получим

 

tи=R1Cln(1+2R4/R3)

Интервал паузы tп найдем при рассмотрении перезаряда конденсатора С от источника E= - Uвыхмах с постоянной времени τ=R2C, Uc(0)=U0, Uc(tп) = - U0 . Получим

 

Период повторени Tп=tи+tп=(R1+R2)Cln(1+2R4/R3)

Скважность Q=Tп/tи =(R1+R2)/R1

Отметим, что значения tи, tп,Tп, Q не зависят от параметров ОУ. Это обусловливает высокую стабильность частоты и скважности мультивибратора.

 

Одновибратор

Одновибратор – это формирователь одиночных импульсов прямоугольной формы и фиксированной длительности, возникающих на выходе при поступлении на вход запускающего короткого импульса.

Одновибратор применяется либо в качестве формирователя прямоугольных импульсов, либо для задержки импульсов на заданное время. Схема одновибратора приведена на рис..3.15. Схема содержит конденсатор С1, связанный с выходом компаратора на ОУ через резистор R. В качестве компаратора используется хорошо известная схема ОУ с ПОС через цепочку R3, R 4. ОУ в схеме выполняет несколько функций: компаратор, , источник напряжения для заряда конденсатора и ключа, так как коммутация цепей заряда и разряда конденсатора осуществляется при переключении компаратора.источник напряжения для заряда конденсатора и ключа, так как коммутация цепей заряда и разряда конденсатора осуществляется при переключении компаратора

 

Рис.3.15 Схема и временные диаграммы одновибратора

Диод V1 служит для фиксации начального напряжения на конденсаторе. Элементы C2, R4, R5, V2, составляют цепь запуска, через них на схему поступает короткий запускающий импульс. Цепочка C2, R5 является дифференцирующей. Рассмотрение работы одновибратора необходимо проводить по этапам

· Исходное состояние (ждущий режим), uвх.=0. Будем считать, что компаратор раннее приведен в состояние uвых.= - Uвых.мах.. Конденсатор С1 разряжен, так как диод V1 препятствует его заряду выходным напряжением ОУ через R . Нетрудно убедиться, что рассматриваемое состояние устойчиво, т.е. может длиться сколь угодно долго: uос.<uc следовательно, компаратор действительно находится в состоянии отрицательного насыщения.

· Формирование импульса. При uвх>0 к прямому входу ОУ прикладывается входное напряжение, которое действует сильнее, чем сигнал с выхода ОУ через R3 . Напряжение на прямом входе становится положительным. Поскольку на инвертирующем входе сохраняется uc(t)=0 , то компаратор регенеративно переключается и напряжение на его входе скачком достигает uвых=Uвых.мах. . На этапе формирования импульса надобность в поддержании напряжения на входе после переключения отпадает, так как положительное напряжение ОУ поддерживается положительным напряжением , подаваемым с его выхода на прямой вход по цепи R3 R4. Поэтому входной импульс одновибратора может быть весьма коротким. При t>t1 конденсатор С1 заряжается напряжением Uвыхмах через резистор R , причем τ=RC1, . Этап формирования импульса завершен в момент t2 , когда напряжение на конденсаторе достигает значения напряжения ПОС на прямом входе

В этот момент компаратор регенеративно переключается.

· Стадия восстановления исходного состояния. В момент t2 скачком устанавливается uвых= - Uвыхмах. Конденсатор С1 начинает разряжаться через резистор R от источника напряжения –Uвыхюмах , притом τ=RC1 . В момент t3 напряжение на конденсаторе достигает значения uc(t3)=0, диод V1 открывается и препятствует дальнейшему уменьшению напряжения на конденсаторе. В момент t3 стадия восстановления завершена.

Рассмотрение принципа действия одновибратора, позволит убедиться, что в ней используются принципы, которые рассмотрены раннее. Рассчитаем длительность импульса. Расчет аналогичный расчету, проведенному в разделе мультивибратор. Аналогично проводится расчет и длительности восстановления.

Регулировка длительности импульса и восстановления может проводиться следующими способами:

· Изменением R или C,при этом изменяется скорость заряда конденсатора.

· Изменение соотношения R3/R4 . При этом изменяется напряжение срабатывания компаратора U*2 и время, в течение, которого напряжение на конденсаторе нарастает до величины U*2. Необходимо не забывать, что схемы с ПОС имеют низкую помехоустойчивость.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.