Импульсные устройства на операционных усилителях (775185), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Очевидно, что со- стояние выходного ОУЗ определя- ется знаком напряжения на его неинвертируюшем входе Е~ —.— (Е~,,+Ы + Я ) (6.14) Поскольку напряжения на выходах всех ОУ схемы могут принимать лишь два фиксированных значения ~У'и-ОУ включен, Я= е -ЕГ -ОУ выключен, напряжение на неинвертирующем входе ОУЗ вЂ” Б~ ~ будет иметь знак, соответствующий однополярным состояниям по меньшей мере двух из трех ОУ. Таким образом, пока си Е~, Ех А.' = ~~ = - Е1 ч, Рис, 6.11 ~с,, = — Е/ ~0 и Я~ — — ЕТ, При увеличении входного напряже- н ния до значения ГаЕ~ компаратор ОУ1 включается (Ы.
вЕ~ ), но полярность выходного напряжения триггера не меняется, оставаясь 0~~= - Р, поскольку 8~ч.=- -Ь"~.д, Триггер вклк У чится и напряжение на его выходе станет положительным(м' = = Й ) только после того, как входной сигнал достигнет верхнего порога срабатывания, т,е. при Г=Ра„,„=Ея . Очевидно, что выключение триттера произойдет после того, как убывающее входное напряжение упадет до уровня нижнего порога срабатывания, т„е.
приИ=~~ ц=Е~, когда И',=Я~а=- й и ь'г ~~7. 1 3 т е,„ 5 си) Г Ц (й) б) Й~ Рнс. 6.12 Если в качестве ОУ1 и ОУ2 использовать компараторы со схемами преобразования уровней выходного напряжения, согласованных с логическици уровнями "1" и "О" логических схем, то вместо выходного операционного усилителя ОУЗ можно применить асинхронный ('Я -триггер. Принпипиальная схема такого триггера и амплитудные характеристики, поясняющие принцип его работы, приведены соответственно на рис. 6,12,а и б. Он устанавливается в единичное состояниехс=ЕУ -су, когда входное напряже- Я ние превышает верхний порог срабатывания схемы, т е при Г=Гд~д=Ея >с, и сбрасывается в нулевое состояние, когда входное напряжение становится ниже нижнего порога срабатывания прн ЫаЮжв,,к =Г~ ~~х- Глава 7.
МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ОСНОВЕ ТРИГГЕРОВ ШМИТТА Мультнвиб то ы на основе ниве т его т иггеЕа Шмитта Самовозб дающийся льтнвиб то, На рис. 7.1,а приведена принципиальная схема мультивибратора, посгроенного на основе инвертируюшего триггера Шмитта. Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его действия, приведены на рис. 7.1,б. 34 Рис.
7,1 (7,2б) (7 Зв) Если напряжение с выхода ОУ инвертирукццего триггера Шмитта через интегрирующую Ю - цепочку подать на его янвертирукцций вход, то в системе возникнут автоколебания в результате перезаряда конденсаторами интегрирующей цепочки. Пределы изменения напряжения на конденсаторе ограничиваются пороговыми уровнями Е/л~ = Е~а~к яйся =Гют,т на инвертируюшем входе, принимающими попеременно значения И71 ~жхк / ~ +~У /,)~с'I~, (7,1а) ~ля =фекл= -/ 4~ +(у-~l)~с~ г (7.1б) где гГ~г~я Ллительйостн полупериодов колебаний 2 и 2, соответствующих положительной и отрипательной полуволне выходного напряжения.
определяются по формулам г-„+ = 2- Ку'-,. (7.2а) с = с" Ж~., где козффипиенты длительности + х Е/ ~-2/иг К~ — — ~~к (7.3а) ,с" у — еул~ /ьг-= 7 Ф х '+ ~ул~ (7.3б) /7к (7,4) Ыс ап шг Рис. 7.2 Рис, 7,3 т„' ~' Рис- 7 4 (7.7 б) а длительность периода колебаний т=Г' ~„=~ Ф2- 1. Для получения симметричных колебаний мультивибрато ратора ( , л Т~ ) необходимо, чтобы гГ.~~ = 0 при обеспеченииЫ = -~У х', что может быть достигнуто включением иа выходе ОУ двух последовательно соединенных стабвлитронов с нап У,Ф/ р в с напряжением пробоя~,я~~Г ' (рис, 7.2), В этом случае Б"'~"ЕГ~=Гл, ТХр~=~ Ец, О~~~ = ~гГ, коэффициенты длительности Х ' = уб . = Е, г ('~+ я— (7 ьй) а период колебаний мультивнбратора Т= 8Я ~Уб (1+2 — ~).
(7.6) Х~ ' Р ассимметрирование мультнвибратора может быть достигну- то либо выбо ром стабилвтронов, имеюших различные напряжения п обои ~ Ф с Р -а~ -,с2, либо подачей напряжения смешения ~" лбу, сдвнгаюшего пороговые уровни Б~~.у и ~У~~ относительно нулево- го уровня, либо созданием различных цепей заряда и разряда конденсаторов С (рис. 7.3), Для схемы, изображенн ис, 7, и раженной на р,,3, при ~У =-Еу и предположении идеальности характерис- тик диодов Д и Д, полупериоды колебаний мультивибратора определяется соотношениями ~'у+~ ~г ) а скважность Я генерируемых импульсов б~=- хУ+ — л/+ —- у г- 0 (7.8) г-' г кшв~,~бр,э.
к нове инвертирукхцего триггера Шмитта представлена на рис.7,4а, Ждуший режим (устойчивое состояние) мультивибратора обеспечивается включением одного из диодов(Д вли Д параллельно конденсатору С „ При подключении диода Д выходное напряжение мультивибратора в ждушем режиме отрипательно (И. = -П ), а по- ,Ч лярность выходного импульса положительная; при подключении диода Д, наоборот, И~фвРг, а полярность выходных импульи ,Ю Ф и сов отрйцательная. Диоды Д и Д, стояшие в цепи запуска мультивибратора, служат для отключения мультнвнбратора от схемы запуска в пропессе генерирования импульсов. На рис, 7,.4,б приведены временные диаграммы, иллюстрируюшие работу мультивибратора, генерирукшего импульсы положительной полярности.
Подача на неинвертируюший вход импульса положительной полярности с амплитудойГп;ь/ Б', где рай / = , выводит мультивнбратор из режима покоя. Вследствие ПОС в схеме развивается регенеративный процесс, который заканчивается увеличением выходного напряжения ОУ до уровня Ю=й" .
Конденсатор С начинает заряжаться, стремясь принять асимптотическое эначениеФ~Г )=ЕУ', Считая параметры диода Д идеальными, а й. (О) =О, получим закон нарастания напряжения на конденсаторе (инвертирукацем входе) в виде и,=ия ('у-ехр Г-Д ) (7,9) где 2 = ~'К. Окончание временно устойчивого состояния ограничивается нарастанием напряжения на неинвертируюшем входе до уровня 22 (2ц) = "л~ =/ ~": Прн этом происходит переключение ~У ОУ при наличии ПОС в устойчивое состояние с2~с- Р и начинается пропесс восстановления начального напряжения на конденсатора С .
Длительность импульса 2~ при ЕГ я-2у' может ж ж быть вычислена по формуле 2. = — г б' г. й-У-~. (7 ЛО) Длительность пропесса восстановления определяется временем спадания напряжения на конденсаторе с уровня 2~~ ( 2'д~хЯ~ = ятЮ до уровня, когда диод Д откроется и ограничит напряжение на нем, т.е. пРн2~с ~ ГжтЕ~ ) =О. Длительность пРопесса восстановления 2,у при 2У Яя-2Уч может быть рассчитана по формуле Е. = г-Ьу. ('у+ я /.
(7.11) Иэ анализа формул (7.10) и (7.11) можно видеть, что для рассматриваемой схемы ждушего мультивибратора всегда выполшлется условие 2 (Я (7.12) Мультивнбраторы на основе невнвертируюшего триггера Шмитта Самовоэб даюшиеся ьтивиб ато ы, На рис. 7.5,а приведена принпипиальная схема самовоэбуждаюшегося мультивибратора, построенного на основе неинвертируюшего триггера Шмитта, Временные диаграммы, иллюстрируюшие принпип его действия, приведены на рис, 7.5,б, (7.13б) (7 Л3в) + ) ( в„- н~ ~н~~ =2 К2 причем 2 ° я + ~у) /~'. =Ьг ~~7 2 а„И,+О)яА(0 У"~ р- 0 ~ -(1-~ ) Е„.„, 2 = б" ('К т- гГ~ ~, гГ ~Е 'Яу (7,14в) (7.15) (7,1 Ба) (7.1 Бб) (7.16а) (7 -16 б) В мультивибраторе (см.рис.7.5,а) напряжение с выхода ОУ через дифференпируюшуюСЮ -пеночку подается на его невнвертирукяпий вход.
Резистор/Рб ограничивает максимальное значение напряжения на неинвертирукчцем входе ОУ на уровне, меньшем допустимого. В пропессе автоколебаний напряжение на неинвертируквдем входе в результате переэаряда конденсатора С экспоненпиально изменяется от значения Ы+ (и +О) в положительном полу- периоде и м' (с +О) в отрипательном, в обоих случаях стремясь к асимптотическому значению Я~.~.
( ) =О. Длительности полупериодов колебаний, положительного 2"~ и отрипательного 2 ~~, ограничиваются пороговыми напряжениями Бг~уу и Б~~, формируюшимися на инвертируюшем входе в результате коммутапии схемы и изменения уровней выходного напряжения с ~У'~ на -Б' и наоборот: // Ыт~=/ Б ~."('~-/,)Е"ги; (7.13а) где гГ Л гС; "Юя Длительности полупериодов колебаний, соответствуюшнх положителы~ой и отрицательной полуволне выходного напряжения, могут быть определены иэ соотношений 2" -" 2' уб2. (7 Л4а) 2С + ('б а ч" О~ = ~яг (7.14б) и Хт я Рис. 7.5 39 (7-18) Рис, 7.6 Ждуший режим мультивибратора обеспечивается подачей на инвертируюший вход ОУ постоянного напряжения ~луу, В случае, если Е~~ ~Р и напряжение на неинвертирующем входе Длительность периода колебаний мультивибратора Т= ~.~+~-= г-('~ -Тб - ).
л Ф/ 2 'Е (7 17) Следует отметить, что самовозбуждаюшиеся мультивибраторы, выполненные по схеме рис. 7.5,а, применяются ограниченно, так как благодаря действию отрицательной обратной связи по инвертируюшему входу они обладают сравнительно малым значением петлевого коэффициента усиления г.=~'А=~~. -"~ ", в результате чего длительность его переключения из одного квазиустойчивого состояния в другое оказывается значительной. Из (7.18) легко можно получить условие выбора отношения Ж, при котором в мультнеибраторе еще возникает реге- Яд неративный процесс: —,ь 'Яу,У (7.19) Ждуший ьтивиб ато . Его принципиальная схема на основе,е вертирующего триггера Шмнтта и временные диаграммы, поясняющие принцип действия, представлены соответственно на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
