Гусев - Электроника (944138), страница 120
Текст из файла (страница 120)
(8.37) Длительносз ь фронтов прямоугольного напряжения определяется параметрами триггера ШУ! и обычно оценивается удвоенным временем задержки распространения у ЛЭ, на основе которых выполнен Ао-триггер. Генераторы напряжения прямоугольных форм часто называют мультивибраторами. Они относятся к классу релаксацио нных генераторов, т. е. генераторов, у которых изменения состояния отдельных активных приборов происходят в результате процесса регенерации (см. 9 8.4).
Рассмотренный принцип получения прямоугольного напряжения используется в микросхеме интегрального таймера КР1006ВИ1Я (рис. 8.32,а). В нем ключ о выполнен на транзисторе КТ), на выходе установлен дополнительный буферный элемент .0О2, а роль источников опорных напряжений Гм 569 * Таймерами называются устройства, предназначенные лля получения точных интервалов времени или послеповательности импульсов со стабильными частотами рарогоВии акое Опорное капряигние Орос Запуск гприггера Вон ку цепи раграаа 00игии икоВ а2 Рис. 8.32.
Уврогггсннвя схема таймера КР1006ВИ( (а) н сто вклгоченис мультивибратороч (О) бг~ выполняет делитель напряжений на резисторах Яг, гт,, Я,. Схема включения его мультивибратором показана на рйс. 8З2,6. При таком включении конденсатор С' заряжается 2 через резисторы Аг, гт, до напряжения 7(в=-бгго а разряжается 1 через резистор гс, до напряжения 77, = — 77 . г 3 и' Длительность стадий зарядки Т, и разрядки конденсатора С можно оценить с помощью уравнений Т, 0,693(Я,+Я )С; 18. 38) Т 0,693 гс, С. 18.39) Частота генерируемых импульсов 590 1 1,443 ?',тТ, (2лян-(1,)С Следует отметить, что минимальное значение Тс ограничено параметрами ключа ИТ! и при Я =О, как правило, около 50 нс. Структуры.
подобные рассмотренным, обеспечивают получение прямоугольных напряжений со сравнительно стабильной частотой (изменение частоты из-за влияния внешних факторов менее десятых сотых долей процента). Худшие результаты получают при использовании мульт.ивибраторов, у которых непрерывно изменяются полярносгь и значение напряжения, от которого заряжается конденса.гор С. Примером такого подхода служат схемы, приведенные на рис. 8.33,а, б. В обоих схемах усилитель работает в режиме регенеративного компаратора, у кот'орого полярность и значение опорного напряжения ((/г и (г' ) изменяются в зависимости от полярности выходного сигнала. Процессы регенерации возникают вследствие наличия у обоих устройств широкополос- и Юбж й1 Рис.
3.33. Мультивибраторы на операционных усилителях: а с накОпн телец электрнческои эиер1 ни в це си о раца е. ьной ОГ, б с наколи ~слове электрической ыер ии е цс и поло;кительной ОС ной положительной ОС. Выходное напряжение усилителя, охваченного цепью положительной ОС с Ку>1, может принимать два стабильных во времени значения: Г„"ы„., и Г, „„,„. Это объясняется тем, что его активные приборы в результате процесса регенерации попадаю~ в режим ограничения по соответствующей полярное~и. Для примера рассмотрим схему рис.
8.33, еь Пусть в результате процесса регенерации ОУ оказался в насыщении по отрицательной полярносги. Его выходное напряжение Г, „= =Г,ыл сы Напряжение на неинвертирующем входе определяется коэффициентом положительной ОС у= ' и равно Лэ ся г Гв а*У Если бы ОУ оказался в состоянии насыщения по положительной полярности, то на его выходе было бы напряжение Г,ы„,к, а на неинвертирующем входе появилось бы напряжение Гг: Гг=б * *у Компаратор на ОУ срабатывает в моменты, когда напряжения на конденсаторе достигают значений Г, или Г . Будем считать, что компаратор только что сработал при напряжении Г и напряжение на конденсаторе С равно бт,= Гг. Конденсатор начнет перезаряжаться через резистор А, причем напряжение, создающее ток перезарядки, эквивалентно Г„(см.
рис. 8.31, а): Гп Гвык пак Гвыкпталу (~ Гв ак ~+ ~ выктак /). Напряжение на инвертирующем токе Г изменяется с течением времени 59! = — ! С!,„„~.„„)+(! (I,„„„.„!+ С1,"„„,„у) е я,г (8 41) При Сс (г) = С'! усилитель выходит в активную область. Начинается процесс регенерации, в резуль|ате которого происходит лавинообразное измепепие выходного напряжения. Подставив в (841) значение С',(!)=~/,=Г,„„„„у, получим т, ~ Сг,„„,„!(1 — у)=()С7,„„„.„!+С',+„„,„у)е я,с, (842) Решив его аналогично рассмотренному, получим Т2=Я2С) 2 2 ' и ! !(! ) (8.43) При выходном напряжении ОУ (2,'„,,„к конденсатору О в начальный момент времени приложено напряжение, зквивалентное С'„в схеме рис.
8.31, гн = С' вы| та С! ~пвх 7= С~'выхта*+ ! С' выл паху !' (8' 14) Уравнение, характеризующее изменения напряжения на инвертирующем входе ОУ, нри зарядке конденсатора С через резистор Я, имеет вид ! С1, (г) = С!,„„,„у+(С!„„„„+! С',+„„,„! у) (1 — ея, б), (8.45) Стадия квазиравновесия, при которой происходит «медленноев изменение напряжения на конденсаторе С', кончается при С', (!) = СУ2.
Подсгавив значение С', (!) в (8.45) и решив его, получим н ч'(: (8.46) н,'„„., (! — т) Частота колебаний /'=1,~(Т!+ Т,). Меняя Я, и Я, можно изменять как частоту, так и скважность следующих друг за другом прямоугольных импульсов. Подобные мультивибраторы удовлетворительно работают в диапазоне частот доли Гц — 100 кГц. Мультивибратор на рис. 8.33,б по принципу работы аналогичен рассмотренному. Отличие его в том, что времязадающий конденсатор С включен в цепь положительной обратной связи, а уровни пороговых напряжений изменяются на неинвертирующем входе, Это осу!цествляется с помощью резисторов Я,, Я,.
Диоды и резис~оры Я4. Яз включены для защиты входа ОУ от больших значений дифференциально! о входного на- Рис 8.34 Му1в|ивибра~ор на 51Э)555)АЗ 1и); чультнвибратор с аия~ кими вотбужленисы (б). еенсратор с кварневой стаоилиеанией яосто;ы )а) пряжения. Применение их обязательно в зех случаях, когда разность напряжений на дифференциальных входах превышает максимально допустимое напряжение для данной микросхемы. Мультивибраторы, к стабильности частоты которых не предъявляются жесткие .требования, часто выполняют на ЛЭ (рис.
8.34, и, 6). Они эквивалентны схеме рис. 8.33,6, так как ЛЭ это усилители с большим коэффициентом усиления, имеюшие два значения пороговых напряжений: Г)~,„,„, ~У,'„и, . вк нор' В обеих схемах имеется положительная обратная связь. Сталин квазиравновесия обусловлены тем, что после процесса регенерации, возникаюгцего при выхоле в активную область всех ЛЭ, входящих в петлю ОС, ко входу ЛЭ окажется приложенным напряжение, большее Е.,', иар или мепыпсе ст'~„в„. По мере зарядки конденсатора С' найряжение на входе соответственно снижается или повьппается до уровня, при котором ЛЭ выйдут в активную область, и процесс регенерации повторится, Подобные мулы ивибраторы имеют невысокую временную и температурную стабильность частоты колебаний. Так, лля ЛЭ серии 155 нестабильность частоты может достигнуть 5- 10% при изменении напряжения питания на 5",'о.
Колебания температуры от 5 до 60 "С меняют частоту на 10 -20%. Промьппленность выпускает специальные микросхемы мультивибраторов, например К263ГФ1. Изменяя емкость дополни гельтто~ о навесног о конденсатора, у них можно изменят.ь частоту автоколебаний от долей Гц до 80 МГц. Для получения высокой стабильности частоты вместо времязадающего конденсатора часто включают кварцевый резонатор (рис. 8.34, и), При этом вследсгвие высокой добротности кварцевого резонатора форма им~ ульсов отличается от прямоугольной. 20 Звк;ы Ук !Оеб Генераторы напряжений экспоненциальной формы.
Эти генераторы аналогичны рассмотренным. Отличие их заключается в том, что выходное напряжение снимается с времязадаюп(его конденсатора С, на котором оно меняешься по экспопенпиальному закону. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Такие генераторы можно создать па основе рассмотренных схем (рис. 8.35,а). Так, если у автогенератора (см. рис. 8.31, а) конденсатор С заряжать пе через резистор Яо а через источник стабильного тока 7=сопя(, то напряжение на конденсаторе будет изменяться в соответствии с уравнением ('с(г) о (8.47) Разряд конденсатора С должен происходить за малый промежуток времени (время восстановления 7;). Для этого резистор в схеме рис. 8.31, а следует замкнуть накоротко, На рис. 8.35,б приведена схема ГЛИН.
В ней резистор Я 1 (в схеме рис. 8.31, а) заменен на источник постоянного тока, пс гг„г (увы» »()яи» те Г(гав» ж» т — и г) Рис. е 35. Линейно измепяюпгееся напряжение (и) и схема его генератора, выполненного на основе таймера КР)006ВИ! (о); генератор напряжения треугольной формы (е) и его выходное напряжение (г) 594 ! и з 161~ эы| К1= Я (8.48) 1 В * ~ ьь~2 (8.49) где !7ьэ,. !/вэ, - — напряжение база --. эмигтер у транзисторов, 595 выполненный на ОУ !)А! и транзисторе )'Т! по схеме рис. 6.9,а, а резистор )72 взят равным нулю. Для нормальной работы исгочника постоянного тока необходимо, чтобы С'„ 2 было болыпе Г~„' на 1,5.
-2 В. Это требование вызвано тем, что для нормальной работы источника постоянного тока транзистор 1'7! должен находи~ься в активном режиме. ГЛИН обычно характеризуется следующими парамет)2ами (см. рис. 8.31, а): начальным уровнем выходного напряжения 729; размахом (величиной) ЛИН 77,„; длительностью рабочего хода Т„; длительностью обратного хода или временем восстановления Т„„.; периодом повторения импульсов Т= Т„+Т,; ап скоростью рабочего хода К= — и средней скоростью рабочего аг хода К,„= 7! ~ Т„; коэффициентом нелинейности — 100% = — 100%, где К„и ʄ— значения скорости в начале и конце рабочего хода; коэффициентом использования напряжения питания Кк= Сг )72„.
В зависимости от целевого назначения у ГЛИН обычно получают следующие параметры выходного напряжения: Т несколько мкс . — десятки с; 7'„= (0,05 —: 0,2) Т; с„— от 0,01 до 10%. Определение соответствующих параметров выполняется аналогично тому, как рассмотрено в ч' 8,2, с учетом того, что вместо резистора Р, стоит генератор тока и напряжение на конденсаторе изменяешься по линейному закону.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
