3.2.2. Экспериментальная часть

Исследуем работу гистерезисного аналогового компаратора, реализованного на триггере Шмитта, для чего соберем на макетной плате схему, представленную на рис. 3.3 (   = 10 кОм; = 100 кОм;  = 100 кОм; = 5 В). В меню запуска инструментов NI ELVIS выберем функции Variable Power Supplies (Регулируемые источники питания) и Digital Multimeter (Цифровой мультиметр). Эксперимент аналогичен рассмотренному в 3.1.2; при этом определяем параметры , , , , характеристики передачи компаратора (см. рис. 3.2, кривая 2) и сравниваем их с расчетными величинами (3.5).

Исключаем в аналоговом компараторе цепь обратной связи ( ) и повторяем предыдущий эксперимент. Убеждаемся, что при этом гистерезисный компаратор превращается в безгистерезисный. По результатам двух экспериментов необходимо построить характеристики передачи аналогового компаратора.

3.3. Мультивибраторы

3.3.1. Общая часть

Мультивибраторы представляют собой генераторы прямоугольных импульсов. Они подразделяются на автоколебательные мультивибраторы, в которых генерация осуществляется непрерывно без внешнего воздействия, и на ждущие мультивибраторы (одновибраторы), формирующие под воздействием внешнего сигнала одиночные прямоугольные импульсы.

Схема симметричного автоколебательного мультивибратора, реализованного на интегральном ОУ, приведена на рис. 3.4. Мультивибратор включает в себя рассмотренный выше триггер Шмитта DA1, R1, R2 и времязадающую цепь C1, R3. На рис. 3.5 представлены временные зависимости выходного и входного напряжений мультивибратора (T – период колебаний мультивибратора).

Рассмотрим работу мультивибратора (см. рис. 3.4). Пусть в момент времени t = 0 мультивибратор переходит по выходу из состояния в состояние (см. рис. 3.5). При этом конденсатор C1 начинает заряжаться по цепи R3, C1 от начального значения . Напряжение на конденсаторе возрастает, оно возрастало бы до значения , но в момент времени , когда это напряжение достигает значения , срабатывает триггер Шмитта (см. рис. 3.2, 3.5), напряжение на выходе мультивибратора изменяется до значения , и конденсатор C1 начинает разряжаться. Он разряжался бы до значения , но в момент времени , когда входное напряжение достигает значения , опять срабатывает триггер Шмитта, мультивибратор переходит по выходу в состояние , и далее весь процесс повторяется (см. рис. 3.5).

Рис.3.4

Рис.3.5

Определим длительность периода колебаний мультивибратора T при следующих допущениях:

, . (3.6)

Напряжение на конденсаторе C1изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени ; при этом в первый полупериод получаем:

. (3.7)

В момент времени это напряжение достигнет значения (см. рис. 3.5); при этом соотношение (3.7) примет вид:

. (3.8)

Тогда с учетом допущений (3.6) получаем:

. (3.9)

Длительность фронтов прямоугольных импульсов на выходе мультивибратора определяется максимальной скоростью нарастания выходного напряжения ОУ :

. (3.10)