45.Кварцевый генератор. Схема. Достоинства и недостатки.

Д ля получения гармонических колебаний с малыми искажениями используют инерционно-нелинейную цепь ООС. Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала уменьшается R3 (термистор) или увеличивается R4 (позистор).

Если необходима высокая стабильность, используется кварцевый генератор.

Условие баланса амплитуд:

Достоинство: очень высокая стабильность. (нестабильность 10^-5 -10^-7 при усилении термостатирования)

Недостатки: невозможность перестройки частоты (возможна только подстройка с ухудшением стабильности без замены кварцевогорезонаторва.)

46.Мультивибраторы (генераторы прямоугольных колебаний). Схема.

Мультивибраторомназывается генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы (выполняются на основе триггера Шмита). Мультивибратор является автогенератором и работает без подачи входного сигнала. Рассматриваемый генератор является симметричным и для него длительность импульса и паузы равны t_и=t_n=R₂Cln(1+ ), при R₃=R₄t_и=t_п=R₂Cln3, период повторения импульсов Т_п=(t_и+t_п)=2t_и, скважность Q= . Изменяя =R₂C и величины R₃, R₄, можно регулировать длительность, частоту и амплитуду импульсов.

Предположим, что на выходе напряжение +12В, а на неинвертирующем входе +2В. Конденсатор заряжается через до +2В. Так как напряжение на инвертирующем входе становится больше, чем на неинвертирующем входе, происходит переброс триггера Шмита, на выходе устанавливается максимальное отрицательное напряжение (-12В), на неинвертирующем входе -2В. Конденсатор перезаряжается через до -2В и т.д.

> . при включении питания треггер Шмидта устанавливается в одно из стационарных состояний. НапримерU_вых=+ U_maxвых

U_выхчерез R1 начинает заряжать С1. И как только UC1 станет равным U_А, пройзойдет перенос триггера Шмидта в противоположное состояние и U_вых=- U_maxвых. и это станет перезаряжать конденсатор.

47. Электронные схемы на оу

Инвертирующий усилитель:

Если в цепи обратной связи использовать простейший делитель напряжения, то получится базовая схема инвертирующего усилителя.

Потенциал на инвертирующем входе U- =0. Так как ОУ находится в линейном режиме, тогда U- - U₊ = U_вых/К₀ . Например, при U_вых =5 В, К₀ = 2·10⁵получаем U_А =25мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с термо-э.д.с. при∆Т=1ºС) даже невозможно измерить обычным цифровым вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на выходах ОУ можно с хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на втором входе будет также поддерживаться нулевой потенциал, хотя напрямую входы ОУ гальванически не связаны. Этот эффект называется мнимым заземлением. Таким образом, из U₊ = 0 следует U_-=0, Uвх = U_R5 (падение напряжения на R5); Uвых = U_R19 (падение напряжения на R19). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим I5 = Uвх/R5= -Uвых/R19. Это означает, что для инвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = -R19/R5.

Коэффициент усиления

.

Достоинства: устойчивость усиления при больших К_u.

Недостатки: малое R_вх, инверсия сигнала.

Использование: Основная усилительная схема.

Неинвертирующий усилитель:

Так как U₊≈U_-, то Uвх = U_-= U_R8 (падение напряжения на R8); Uвых = U_R8+U_R20 (падение напряжения на R20 и R8). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим Ioc = Uвх/R8= Uвых/(R20+R8). Это означает, что для неинвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = 1+R20/R8.

Достоинства: высокое выходное сопротивление, отсутствие инверсии сигнала.

Недостаток: невысокая устойчивость при больших К_u.

Может служить фильтром НЧ первого порядка

Используется в генераторах пилообразного и треугольного напряжения, а также в качестве звена фильтра низких частот 1-го порядка.

Дифференциатор:

Для интегратора и дифференциатора на инвертирующий вход подаются прямоугольные импульсы с выхода симметричного мультивибратора. На рисунке, а приведен электрический аналог и на рисунке,б временные диаграммы, поясняющие принцип дифференцирования и интегрирования в электрических и электронных цепях.

U_вых = -I_осR_ос

I_ос = C·dU_с/dt

U_с = U_вх

U_вых = -R _осC·dU_вх/dt

Используется для выделения переднего и заднего фронтов сигнала, а так же в качестве звена ФВЧ первого порядка. Эти схемы обеспечивают линейные нарастание и спад выходных сигналов при прямоугольных сигналах на входе, т.к. заряд и разряд конденсатора осуществляется постоянным током (т.к. U_вх=0). В генераторе разверток.

Инвертирующий и неинвертирующий сумматоры:

Действие этой схемы в точности соответствует ее названию. Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких напряжений и меняет ее знак на обратный.

Если отдельным входным напряжениям надо придать раз­личные веса, то используется схема суммирования с масштаб­ными коэффициентами. Используется для суммирования сигналов, для цифро-аналогового преобразователя. В сумматоре отсутствует взаимное влияние источников сигналов.

Для инвертирующего сумматора выходное напряжение определяется по формуле

.

При равенстве входных сопротивлений R₁=R₂=R

U_вых=- (U_вх.1+U_вх.2+...+U_вх.n) - для инвертирующего сумматора;

- для неинвертирующего сумматора.

В схеме сумматоров переменным параметром является сопротивление обратной связи R_о.с, которое и определяет коэффициент усиления. Формулы приведены для постоянных величин (числовой сумматор) U_вх.1, U_вх.2 и т.д.

Достоинство инвертирующего сумматора: невлияние источников питания друг на друга, возможность усиления (ослабления) сигнала до необходимого уровня.

Недостатки инвертирующего сумматора: относительно низкое входное сопротивление, которое тем меньше, чем выше необходимый коэффициент усиления.

Используется для суммирования аналоговых сигналов, а также простейших АЦП.

Вычитатель:

Условия, выполнение которых необходимо для правильной работы этой схемы сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была рав­на сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. Другими словами, инвертирующий и неинвертирующий коэф­фициенты усиления должны быть сбалансированы.

Для схемы, представленной на рисунке, выходное напряжение пропорционально разности напряжений на входах Uвх1 и Uвх2.

. При R9=R11=R10=R21, получаем

.

Используются в измерительных дифференциальных схемах.

Пассивный сумматор.

Недостатки: взаимное влияние источников сигнала друг на друга;

необходимость согласования уровней

При подаче на один из входов логической единицы соответствующий транзисторный ключ

открывается и в цепь инвертирующего входа оказывается включённой коллекторная нагрузка

данного ключа.

Изменяя цифровой код на входах ключей, можно к инвертирующему входу подключить целый ряд коллекторных нагрузок, включённых в параллель и соответственно изменять коэффициент усиления схемы.

Управление коэффициентом усиления при помощи аналогового сигнала можно осуществлять

с помощью полевого транзистора.

В данной схеме роль сопротивления, подключённого к инвертирующему входу, выполняет ка-

нал полевого транзистора VT1. Изменяя управляющее напряжение, можно менять ширину канала, следовательно, и его сопротивление, что будет приводить к изменению коэффициента усиления.

Широкое применение ОУ нашли в активных фильтрах.