3.2 Мультивібратори на операційному підсилювачі

Мультивібратор в автоколивальному режимі складається із операційного підсилювача ОП, кола від’ємного зворотнього зв’язку (ВЗЗ) - елементи R і С, кола додатнього зворотнього зв’язку (ДЗЗ) – елементи R₁, R₂ (рис. 3.4).

Рисунок 3.4. Мультивібратор на операційному підсилювачі

- коефіцієнт передачі ДЗЗ;

-стала часу перезаряду конденсатора С.

Вихідна напруга змінюється стрибком від мінімальної U_min до максимальної U_max напруги

насичення, яка визначається в основному джерелом живлення. Нехай .

Момент переходу ОП із одного стану насичення в інший відбувається в момент, коли напруги на С і R₁ приблизно рівні, тобто . Це важливий момент при аналізі подібних схем.

Для початку нехай конденсатор С заряджений до напруги . Відбувається перезаряд конденсатора через резистор з за експоненційним законом. Напруга на конденсаторі . В момент,коли , а , операційний підсилювач переходить в інше насичення і на виході з’являється напруга –Е. Конденсатор С знову перезаряджается, прямуючи до –Е і т.д.

Процес заряду конденсатора можна описати рівнянням для кола 1-го порядку:

,

з урахуванням початкових ненульових умов для напруги на конденсаторі:

. Для моменту часу це рівняння матиме вигляд:

; ;

, враховуючи те, що , отримаємо

.Таким чином, .

Враховуючи те, що схема симетрична і , частота коливань мультивібратора: . Це основне співвідношення для таких мультивібраторів.

У даної схеми немає входу. Вона працює від живлення операційного підсилювача.

3.3 Несиметричний мультивібратор

Схему рис. 3.4. можна перебудувати для отримання імпульсів зі щілинністю (зазвичай ), рис 3.6.

Використання двох діодів в колі ВЗЗ дозволяє перезаряджати конденсатор С за двома колами зі сталими часу (рис 3.6).

Тривалість вихідних імпульсів:

;

.

Частота коливань такого мультивібратора .

С хема з плавним регулюванням щілинності.

Схема з плавним регулюванням щілинності рис. 3.7 відрізняється від попередньої можливістю зміни співвідношення за допомогою потенціометра R_пт. Оскільки сумарний опір кола ВЗЗ залишаєтся сталим, то при зміні щілинності частота коливань мультивібратора не зміниться.

3.4 Мультивібратор в режимі очікування на операційному підсилювачі (одновібратор)

Мультивібратор в режимі очікування - це загальмований мультивібратор, який генерує імпульс певної тривалості кожного разу, коли приходить імпульс запуску . Тривалість вихідного імпульсу визначається параметрами мультивібратора, а не параметрами імпульсу запуску.

Мультивібратор рис. 3.8 складається із кола запуску С₁, R₁, VD1, R₂, операційного підсилювача ОП, схеми зміщення R₃, R₄, U, кола перезаряду С₂, R₅, VD2.

С₁ R₁ – диференційне коло, яке слугує для „загострення” вхідних імпульсів і це зменшує вплив тривалості вхідних імпульсів на вихідну напругу мультивібратора.

VD1, R₂ – діодний обмежувач для пропуску імпульсів негативної полярності.

При відсутності початковий стан схеми характеризується діаграмою рис. 3.9 для t=0, при цьому (це напруга насичення ОП, яка дорівнює приблизно напрузі живлення -E_Ж). Такий стан обумовлено дією від’ємної напруги U на неінвертуючому вході ОП.

При появі імпульсу запуску на

виході ОП з’являється імпульс позитивної полярності. Конденсатор С₂ перезаряджається. Цей режим триває до появи .

Тривалість імпульсу визначається параметрами кола, за якими перезаряджається конденсатор, .

Т

Рисунок 3.9. Діаграма роботи одновібратора.

ривалість вихідного імпульсу .

Такі схеми використовуються як кола затримки, реле часу, спускові пристрої.