1. Основные характеристики аэу. 6Тема Основные характеристики аэу 1 Классификация аэу
 Скачать 1.22 Mb.
|
11.2 Генераторы релаксационных колебаний11.2.1 Автоколебательный мультивибраторОсновными свойствами интегральных операционных усилителей (ОУ), используемых при построении импульсных генераторов, является большое входное (сотни кОм) и малое (десятки ом) выходное сопротивление, большой (сотни тысяч) коэффициент усиления и наличие двух парафазных входов. Полярность выходного напряжения ОУ определяется большим из напряжений U+вх и U-вх на неинвертирующем и инвертирующим входах соответственно. Принцип построения генераторов прямоугольных импульсов на ОУ основан на получении замкнутой резисторной или резисторно-емкостной цепи положительной обратной связи (ПОС) при соединении выхода ОУ с его неинвертирующим входом. ПОС обеспечивает возникновение лавинообразных процессов. Рассмотрим работу автоколебательного мультивибратора на ОУ, в котором ПОС обеспечивается делителем напряжения R1, R2 (рис.11.2,а) от выхода к неинвертирующему входу. Переключение мультивибратора из одного квазиустойчивого равновесия в другое происходит за счет релаксационного изменения U-вх.  Рисунок 11.2 – Схема мультивибратора на ОУ Если в момент t = 0 (рис.11.2,б) включить источник питания ОУ, начинает расти выходное напряжение Uвых, за счет делителя R1, R2 напряжение на неинвертирующем входе U+вх тоже возрастает, а это приводит к еще большему увеличению Uвых. В результате лавинообразного процесса выходное напряжение Uвых скачкообразно увеличивается до Е+, а входное U+вх до E+, где = R2/(R1 +R2), Е – напряжение источника питания интегрального операционного усилителя. U-вх при этом измениться не успевает и равно нулю. Начинается заряд конденсатора С через R. Это приводит к увеличению U-вх., стремящегося к Е+ с постоянной времени зар = RC . В момент t1, когда U-вх = U+вх = E+ скачкообразно изменяется режим и Uвых изменяется до E- , а U+вх = E-. Процесс этот происходит лавинообразно. Конденсатор С, соединенный положительной обкладкой к E-, а отрицательной – к корпусу, стремится перезарядиться до E- по цепи: +С, R, выход ОУ, –С. В момент t2, когда U-вх = –E-, снова происходит опрокидывание. Процессы эти периодически повторяются. Длительность импульса равна  .Период повторения импульсов  .Скважность Q = T/tи =2. Для построения мультивибратора со скважностью Q2 необходимо, чтобы цепь заряда отличалась от цепи разряда (рис.11.3).  Рисунок 11.3 – Схема мультивибратора со скважностью Q>2 Заряд идет по цепи: Uвых, R’, VD1, С, корпус, разряд – по цепи: +С, VD2, R’’, корпус, –С. длительность положительного импульса  Длительность отрицательного импульса  Скважность  .11.2.2 Генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) На (рис.11.4) в схеме ГЛИН интегрирующая RC - цепочка включена в цепь отрицательной обратной связи ОУ. Управляется ГЛИН импульсами положительной полярности Uвх с длительностью tи, равной времени прямого хода пилы. Входные импульсы подаются на базу диода VD, эмиттер которого соединен с инвертирующим входом ОУ. Исходное состояние генератора (t < t1), при Uвх = 0 диод VD открыт, течет ток от источника питания через R, диод VD, источник сигнала Uвх, корпус.  Рисунок 11.4 – Схема ГЛИН на ОУ U-вх = Uд = 0. Напряжение на неинвертирующем входе  где  - делитель напряжения.Напряжение U+вх превышает U-вх настолько, чтобы перевести ОУ в режим ограничения, при котором Uвых = E+. Конденсатор С при этом заряжен до напряжения UC (0) = E . Заряд конденсатора идет по цепи Е+, выход ОУ, С, VD, источник сигнала Uвх, корпус  .Формирование рабочего хода пилы Tпр При подаче в момент t1 запускающего входного импульса длительностью tu диод VD запирается. Скачок положительного напряжения U-вх от источника Е переводит ОУ в линейный усилительный режим и ОУ начинает интегрировать постоянное напряжение Е, являющееся для него входным. Положительный скачок на входе U-вх в момент t1 дает отрицательный скачок на выходе. Заряженный конденсатор С начинает медленно разряжаться, вызывая увеличение напряжения U-вх, которое обусловливает уменьшение выходного напряжения Uвых. Длительность рабочего хода Tпр = tи и постоянная времени RC цепи должны быть рассчитаны так, чтобы к концу интервала tи конденсатор успел разрядиться до нуля и перезарядиться до Uc = E-. Формирование обратного хода пилы Tобр В момент t2 окончания входного импульса отпирается диод VD. U-вх скачкообразно уменьшается до Uвх = 0, при котором ОУ выходит из режима усиления. Uвых увеличивается до Е+, конденсатор, заряженный до Е- с большой скоростью, определяемой сопротивлением открытого диода VD, разряжается до нуля и заряжается до исходного напряжения UС (t) = Е+. Определим необходимую постоянную времени RC при заданном Tпр. Так как ток перезаряда конденсатора icпочти постоянен и равен  ,то за время прямого хода пилы Tпр напряжение на конденсаторе изменится на величину, примерно равную 2Е. Поэтому  , откуда или для γoc <<1 RC = 0,5Tпр.Таким образом, при известном Tпр, задаваясь С, можно определить значение R или наоборот. Время восстановления режима работы генератора или обратного хода пилы Tобр.   где Rдпр - сопротивление открытого диода. Коэффициент нелинейности  |