Мультивибраторы на микросхемах операционных усилителей


Мультивибраторы на микросхемах операционных усилителей

СКАЧАТЬ: uca-2.5.zip [1,2 Mb] (cкачиваний: 74)

по дисциплине «устройства цифровой автоматики»

«Исследование работы мультивибратора на ОУ»

Цель работы

Исследование схемы симметричного и несимметричного мультивибратора на ОУ в режиме анализа переходных процессов, расчет основных параметров схемы.

Краткие сведения из теории

В настоящее время для построения мультивибраторов наибольшее распространение получили операционные усилители в интегральном исполнении. Возможность построения мультивибратора на интегральной микросхеме операционного усилителя или компаратора обусловлена тем, что напряжение на ее выходе может скачком переходить от U + нас к Uнас и наоборот при изменении знака разности входных напряжений u (+) u (-) .

Чтобы получить последовательность прямоугольных импульсов (реализовать автоколебательный мультивибратор), знак указанной разности должен изменяться периодически в ходе процессов, протекающих непосредственно в самой схеме. В ждущем мультивибраторе разность u (+) u (-) должна принимать один знак под действием запускающего импульса, а противоположный — в результате изменений электрического состояния схемы.

Схема симметричного мультивибратора на ОУ приведена на рис. 2.28, а. Ее основой служит компаратор на ОУ с положительной обратной связью. Для периодического изменения знака на вход u (+) u (-) на вход (+) ИМС ОУ (рис. 1, а) с делителя R2 — R3 подается часть выходного напряжения, неизменная в течение полупериода и uвых:

За счет этого в процессе зарядки конденсатора напряжение на входе (-) может превышать по абсолютному значению напряжение на входе (+), в результате чего напряжение на выходе скачкообразно изменяет знак.

Временные диаграммы (рис. 2.28, б) иллюстрируют сказанное. Если, к примеру, uвых=U + нас, то конденсатор С заряжается до момента времени t1, когда напряжение на нем (uc) окажется чуть больше γUнас. Вслед за этим, как только транзисторы ИМС выходят из насыщения, восстанавливается действие положительной обратной связи: уменьшение u (+) =UR3 вызывает дальнейшее уменьшение uвых и т.д. В результате выходное напряжение весьма быстро достигает уровня U нас (рис. 1 в). С этого момента конденсатор перезаряжается до тех пор, пока напряжение на нем (при t=t2) не станет чуть меньше γU нас, после чего начинается переключение uвых к уровню U + нас.

Мультивибратор на операционном усилителе

Конденсатор С и резисторы R1, R2 образуют интегрирующую RC-цепь: при заряде конденсатора открыт диод V1, ток проходит через R1, при разряде — открыт V2, ток идет через R2. Источником напряжения E является входная цепь ОУ. Компаратор выполнен на ОУ с положительной обратной связью через цепь R3R4. При переключении компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденсатора C, то есть ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжений разряда и заряда конденсатора, компаратора и ключа.

Мультивибратор на операционном усилителе

В вычислительной технике, радиотехнике, телевидении, системах автоматического управления используют генераторы, колебаний несинусоидальной формы (прямоугольной, треугольной и т. д.). Генераторы, предназначенные для получения колебаний прямоугольной формы, называют мультивибраторами. В отличие от генераторов гармонических колебаний в мультивибраторе используется цепь обратной связи первого порядка, а активный элемент работает в нелинейном режиме.

Мультивибраторы работают в режиме автоколебаний или в ждущем режиме. Соответственно, различают автоколебательные и моностабильные (ждущие) мультивибраторы.

Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе показана на рис. 6.4.1. Активным элементом является инвертирующий триггер Шмитта, реализованный на ОУ и резисторах , . Резистор и конденсатор формируют времязадающую цепь, определяющую длительность формируемых импульсов.

Операционный усилитель охвачен положительной обратной связью (цепь – ) и находится в режиме насыщения, поэтому напряжение на выходе . Переключение ОУ из положительного насыщения в отрицательное и обратно происходит, когда напряжение на инвертирующем входе достигает положительного и отрицательного порогов срабатывания, равных и соответственно. Здесь – коэффициент обратной связи: .

Передаточная характеристика триггера Шмитта показана на рис. 6.4.2.

Рис. 6.4.1 Рис. 6.4.2

Назначение таких устройств – получение одиночных импульсов заданной длительности. Схема ждущего мультивибратора показана на рис. 6.4.5. Импульс на выходе возникает при подаче на вход специального запускающего сигнала. Поскольку на входе включена дифференцирующая цепь, форма и длительность такого сигнала могут быть произвольными.

43.

Триггер Шмитта — электронный двухпозиционный релейный (переключающий) элемент, статическая характеристика которого имеет зону неоднозначности (петлю гистерезиса). Триггер Шмитта используется для восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтрах дребезга, в качестве двухпозиционного регулятора в системах автоматического регулирования, в двухпозиционных стабилизаторах-регуляторах напряжения. Этот триггер стоит особняком в семействе триггеров: он имеет один аналоговый вход и цифровой выход.

Механический триггер Шмитта с механическим гистерезисом применяется в регуляторах температуры холодильников.

Фазовая траектория (статическая характеристика) триггера Шмитта представляет собой характеристику переключателя, но с прямоугольной петлёй гистерезиса. Неоднозначность статической характеристики позволяет утверждать, что триггер Шмитта, как и другие триггеры обладает свойством памяти — его состояние в зоне неоднозначности определяется предысторией — ранее действовавшим входным сигналом.

В триггере Шмитта весь входной диапазон возможных напряжений делится входным троичным компаратором на три нечётких поддиапазона в нечёткой (fuzzy) троичной логике, которым присваиваются три чётких значения (трит) в чёткой троичной логике, в верхнем из которых (трит = +1) триггер устанавливается в «1», в среднем из которых (трит = 0) действия не производятся, а в нижнем из которых (трит = -1) триггер устанавливается в «0». Логическая часть триггера Шмитта выполняет сложную унарную троичную логическую функцию с памятью — «повторитель (F1073 = F810) с запоминанием в RS-триггере двух (трит = +1 и трит = -1) из трёх возможных состояний трита»

Триггер Шмитта применяют для преобразования синусоидального напряжения в последовательность прямоугольных импульсов. При подаче на вход синусоидального напряжения U(t) = Um sin ωt с амплитудой, превышающей уровень срабатывания триггера, на его выходе формируются импульсы, фронты которых совпадают с моментами равенства входного напряжения и уровней срабатывания и отпускания (рис.11.17,в).

Приведенный анализ преобразователей с обратными связями базировался на статических моделях, отображаемых резистивными эквивалентными схемами. Наличие емкостей, индуктивностей и инерционности усилителей создает задержку сигналов в контуре обратной связи, что может вызвать ложные (непредусмотренные при заданном входном сигнале) срабатывания и даже привести к возникновению самопроизвольной (паразитной) генерации.

Эффект возбуждения периодических колебаний напряжения в контурах обратной связи без внешнего воздействия заложен в основу функционирования специальных устройств, называемых автогенераторами. С энергетической точки зрения генерирование сигналов можно трактовать как автономное преобразование энергии источника электропитания в энергию периодического сигнала (последовательности импульсов).

Электроника для всех

Блог о электронике

Операционный усилитель

Что то часто мне стали задавать вопросы по аналоговой электронике. Никак сессия студентов за яцы взяла? 😉 Ладно, давно пора двинуть небольшой ликбезик. В частности по работе операционных усилителей. Что это, с чем это едят и как это обсчитывать.

Что это
Операционный усилитель это усилок с двумя входами, невье… гхм… большим коэфициентом усиления сигнала и одним выходом. Т.е. у нас Uвых= K*Uвх а К в идеале равно бесконечности. На практике, конечно, там числа поскромней. Скажем 1000000. Но даже такие числа взрывают мозг при попытке их применить напрямую. Поэтому, как в детском саду, одна елочка, две, три, много елочек — у нас тут много усиления 😉 И баста.

А входа два. И один из них прямой, а другой инверсный.

Более того, входы высокоомные. Т.е. их входное сопротивление равно бесконечности в идеальном случае и ОЧЕНЬ много в реальном. Счет там идет на сотни МегаОм, а то и на гигаомы. Т.е. оно замеряет напряжение на входе, но на него влияет минимально. И можно считать, что ток в ОУ не течет.

Напряжение на выходе в таком случае обсчитывается как:

Очевидно, что если на прямом входе напряжение больше чем на инверсном, то на выходе плюс бесконечность. А в обратном случае будет минус бесконечность.

Разумеется в реальной схеме плюс и минус бесконечности не будет, а их замещать будет максимально высокое и максимально низкое напряжение питания усилителя. И у нас получится:

Компаратор
Устройство позволяющее сравнивать два аналоговых сигнала и выносить вердикт — какой из сигналов больше. Уже интересно. Применений ему можно придумать массу. Кстати, тот же компаратор встроен в большую часть микроконтроллеров и как им пользоваться я показывал на примере AVR в статьях про использование аналогового компаратора и про создание на его базе АЦП. Также компаратор замечательно используется для создания всяких ШИМ сигналов.

Но одним компаратором дело не ограничивается, ведь если ввести обратную связь, то из ОУ можно сделать очень многое.

Обратная связь
Если мы сигнал возьмем со выхода и отправим прямиком на вход, то возникнет обратная связь.

Положительная обратная связь
Возьмем и загоним в прямой вход сигнал сразу с выхода.

Что получим? А ничего интересного, процесс пойдет по следующей цепочке событий.

В общем, выход мгновенно свалится в бесконечные минуса, а в реале ляжет на шину отрицательного питания и усе. Поэтому такое включение применяется крайне редко. Например в триггере Шмитта для обеспечения гистерезиса.

Триггер Шмитта
Представим себе компаратор включенный по такой вот схеме и запитанный от +/- 15 вольт:

  • Напряжение U1 больше нуля — на выходе -15 вольт
  • Напряжение U1 меньше нуля — на выходе +15 вольт

А что будет если напряжение будет равно нулю? По идее на выходе должен быть ноль. Но в реальности напряжение НИКОГДА не будет равно нулю. Ведь даже если на один электрон заряд правого перевесит заряд левого, то уже этого достаточно, чтобы на бесконечном усилении вкатить потенциал на выход. И на выходе начнется форменный ад — скачки сигнала то туда, то сюда со скоростью случайных возмущений, наводящихся на входы компаратора.

Для решения этой проблемы вводят гистерезис. Т.е. своего рода зазор между переключениями из одного состояния в другое. Для этого вводят положительную обратную связь, вот так:

Считаем, что на инверсном входе в этот момент +10 вольт. На выходе с ОУ минус 15 вольт. На прямом входе уже не ноль, а небольшая часть выходного напряжения с делителя. Примерно -1.4 вольта Теперь, пока напряжение на инверсном входе не снизится ниже -1.4 вольта выход ОУ не сменит своего напряжения. А как только напряжение станет ниже -1.4, то выход ОУ резко перебросится в +15 и на прямом входе будет уже смещение в +1.4 вольта.

И для того, чтобы сменить напряжение на выходе компаратора сигналу U1 надо будет увеличиться на целых 2.8 вольта, чтобы добраться до верхней планки в +1.4.

Возникает своеобразный зазор где нет чувствительности, между 1.4 и -1.4 вольтами. Ширина зазора регулируется соотношениями резисторов в R1 и R2. Пороговое напряжение высчитывается как Uout/(R1+R2) * R1 Скажем 1 к 100 даст уже +/-0.14 вольт.

Но все же ОУ чаще используют в режиме с отрицательной обратной связью.

Отрицательная обратная связь
Окей, воткнем по другому:

В случае отрицательной обратной связи у ОУ появляется интересное свойство. Он всегда будет пытаться так подогнать свое выходное напряжение, чтобы напряжения на входах были равны, в результате давая нулевую разность.
Пока я в великой книге от товарищей Хоровица и Хилла это не прочитал никак не мог вьехать в работу ОУ. А оказалось все просто.

Повторитель
И получился у нас повторитель. Т.е. на входе U1, на инверсном входе Uout = U1. Ну и получается, что Uout = U1.

Спрашивается нафига нам такое счастье? Можно же было напрямую кинуть провод и не нужен будет никакой ОУ!

Можно, но далеко не всегда. Представим себе такую ситуацию, есть датчик выполненный в виде резистивного делителя:

Нижнее сопротивление меняет свое значение, меняется расклад напряжений выхода с делителя. А нам надо снять с него показания вольтметром. Но у вольтметра есть свое внутреннее сопротивление, пусть большое, но оно будет менять показания с датчика. Более того, если мы не хотим вольтметр, а хотим чтобы лампочка меняла яркость? Лампочку то сюда никак не подключить уже! Поэтому выход буфферизируем операционным усилителем. Его то входное сопротивление огромно и влиять он будет минимально, а выход может обеспечить вполне ощутимый ток (десятки миллиампер, а то и сотни), чего вполне хватит для работы лампочки.
В общем, применений для повторителя найти можно. Особенно в прецезионных аналоговых схемах. Или там где схемотехника одного каскада может влиять на работу другого, чтобы разделить их.

Каждый электрик должен знать:  Как измерить мощность с помощью двух ваттметров

Усилитель
А теперь сделаем финт ушами — возьмем нашу обратную связь и через делитель напряжения подсадим на землю:

Теперь на инверсный вход подается половина выходного напряжения. А усилителю то по прежнему надо уравнять напряжения на своих входах. Что ему придется сделать? Правильно — поднять напряжение на своем выходе вдвое выше прежнего, чтобы компенсировать возникший делитель.

Теперь будет U1 на прямом. На инверсном Uout/2 = U1 или Uout = 2*U1.

Поставим делитель с другим соотношением — ситуация изменится в том же ключе. Чтобы тебе не вертеть в уме формулу делителя напряжения я ее сразу и дам:

Мнемонически запоминается что на что делится очень просто:

Таким образом, можно очень легко умножать аналоговые значения на числа больше 1. А как быть с числами меньше единицы?

Инвертирующий усилитель
Тут поможет только инверсный усилитель. Разница лишь в том, что мы берем и прямой вход коротим на землю.

При этом получается, что входной сигнал идет по цепи резисторов R2, R1 в Uout. При этом прямой вход усилителя засажен на нуль. Вспоминаем повадки ОУ — он постарается любыми правдами и неправдами сделать так, чтобы на его инверсном входе образовалось напряжение равное прямому входу. Т.е. нуль. Единственный вариант это сделать — опустить выходное напряжение ниже нуля настолько, чтобы в точке 1 возник нуль.

Итак. Представим, что Uout=0. Пока равно нулю. А напряжение на входе, например, 10 вольт относительно Uout. Делитель из R1 и R2 поделит его пополам. Таким образом, в точке 1 пять вольт.

Пять вольт не равно нулю и ОУ опускает свой выход до тех пор, пока в точке 1 не будет нуля. Для этого на выходе должно стать (-10) вольт. При этом относительно входа разность будет 20 вольт, а делитель обеспечит нам ровно 0 в точке 1. Получили инвертор.

Но можно же и другие резисторы подобрать, чтобы наш делитель выдавал другие коэффициенты!
В общем, формула коэффициента усиления для такого усилка будет следующей:

Ну и мнемоническая картинка для быстрого запоминания ху из ху.

Вычитающая схема
Однако никто же не мешает подать на прямой вход не ноль, а любое другое напряжение. И тогда усилитель будет пытаться приравнять свой инверсный вход уже к нему. Получается вычитающая схема:

Допустим U2 и U1 будет по 10 вольт. Тогда на 2й точке будет 5 вольт. А выход должен будет стать таким, чтобы на 1й точке стало тоже 5 вольт. То есть нулем. Вот и получается, что 10 вольт минус 10 вольт равняется нуль. Все верно 🙂

Если U1 станет 20 вольт, то выход должен будет опуститься до -10 вольт.
Сами посчитайте — разница между U1 и Uout станет 30 вольт. Ток через резистор R4 будет при этом (U1-Uout)/(R3+R4) = 30/20000 = 0.0015А, а падение напряжения на резисторе R4 составит R4*I4 = 10000*0.0015 = 15 вольт. Вычтем падение в 15 вольт из входных 20 и получим 5 вольт.

Таким образом, наш ОУ прорешал арифметическую задачку из 10 вычел 20, получив -10 вольт.

Более того, в задачке есть коэффициенты, определяемые резисторами. Просто у меня, для простоты, резисторы выбраны одинакового номинала и поэтому все коэффициенты равны единице. А на самом деле, если взять произвольные резисторы, то зависимость выхода от входа будет такой:

Мнемотехника для запоминания формулы расчета коэффициентов такова:
Прям по схеме. Числитель у дроби вверху поэтому складываем верхние резисторы в цепи протекания тока и множим на нижний. Знаменатель внизу, поэтому складываем нижние резисторы и множим на верхний.

Если же вводные резисторы (R4 и R5) равны друг другу. И резистор обратной связи и резистор на землю (R3 и R6) тоже равны друг другу. То формула упрощается до

Таким образом, на одном усилке можно два сигнала сначала вычесть, а потом умножить на константу. Этим, кстати, я воспользовался в схеме реобаса, чтобы привести милливольтный сигнал с датчика температуры к вменяемому виду.

Раз можно вычитать, то можно и суммировать

Тут все просто. Т.к. точка 1 у нас постоянно приводится к 0, то можно считать, что втекающие в нее токи всегда равны U/R, а входящие в узел номер 1 токи суммируются. Соотношение входного резистора и резистора в обратной связи определяет вес входящего тока.

Ветвей может быть сколько угодно, я же нарисовал всего две.

Резисторы на входе (R1, R2) определяют величину тока, а значит общий вес входящего сигнала. Если сделать все резисторы равными, как у меня, то вес будет одинаковым, а коэффициент умножения каждого слагаемого будет равен 1. И Uout = -1(U1+U2)

Сумматор неинвертирующий
Тут все чуток посложней, но похоже.

Причем резисторы в обратной связи должны быть такими, чтобы соблюдалось уравнение R3/R4 = K1+K2

В общем, на операционных усилителях можно творить любую математку, складывать, умножать, делить, считать производные и интегралы. Причем практически мгновенно. На ОУ делают аналоговые вычислительные машины. Одну такую я даже видел на пятом этаже ЮУрГУ — дура размером в пол комнаты. Несколько металлических шкафов. Программа набирается соединением разных блоков проводочками 🙂

Продолжение следует, когда-нибудь 🙂

192 thoughts on “Операционный усилитель”

> с двумя входами. Невье… гхм… большим
А не лучше ли запятую вместо точки?
> Поэтому такое включение не применяется. ОУ сконструирован для отрицательной обратной связи.
Ну ПОС тоже применяют, получая триггер Шмитта. В том же реобасе используется. Так что можно было и его описать)

О, точняк. Про него я чето запамятовал.

Моар спеллчека.
> Например в Триггере Шмидта
1) «Триггер» с малой буквы
2) Согласно вики — таки Шмитта.

Да ну? Я иначе как Шмидт его ни разу не видел.

Шмидт и Шмитт это разные люди 🙂
Один летчиком был, именем другого триггер назван.
Шмидт — это который лейтинант («Дети лейтинанта Шмидта» все помнят),
а триггер он Шмитта.

Неплохо бы написать мануал по выбору усилка. А то их всяких разных уж больно много развелось…

А что там много параметров? Для повседневных нужд тока частота, питающее напряжение, райл2райл или нет. КОрпус еще. Ну а для прецезионных затрахов там свои приколы и я их сам не знаю. Т.к. с аналоговой точной техникой дело имел мало да и не нужно оно особо в быту.

ещё полоса пропускания для переменных сигналов.
в своё время для космических систем в одном месте не нашлось ничего лучше, чем 744уд2 именно по этому параметру, так до сих пор и живём )

Стоило бы чуть-чуть коснуться практики применения ОУ с однополярным питанием (подозреваю что начинающим будет трудновато адаптировать твои рассуждения самостоятельно).
Ещё: привести вариант какой-нить простой схемы (например, http://easyelectronics.ru/img/starters/OPAMPS/5_noinvert.GIF), но добавить конденсатор с намёком что по переменному току сопротивление цепочки будет другое (более того, будет меняться с изменением частоты), а значит можно строить усилители с нелинейной АЧХ.
Ну, и grammar nazi тут подсказывает что «буфер» пришеццо с одной «ф». Тебе прям по всем статьям надо пройтись поиском-заменой, а то режет очень 🙂

Во, как справочник самое то! А то иногда приходится выводить эти формулы по ходу составления схемы, отвлекаясь от обдумывания более важных вещей. Давно хотел себе оформить это в виде листа, прилепленного на стенку 🙂

Я как справочник юзаю статью из Википедии (Применение операционных усилителей). Там базовые схемы и формулы есть.

Да, про вики я забыл. Там иногда тоже нужные вещи пишут

Обратная связь это когда сигнал с выхода поступает опять на вход, но не наоборот!

Странно как…
Столько картинок и ни одного канализационно-водопроводного аналога… 🙂

А если серьёзно — правильно делаешь, что пишешь про аналог. Хоть миром и правит цифрровая электроника, но без аналога у неё будут большие проблемы в «общении» с этим самым миром.

Еще я что-то не заметил (может плохо смотрел) схемы для измерения тока (падение на шунтирующем резисторе) или хотя-бы её описания.

З.Ы. Есть у меня хорошая (на мой взгляд) книжка — «Что нужно знать цифровому разработчику об аналоговой электронике» (авт. Бонни Бэйкер). Довольно хорошо написана (правда местами скучно..). Посмотри на досуге — может добавишь в раздел «книги».

Да будет продолжение где наброшу практики. Вроде того же виртуального нуля, способов питания, ограничений всяких. Применение и так далее.

Книга, кстати, очень удобная. Мне ее подарили на TI Technology day. Просто, доступно, с примерами.

>>Если мы сигнал возьмем со входа и отправим прямиком на выход, то возникнет обратная связь.
Перепутал местами.

>>Uout = -1(R3*U1/R9 + R3*U2/R8)
Индексы не соответствуют картинке!

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Для превращения компаратора в мультивибратор в него вводят времязадающую RC-цепь отрицательной ОС (рис.6.15). После включения питания благодаря положительной ОС и тому, что конденсатор С разряжен, схема мгновенно перейдёт в одно из квазиустойчивых состояний с выходным напряжением +Um .Напряжение на неинвертирующем входе ОУ станет равно +Um. Начиная с этого момента под действием выходного напряжения конденсатор С будет заряжаться через резистор R, и напряжение на нем Uc будет стремиться к значению +Um. Однако, когда напряжении Uc превысит напряжение на неинвертирующем входе, ОУ перескочит в другое квазиустойчивое состояние с напряжением на выходе — Um. Напряжение на неинвертирующем входе ОУ станет равно -Um и конденсатор С начнёт перезаряжаться. Далее процессы в схеме будут периодически повторяться. Длительность импульса на выходе мультивибратора определяется временем перезаряда конденсатора от уровня напряжения Um+ до амплитуды Um. Длительность импульса равна

а период повторения

Заменив резистор R цепочкой из двух параллельно включенных диодных ключей (диод последовательно соединен с сопротивлением), получим несимметричный мультивибратор, в котором длительности положительных и отрицательных импульсов могут быть различны. Для перестройки частоты повторения импульсов изменяют емкость конденсатора С.

Одновибратор на ОУ.

Одновибратор на ОУ показан на рис.6.16, ждущий режим в котором обеспечивается диодом VD, включенным параллельно времязадающему конденсатору С. Импульсы запуска положительной полярности с амплитудой Uвх подаются на неинвертирующий вход ОУ через конденсатор С1. В состоянии устойчивого равновесия выходное напряжение одновибратора Uвых = -Um. Напряжение на неинвертирующем входе Uн= -Um. Напряжения на инвертирующем входе, конденсаторе С и на открытом диоде VD одинаковы и близки к нулю. При поступлении в момент времени t=t1 импульса запуска с амплитудой Uвх>Um одновибратор опрокидывается и переходит в квазиустойчивое состояние. Напряжение на его выходе становится при этом равным +Um, а напряжение на неинвертирующем входе сменяется на положительное равное +Um. Скачок положительного выходного напряжения запирает диод VD и начинает заряжать конденсатор С током, протекающим через резистор R. Напряжение на конденсаторе, а значит, и на инвертирующем входе возрастает по экспоненте, стремясь к значению +Um. Однако, в момент времени t=t2 напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах сравниваются, и одновибратор скачком возвращается в устойчивое состояние. С приходом нового импульса запуска в момент времени процессы в схеме повторяются. Длительность выходного импульса одновибратора определяется формулой

и=RC ln(1+R1/R2) (6.10).

Время восстановления устойчивого состояния одновибратора равно

и оно всегда много меньше длительности импульса.

БГ — автогенератор с сильной трансформаторной положительной обратной связью, предназначенный для генерирования кратковременных импульсов с большим отношением периода Т к длительности  импульса, т.е. с большой скважностью импульсов (q = T/). Схема блокинг-генератора и временные диаграммы работы показана на рис.6.17. Обмотка связи подключена к переходу эмиттер-база транзистора VT последовательно через конденсатор С. При включении питания схемы небольшое нарастание коллекторного тока через обмотку связи вызывает появление и рост базового тока. Этот процесс лавинообразный и приводит к переходу транзистора в состояние насыщения. Однако, этим же током конденсатор С заряжается, тем самым уменьшая напряжение база-эмиттер. При достижении равенства напряжения зарядки конденсатора напряжению на обмотке связи ток базы и соответственно ток коллектора резко спадают до нуля. В выходной обмотке формируется почти прямоугольный импульс напряжения. Поскольку, с этого момента напряжение обратной связи почти нулевое, напряжение отрицательной полярности конденсатора С прикладывается к переходу база-эмиттер и переводит транзистор в состояние отсечки. Далее начинается процесс разряда конденсатора С экспоненциально через R от источника питания. При достижении напряжения открывания, начинается лавинообразный рост тока транзистора и формирование нового импульса, т.е. процесс становиться периодическим. Характерное время зарядки конденсатора С равно з=Сrэб, а время разрядки р=СR. Поскольку обычно выбирают R>>rэб , то и Т>>.

Генераторы линейно изменяющегося напряжения.

Устройства, предназначенные для формирования линейно изменяющегося напряжения называют генераторами ЛИН (сокращённо ГЛИН). Осциллограммы выходного напряжения генераторов напоминают зубья пилы, поэтому их часто называют генераторами пилообразного напряжения. В зависимости от наклона форма пилы бывает прямой, обратной и треугольной. Линейность напряжения оценивается коэффициентом нелинейности, который определяется по формуле

Каждый электрик должен знать:  Вся правда и вымыслы про шаровую молнию

где U'(0) — первая производная напряжения по времени (скорость изменения ЛИН) в начале рабочего хода; U'(Т) — тоже в конце рабочего хода.

Принцип построения генераторов ЛИН основан на заряде конденсатора постоянным или почти постоянным током. Тогда напряжение на конденсаторе пропорционально времени заряда:

где С ёмкость конденсатора, ток I = const. ГЛИН могут работать либо в ждущем, либо в автоколебательном режиме. Все ГЛИН можно разделить на три типа:

а) с интегрирующей RC-цепочкой;

б) с токостабилизирующим двухполюсником;

в) с компенсирующей обратной связью (ОС).

В простейшем случае а) основой ГЛИН является интегрирующая RC-цепочка. Такой генератор может быть реализован на основе транзисторного ключа VT (рис.6.18.). В ждущем состоянии транзисторный ключ находится в режиме насыщения, т. е. напряжение Uвых равно нулю. При подаче в момент времени t1 запирающего импульса напряжения транзистор входит в режим отсечки, и конденсатор С заряжается через Rк от источника питания UП. В момент времени t2 транзистор вновь входит в режим насыщения, и конденсатор через малое сопротивление коллектор-эмиттер транзистора разряжается.

Если промежуток времени T = t2 — t1 гораздо меньше RкC напряжение на емкости изменяется по линейному закону. Для предотвращения пробоя транзистора (например, при увеличении длительности входного импульса) к его коллектору подключен диодный ограничитель VD. Как только напряжение на емкости достигнет уровня Uo, диод VD открывается и напряжение Uвых, удерживается на уровне Uo. Существенным недостатком данной схемы является то, что для получения малого коэффициента нелинейности необходимо, чтобы напряжение питания генератора Е было гораздо (на порядок и более) больше амплитуды ЛИН. Коэффициент нелинейности данной схемы генератора, полученный с помощью выражения (6.13), равняется  = T/RkC. Достоинством данных генераторов является простота их реализации.

ГЛИН второго типа содержат токостабилизирующий двухполюсник, который можно реализовать на биполярных или полевых транзисторах. На рис.6.19 приведена одна из схем таких генераторов.

Схема аналогична приведённой выше, только последовательно в цепь питания встроен полевой транзистор. Для токостабилизации используется линейность стоко-затворной характеристики транзистора VT2. По мере зарядки конденсатора С падение напряжения на сопротивлении Rк уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления транзистора и стабилизации тока заряда.

ГЛИН с компенсирующей обратной связью можно реализовать операционном усилителе ОУ (рис.6.20). Будем считать усилитель близкий к идеальному, т.е. Rвх

0, коэффициент усиления К

. При размыкании ключа SA осуществляется прямой ход, а при замыкании емкость С разряжается и на выходе устанавливается нулевое напряжение. Сопротивление R подключено к источнику стабильного напряжения -Е. Поскольку входной ток и входное напряжение ОУ практически равны нулю, конденсатор С заряжается почти постоянным током, и напряжение на нём нарастает по линейному закону. Система уравнений, описывающих поведение схемы будет

Решая относительно выходного напряжения, получим

Решение этого уравнения при начальных условиях t = 0, Uвых = 0 имеет вид

Видно, что заряд конденсатора происходит также по экспоненте, только характерное время увеличивается в К раз. Кроме того, максимальное значение выходного напряжения не может превышать напряжения питания ОУ. Коэффициент нелинейности, полученный из выражений (6.13), равняется  = 1/К. Отсюда следует, что при среднем коэффициенте усиления ОУ К = 103-4 коэффициент нелинейности составляет доли процента.

МУЛЬТИВИБРАТОР НА ЭЛЕМЕНТАХ И-НЕ

Вероятно, сейчас мультивибратор занимает в радиолюбительской практике то же самое место, которое раньше занимал детекторный радиоприемник – самая первая схема для сборки, не считая подключения лампочки или светодиода к батарейке. Классическая схема мультивибратора на двух транзисторах широко известна [1]. Кроме этого можно реализовать данное устройство на широко распространенной микросхеме К155ЛА3, которая представляет собой четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ [2-3]. В плане значимости для отечественного радиолюбительского сообщества данный радиоэлемент вероятно уступит только транзисторам КТ315 и МП42 [4]. Микросхема К155ЛА3 основана на транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ) [5-6]. Работа с данной микросхемой может стать началом практического знакомства с цифровой электроникой.

Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Автоколебательный мультивибратор (АМВ) служит для создания непрерывных последовательностей прямоугольных импульсов. Все переключения в схеме происходят в результате внутренних процессов в ней, никаких импульсов запуска не требуется. Так как оба состояния АМВ неустойчивы, то схему можно назвать астабильной. Принципиальная схема автоколебательного мультивибратора на ОУ представлена на рис. 10.3, а диаграммы, поясняющие ее работу, – на рис. 10.4.

Мультивибратор состоит из регенеративного компаратора на ОУ и резисторах R3 и R4 и зарядной цепи VD1VD2R1R2C. Значения выходного напряжения практически достигают уровней +Е, –Е, что определяется свойствами выходного каскада операционного усилителя. Напряжение на неинвертирующем входе ОУ соответствует по форме входному напряжению, но уменьшено по амплитуде в g = R1/(R1 + R2) раз. Конденсатор С перезаряжается током, поступающим с выхода ОУ, либо через диод VD1 и резистор R1 (при +Е на выходе), либо через диод VD2 и R2 (при –Е). В процессе работы АМВ сигнал на выходе усилителя меняет знак, когда напряжение на конденсаторе UC (а значит и на инвертирующем входе ОУ) достигает значений +gЕ или –gЕ.

Если требуется сформировать симметричную импульсную последовательность (меандр), у которой t + = t – = Т/2, а Q + = Q – = 2, то можно применить упрощенную схему мультивибратора (рис. 10.5). Принцип ее действия полностью аналогичен схеме рис. 10.3, однако заряд и разряд конденсатора С идут по одной и той же цепи и не зависят от полярности выходного напряжения; диоды из нее устранены.

Рис. 10.4 Рис. 10.5

АМВ формируют импульсные последовательности со скважностями, не превышающими несколько десятков; для обеспечения больших значений Q необходимо существенное различиемежду значениями R1 и R2, так что номинал одного резистора становится сопоставимым с полем допуска другого. В этих условиях параметры последовательностей становятся нестабильными.

Дата добавления: 2020-10-07 ; просмотров: 1814 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Работа №10 Исследование мультивибратора на операционном усилителе

Цель работы: Построение схемы и изучение принципа работы мультивибратора на ОУ.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое электрический импульс?
2. Что понимают под импульсным режимом работы аппаратуры?
3. Какие виды импульсов вам известны?
4. Нарисуйте видеоимпульс. Назовите его основные параметры.
5. Назовите и поясните параметры периодических импульсов.
6. Как определить скважность импульсов? Как называется величина, обратная скважности?
7. Что такое мультивибратор? Каково его назначение?
8. Нарисуйте схему мультивибратора на транзисторах. Поясните принцип работы схемы.
9. .Какие еще импульсные генераторы вам известны. В чем их отличия?
10. Выполните расчет мультивибратора на ОУ по данным, предложенным преподавателем.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему мультивибратора на ОУ, изображенную на рисунке 44.

Рисунок 44 – Схема для исследования мультивибратора на ОУ

2. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой (рекомендуется использовать полученные при расчете).
3. Включить схему.
4. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки. На экране можно наблюдать изменение напряжения на конденсаторе и выходной сигнал (рисунок 45)

Рисунок 45 – Осциллограммы напряжения на конденсаторе и выходного сигнала

5. Используя показания осциллографа рассчитать параметры выходного импульсного сигнала..
6. Изменяя значения сопротивления резисторов R1 и R2 , а затем емкости конденсатора С1, проследить за изменениями выходного сигнала.
7. Сделать вывод.

Работа №11 Исследование одновибратора на операционном усилителе

Цель работы: Построение схемы и изучение принципа работы одновибратора на ОУ.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое одновибратор?
2. Расскажите об области применения одновибраторов.
3. Сколько устойчивых состояний имеет одновибратор?
4. Нарисуйте схему одновибратора на операционном усилителе.
5. Расскажите о назначении элементов схемы.
6. Поясните принцип работы одновибратора.
7. Чем определяется амплитуда входных импульсов?
8. Чем ограничивается максимальная частота входных импульсов.
9. По какой формуле можно рассчитать длительность импульса, формируемого одновибратором?
10. По какой формуле можно рассчитать длительность стадии восстановления?

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему одновибратора на ОУ, изображенную на рисунке 46.

Рисунок 46 – Схема для исследования одновибратора на ОУ

2. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой (рекомендуется использовать полученные при расчете).
3. Включить схему.
4. Настроить функциональный генератор (рисунок 47)
5. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки. На экране можно наблюдать входной и выходной сигнал (рисунок 48)

Рисунок 47 – Настройка функционального генератора

Рисунок 48 – Осциллограммы входного и выходного сигнала

6. Используя показания осциллографа рассчитать параметры выходного импульсного сигнала.
7. Изменяя значения сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1, проследить за изменениями выходного сигнала.
8. Сделать вывод

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

мультивибратор

МУЛЬТИВИБРАТОР (от лат. multum — много и vib-го — колеблю) — электронное устройство с двумя ме-тастабильными состояниями, к-рым соответствуют два различных значения напряжения (или тока) и к-рые периодически скачкообразно сменяют друг друга за счёт положительной обратной связи. M. генерирует периодический сигнал прямоугольной формы, в спектре к-рого содержится много гармоник (см. Фурье анализ). Если интервалы времени, соответствующие различным состояниям, одинаковы, M. называется симметричным, иначе — несимметричным. Названные интервалы времени определяются временем зарядки и (или) разрядки конденсаторов (одного или двух), входящих в схему. M. может быть построен на операционных усилителях, транзисторах биполярных и полевых транзисторах, компараторах и др. электронных приборах.

Рис. 1. Симметричный мультивибратор на операционном усилителе: a — схема; б — временное диаграммы напряжений; 1 -напряжение U C ; 2 — напряжение U.

В схеме симметричного M. (рис. 1) операционный усилитель (ОУ) осуществляет сравнение напряжения UC на конденсаторе С и напряжения U с делителя, образованного резисторами R 1 и R 2 . Напряжение U вых на выходе ОУ пропорционально разности напряжений между его входами DU = U — U C . Из-за того, что часть выходного напряжения через делитель поступает на вход ОУ, в схеме образуется положительная обратная связь. Если в нек-рый момент времени разность DU станет положительной (напр., вследствие флуктуации), то положительная обратная связь приведёт к лавинообразному нарастанию напряжения. Его увеличение прекратится, когда U выx достигнет своего максимально возможного значения U 0 , близкого к положит. напряжению питания +Е. При этом напряжение U будет равно U 0 R 1 /(R 1 + R 2 ). Такое состояние системы сохранится до тех пор, пока напряжение U C на конденсаторе, заряжающемся через резистор R, не превысит значения U = U 0 R 1 /(R 1 + R 2 ). Как только разность DU станет отрицательной, напряжение U вых скачком уменьшится до своего мин. значения —U 0 , близкого к отрицат. напряжению питания —E. Напряжение U станет равным —U 0 R 1 /(R 1 + R 2 ) и конденсатор начнёт разряжаться. Когда напряжение U С сравняется c U= -U 0 R 1 /(R 1 + R 2 ), выходное напряжение снова скачком увеличится до значения U 0 и т. д. Время зарядки и разрядки конденсатора одинаково и пропорционально RC.

Несимметричный M. (рис. 2) работает аналогичным образом, но благодаря диодам D и D’ конденсатор заряжается и разряжается через разные резисторы (R и R’), поэтому время зарядки и разрядки различно. Др. распространённая схема M. представляет собой два усилительных транзисторных каскада, охваченных перекрёстной положительной обратной связью через конденсаторы C 1 и C 2 (рис. 3). Благодаря этой связи состояния, когда оба транзистора T 1 и T 2 закрыты (ток коллектора близок к нулю, напряжение на коллекторе близко к напряжению литания E)или открыты (напряжение на коллекторе близко к нулю), неустойчивы. Любое изменение напряжения на коллекторе (или тока базы) одного из транзисторов лавинообразно нарастает и завершается открыванием одного из транзисторов и запиранием другого. Такое состояние сохраняется в течение времени перезарядки конденсатора, подключённого к базе запертого транзистора. По истечении этого интервала, пропорционального R2C1 или R1C2, открытое состояние транзистора скачком изменяется на закрытое, и наоборот. Такой процесс смены состояний периодически повторяется.

Рис. 2. Несимметричный мультивибратор на операционном усилителе.

Рис. 3. Мультивибратор на биполярных транзисторах.

В практич. схемах M. скорость перехода между состояниями ограничена наличием паразитных ёмкостей схемы и конечным быстродействием применяемых электронных приборов. M. широко используются в разнообразных устройствах радиоэлектроники в качестве генераторов прямоуг. импульсов для создания пилообразного напряжения (см. Генератор пилообразного напряжения)и т. п. Для получения одиночных импульсов заданной длительности и импульсов, синхронных с др. импульсным сигналом, применяются т. н. ждущие M. (см. Одновибратор).

Лит.: Tитце У., Шенк К., Полупроводниковая схемо-техника, пер. с нем., M., 1982. А. В. Степанов.

All-Audio.pro

Статьи, Схемы, Справочники

Мультивибратор на оу однополярное питание

Добавить в избранное. Цифровое автомобильное охранное устройство Бегущие огни на трех гирляндах Карманный стереоприемник Противоугонное устройство сигнализации Переговорные устройства Схема антенного усилителя Ламповый Hi-Fi усилитель. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора.

Поиск данных по Вашему запросу:

Каждый электрик должен знать:  Почему запрещена скрутка проводов
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Перейти к результатам поиска >>>

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА ОУ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Функциональные генераторы предназначены для синхронного формирования сигналов синусоидальной, прямоугольной и пилообразной формы в области частот, обычно не превышающей единиц мегагерц. Схема типового функционального генератора. Функциональный генератор или генератор , способный одновременно генерировать сигналы прямоугольной и пилообразной формы, обычно состоит из двух частей рис. Интегратор на микросхеме DA2 интегрирует напряжение, снимаемое с выхода триггера Шмитта на микросхеме DA1.

Когда выходное напряжение интегратора превысит порог переключения триггера Шмитта, происходит его скачкообразное переключение, напряжение на выходе триггера сменит знак. Спад напряжения происходит до тех пор, пока это напряжение не сравняется со вторым, нижним, порогом срабатывания триггера Шмитта. Произойдет очередное его переключение, и процесс будет периодически повторяться. Период генерируемых колебаний можно вычислить из приближенного выражения.

С выходов генератора можно одновременно снимать сигналы прямоугольной и треугольной формы. Несколько усложнив схему функционального генератора , можно получить на его выходе сигнал и синусоидальной формы. Обычно для. Схема типового функционального генератора фрагмент. Функциональный генератор по типовой схеме рис. Схема функционального генератора. Функциональный генератор рис. Схема широкодиапазонного функционального генератора на основе компараторов LM 7 Регулируемый функциональный генератор рис.

Генератор способен вырабатывать одновременно пилообразные и прямоугольные импульсы, форму которых А и В можно ступенчато менять, пользуясь переключателем S1. Схема регулируемого функционального генератора. Учитывая высокую актуальность функциональных генераторов, были созданы специализированные микросхемы таких генераторов. Генератор , выполненный по типовой схеме включения рис.

Типовое включение микросхемы ICL в качестве функционального генератора. Варианты подключения внешних элементов регулировки режима работы микросхемы ICL приведены на рис. Используя эту особенность микросхемы несложно создать генератор сигналов прямоугольной, треугольной и синусоидальной формы, одновременно управляемых уровнем внешнего напряжения.

Для уменьшения искажений сигнала синусоидальной формы применяют регулировки, предусмотренные схемным решением, представленным на рис. Схема включения микросхемы ICL с минимизацией искажения сигнала синусоидальной формы. Для того чтобы повысить нагрузочную способность генератора используют схему, показанную на рис.

Использован обычный буферный каскад, который можно использовать для каждого из выходов функционального генератора. Сопротивление нагрузки определяется выбором. Схема функционального генератора на микросхеме ICL с повышенной нагрузочной способностью для сигнала синусоидальной формы. Практическая схема широкодиапазонного функционального генератора , перекрывающего весь диапазон звуковых частот, приведена на рис.

Потенциометром R7 минимизируют искажения сигнала синусоидальной формы. Потенциометром R10 регулируют частоту генерируемых сигналов. Электрические сигналы треугольной формы обычно получают при использовании зарядно-разрядных процессов в RC-цепочках. В работах [ Ниже приведен вариант практической реализации перестраиваемого по частоте генератора сигналов треугольной формы, использующий данный принцип синтеза.

Сигналы с выходов выпрямителей точки С и D смешиваются на резистивном сумматоре-делителе напряжения R13, R15, R16 точка Е. Рабочая частота генератора определяется номиналами частотозадающих цепей — индуктивностей LI, L2, сдвоенного потенциометра R9, R10 и резисторов R7, R8. Для указанных номиналов диапазон частоты перестройки составляет — Гц.

Ступенчато изменить частотный диапазон работы можно переключением катушек индуктивности LI, L2. При расширении диапазона перестройки путем дальнейшего изменения соотношения элементов. Схема беземкостного перестраиваемого генератора сигналов треугольной формы. Для исключения этого недостатка необходимо либо сузить диапазон перестройки генератора, либо использовать промежуточные усилители с автоматической регулировкой усиления.

Функциональный генератор инверсного построения. При создании функциональных генераторов традиционно используют генератор прямоугольных импульсов, к выходу которого подключают формирователь треугольного напряжения, основанный на зарядно-разрядных процессах. Затем сигнал треугольной формы преобразуют в подобие синусоидального, выделяя из нее первую гармонику [ Недостатки таких схемных решений очевидны: это явно выраженная нелинейность зарядноразрядных процессов, особенно заметная при перестройке частоты генератора и заметные искажения синусоидального сигнала в результате некачественной фильтрации высших гармоник сложного сигнала.

Ниже описан функциональный генератор , формирование сигналов в котором происходит в обратной последовательности. Вначале формируется сигнал синусоидальной формы, который затем преобразуется в сигнал треугольной формы [ Практическая схема инверсного функционального генератора представлена на рис.

Эти сигналы подаются на удвоитель частоты С. Семенова [ Сигнал треугольной формы поступает затем на схему формирования биполярных импульсов прямоугольной формы микросхемы DA6—DA8. Генератор работает в диапазоне частот: для сигналов синусоидальной формы — 50— Гц, для сигналов треугольной и прямоугольной формы с удвоением исходной частоты — — Гц. Рабочую частоту плавно меняют перестройкой сдвоенного потенциометра R9, R Ступенчатое переключение диапазона генерируемых частот вплоть до субгерцовых может быть обеспечено переключением частотозадающих конденсаторов С2 и СЗ.

Так, при уменьшении емкостей конденсаторов С2 и СЗ в 10 раз, т. Шустов М. В рубрике Генераторы. Метки: генератора напряжения сигнала сигналов синусоидальной треугольной функционального. Вы можете подписаться на новые комментарии к этой записи по RSS 2. Вы можете оставить комментарий к записе. Возможность оставить trackback со своего сайта отсутствует.

Имя required. Почта не публикуется required. Ключи на полевых транзисторах в схемах на микроконтроллере Микросхемы маломощного высоковольтного импульсного преобразователя серии TNY2xx Генераторы высокой частоты 7. Генераторы высокого напряжения с емкостными накопителями энергии 8. В рубрике Генераторы Метки: генератора напряжения сигнала сигналов синусоидальной треугольной функционального Вы можете подписаться на новые комментарии к этой записи по RSS 2. Оставить комментарий Нажмите сюда для отмены комментария.

Имя required Почта не публикуется required Сайт. Подписаться на NauchebeNet.

Это интересно!

Прямоугольные импульсы, имеющие широкий диапазон частот и скважности могут быть получены с помощью операционного усилителя uA На схеме конденсатор С1 и R1 образует время задающую цепь. Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, который подает фиксированную часть выходного напряжения на не инвертирующий вывод ОУ в качестве опорного напряжения. Первоначально напряжение на конденсаторе С1 будет равно нулю, а выход операционного усилителя будет высоким.

Генераторы на ОУ: мультивибраторы

Это схема простого аудио усилителя на основе операционного усилителя LM Она относится к разряду тех схем, которые можно собрать за час «на коленке». Однако, несмотря на свою простоту, схема вполне работоспособна и при должном качестве сборки может найти применение в качестве усилителя для наушников или предусилителя электрогитары. Или, на худой конец, вашего первого собранного устройства. Схема простого аудио усилителя на LM Усилитель работает от девяти вольтовой батарейки типа «крона». Основу усилителя составляет сдвоенный операционный аудио усилитель общего назначения — LM Задействованная часть микросхемы включена по схеме неинвертирующего усилителя, незадействованная — по схеме повторителя, то есть по сути «заглушена». Полоса пропускания схемы приблизительно от 0.

Easyelectronics.ru

Всем доброго времени суток! Прошлая статья была посвящена компараторам и триггерам Шмитта на операционных усилителях. Я упоминал, что они служат основой для построения различных видов генераторов колебаний. Среди всех типов генерируемых сигналов можно выделить четыре основных формы импульса : прямоугольная, треугольная, пилообразная и синусоидальная. В соответствии с этими формами импульса получили названия и генераторы сигналов.

Простой генератор ШИМ-сигнала

Электронный вольтметр, измеритель вибрации. В той или иной степени и в той или иной форме. Дело в том что в сигнале поступающем на АЦП не должно быть колебаний с частотой Гц превышающей половину частоты выборок — то есть частоты совершения АЦ преобразований сэмплов в секунду. Точнее: величина этих гармоник должна быть настолько мала чтобы не могла изменить младший бит результата АЦП. Любая комбинация резистора и конденсатора уже является тем или иным фильтром — то есть по разному изменяет напряжение сигнала в зависимости от его частоты.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Всем доброго времени суток! Продолжаем тему операционных усилителей. В последних двух статьях я несколько отвлёкся от основной темы и рассказывал про обратную связь , но как я уже говорил в одной из предыдущих статей, что без обратной связи невозможно вести повествование про операционные усилители. В данной статье я начну рассказывать о применении операционных усилителей в линейных схемах. Работа ОУ от двухполярного источника питания Как указывалось в одной из предыдущих статей, в основе операционного усилителя лежит дифференциальный каскад на транзисторах, для питания которого требуется источник питания с двумя напряжениями — положительным и отрицательным. Типовая схема подключения ОУ к источнику питания приведена ниже. Типовая схема питания ОУ.

В аналоговой технике наряду с усилителями сигнала широко распространены и генераторы сигналов. А разнообразные источники шума, к которым относятся магнитофоны, радиоприемники и пр. Поэтому при налаживании радиоаппаратуры, наряду с вышеупомянутыми источниками сигналов, очень часто используют и генераторы.

Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов. КУД2 — популярная отечественная интегральная микросхема, реализующая функционал двуканального операционного усилителя с низким уровнем собственного шума. Назначение ОУ чётко не прописано, ИМС может применяться в любых схемах, но наибольшее распространение она нашла в устройствах, работающих со звуковыми колебаниями частоты Гц. Микросхема была разработана ещё в х годах XX века, но это не значит, что она утратила свою актуальность в настоящее время. Она по-прежнему может стать основой хорошего звукового усилителя. Тип корпуса, который можно найти на рынке — DIP

Человечество оказалось для Земли страшнее астероида, убившего динозавров. Например, бортовая сеть в автомобильном и морском оборудовании — однополярная. Да и в оборудовании, где ранее традиционно использовалось двуполярное питание, все чаще применяется встроенный однополярный источник электроэнергии с питающим напряжением 5 или 12 В постоянного тока. Системы с однополярным электропитанием для обработки аналоговых сигналов имеют общие для таких решений дополнительные свойства, вызванные необходимостью использования компонентов для смещения аналогового сигнала на каждой стадии обработки. Если смещение аналогового сигнала не продумано, а тем более не выполнено, то возникает множество проблем, в том числе — нестабильность работы операционных усилителей.

Компьютерные сети Системное программное обеспечение Информационные технологии Программирование. Все о программировании Обучение Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации Главная Тексты статей Добавить статьи Контакты Импульсные генераторы и компараторы. Дата добавления: ; просмотров: ; Нарушение авторских прав. Мультивибраторы являются генераторами прямоугольных импульсов с высокой крутизной фронта и среза.

Мультивибраторы на основе операционных усилителей

При построении мультивибраторов на операционных усилителях (ОУ) в ка­честве усилительного элемента с ПОС используется триггер Шмитта (рис.4.2,а).

Триггер Шмитта является пороговым элементом, уровни включения и выключения которого не совпадают:

где — , максимальное и минимальное напряжение на выходе ОУ.

Разница между порогами включения и выключения триггера называют гистерезисом переключения

Гистерезис достигается тем, что ОУ охвачен ПОС через делитель напряжения , . Наличие ПОС обеспечивает быстрое переключение триггера из одного состояния в другое независимо or скорости изменения входного сигна­ла.

Если к инвертирующему входу приложено отрицательное напряжение

Автоколебательный мультивибратор на основе ОУ состоит из триггера Шмитта и времязадающей RC-цепочки (схе­ма на рис.4.5,а). Напряжение ( на инвертирующем входе равно напряжению на конденсаторе С, а на неинвертирующем входе выходному напряжению ОУ, поделенному с помощью резисторов . Выходное напряжение ОУ U2 (рис.5,б) принимает два значения , — . Под действием этого напряжения на конденсаторе изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени = RC:

Когда напряжение на инвертирующем входе достигает порога срабатывания (момент времени ), ОУ переключается из состояния U2 = + в противо­положное: U2 = — .

На не инвертирующем входе устанавливается напряжение = . Конденсатор С перезаряжается, напряжение на нем стремится к уровню . При достижении напряжением уровня ОУ переключается в состояние

U2 = + (момент , рис.4.5,6). Теперь конденсатор перезаряжается в противоположном направлении, напряжение стремится к уровню + и т.д. В схеме существуют незатухающие периодические колебания. Длительность полупе­риода колебания определяется временем перезаряда конденсатора от уровня до уровня (и наоборот)

Дата добавления: 2015-04-05 ; просмотров: 12 ; Нарушение авторских прав

Добавить комментарий
Читайте также:

  1. II.6. Концепция воспитания на основе потребностей че­ловека
  2. MS Access. На основе данных перечисленных объектов можно создать Форму.
  3. VI. Педагогические технологии на основе эффективности управления и организации учебного процесса
  4. VII. Педагогические технологии на основе дидактического усовершенствования и реконструирования материала
  5. А. Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью
  6. Абразивные материалы и инструмент на их основе
  7. Автоколебательные мультивибраторы на таймерах
  8. Алюминий и сплавы на его основе
  9. Амфибии и бездорожники на основе вихревых движителей.
  10. Анализ платежеспособности на основе абсолютных показателей ликвидности