ТОП 10:

ЖДУЩИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР НА ТРАНЗИСТОРАХ



Ждущие мультивибраторы после поступления короткого запускающего импульса формируют один выходной импульс. Они относятся к классу моностабильных устройств и имеют одно длительно устойчивое и одно квазиустойчивое состояния равновесия. Схема простейшего ждущего мультивибратора на биполярных транзисторах, имеющего одну резистивную и одну емкостную коллекторно-базовые связи, приведена на рис. 8. Благодаря связи базы VT2 с источником напряжения питания +Е через Rб2 в цепи базы течет отпирающий ток, достаточный для насыщения этого транзистора. При этом выходное напряжение, снимаемое с коллектора VT2 близко к нулю. Транзистор VT1 заперт отрицательным напряжением, полученным в результате деления напряжения источника смещения -Есм делителем Rб1Rс. Таким образом, после включения источников питания состояние схемы определено. В этом состоянии конденсатор С1 заряжен до напряжения источника +Е (плюс на левой, минус на правой обкладке).

Рис. 8. Ждущий мультивибратор на транзисторах

В данном состоянии ждущий мультивибратор может находиться сколь угодно долго – до прихода запускающего импульса. Положительный запускающий импульс (рис. 9) отпирает транзистор VT1, что приводит к увеличению коллекторного тока и уменьшению коллекторного потенциала этого транзистора. Отрицательное приращение потенциала через конденсатор С1 передается на базу VT2, выводит этот транзистор из насыщения и вызывает его переход в активный режим. Коллекторный ток транзистора уменьшается, напряжение на коллекторе получает положительное приращение, которое с коллектора VT2 через резистор Rc передается на базу VT1, вызывая его дальнейшее отпирание. Для уменьшения времени отпирания VT1 параллельно Rc включают ускоряющий конденсатор Суск. Процесс переключения транзисторов происходит лавинообразно и заканчивается переходом мультивибратора во второе квазиустойчивое состояние равновесия. В этом состоянии происходит разряд конденсатора С1 через резистор Rб2 и насыщенный транзистор VT1 на источник питания +Е. Положительно заряженная обкладка С1 через насыщенный транзистор VT1 подключена к общему проводу, а отрицательно заряженная – к базе VT2. Благодаря этому, транзистор VT2 удерживается в запертом состоянии. После разряда С1 потенциал базы VT2 становится неотрицательным. Это приводит к лавинообразному переключению транзисторов (VT2 отпирается, а VT1 запирается). Формирование выходного импульса заканчивается. Таким образом, длительность выходного импульса определяется процессом разрядки конденсатора С1

.

Амплитуда выходного импульса

.

По окончании формирования выходного импульса начинается этап восстановления, в течении которого происходит заряд конденсатора С1 от источника +Е через резистор Rк1 и эмиттерный переход насыщенного транзистора VT2. Время восстановления

.

Минимальный период повторения, с которым могут следовать запускающие импульсы, равен

.

Рис. 9. Временные диаграммы напряжений в схеме ждущего мультивибратора

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Операционными усилителями (ОУ) называют высококачественные усилители постоянного тока (УПТ), предназначенные для выполнения различных операций над аналоговыми сигналами при работе в схеме с отрицательной обратной связью.

Усилители постоянного тока позволяют усиливать медленно изменяющиеся сигналы, так как имеют нулевую нижнюю граничную частоту полосы усиления (fн=0). Соответственно в таких усилителях отсутствуют реактивные компоненты (конденсаторы, трансформаторы), которые не пропускают постоянную составляющую сигнала.

На рис. 10,а приведено условное обозначение ОУ. Показанный усилитель имеет один выходной вывод (изображен справа) и два входных (показаны с левой стороны). Знак Δ или > характеризует усиление. Вход, напряжение на котором сдвинуто по фазе на 1800 относительно выходного напряжения, называется инвертирующим и обозначается знаком инверсии ○, а вход, напряжение на котором совпадает по фазе с выходным, – неинвертирующим. ОУ усиливает дифференциальное (разностное) напряжение между входами. Операционный усилитель содержит также выводы для подачи напряжения питания и может содержать выводы частотной коррекции (FC), выводы балансировки (NC). Для облегчения понимания назначения выводов и повышения информативности в условном обозначении допускается введение одного или двух дополнительных полей с обеих сторон от основного поля, в которых указываются метки, характеризующие функции вывода (рис. 10,б). В настоящее время операционные усилители выпускаются в виде интегральных микросхем. Это позволяет рассматривать их как отдельные компоненты с определенными параметрами.

Параметры и характеристики ОУ можно условно разделить на входные, выходные и характеристики передачи.

Входные параметры.

1. Напряжение смещения нуля Uсм – это потенциал на выходе усилителя при нулевом входном сигнале, который поделен на коэффициент усиления усилителя (единицы – десятки мВ). Данный параметр показывает какой источник напряжения необходимо подключить ко входу ОУ для того, чтобы получить нулевое выходное напряжение.

2. Входные токи Iвх1, Iвх2 (единицы нА – десятки мкА). Данные токи обусловлены необходимостью обеспечить нормальный режим входного дифференциального каскада ОУ. В случае использования полевых транзисторов это токи всевозможных утечек.

3. Разность входных токов .

4. Входное сопротивление для дифференциального сигнала Rвх диф (десятки кОм – сотни МОм).

5. Входное сопротивление для синфазного сигнала Rвх сф. Данное сопротивление на несколько порядков выше сопротивления для дифференциального сигнала.

6. Температурные дрейфы напряжения смещения и входных токов. Характеризуют изменение соответствующих параметров с температурой.

а) б)

Рис. 10. Условное обозначение операционного усилителя:
а – без дополнительного поля; б – с дополнительным полем; NC – выводы балансировки;
FC – выводы частотной коррекции; U – выводы напряжения питания; 0V – общий вывод

Характеристики передачи.

1. Коэффициент усиления по напряжению КU (103 – 106)

,

где Uвх1, Uвх2 – напряжения на входах ОУ.

2. Коэффициент передачи синфазного сигнала КU сф

.

3. Коэффициент ослабления синфазного сигнала Кос сф

.

4. Частота единичного усиления f1 – это частота, на которой коэффициент усиления по напряжению равен единице (единицы – десятки МГц).

5. Скорость нарастания выходного напряжения VUвых – это максимально возможная скорость изменения выходного сигнала.

Выходные параметры.

1. Максимальное выходное напряжение ОУ Uвых max. Как правило данное напряжение на 2-3 В ниже напряжения источника питания.

2. Выходное сопротивление Rвых (десятки – сотни Ом).

Основные схемы включения операционного усилителя.

Операционные усилители обычно используют с глубокой отрицательной обратной связью, так как они имеют значительный коэффициент усиления по напряжению. При этом от элементов цепи обратной связи зависят результирующие параметры усилителя.

В зависимости от того, к какому входу ОУ подключается источник входного сигнала, различают две основные схемы включения (рис. 11). При подаче входного напряжения на неинвертирующий вход (рис. 11,а) коэффициент усиления по напряжению определяется выражением

. (1)

Такое включение ОУ используют тогда, когда требуется повышенное входное сопротивление. Если на схеме рис. 11, а убрать сопротивление R1 и закоротить сопротивление R2, то получится повторитель напряжения (Кu=1), который используют для согласования высокого сопротивления источника сигнала и низкого сопротивления приемника.

а) б)

Рис. 11. Схемы усилителей на ОУ:
а – неинвертирующий усилитель; б – инвертирующий усилитель

При подаче входного напряжения на инвертирующий вход (рис. 11, б) коэффициент усиления равен

. (2)

Как видно из выражения (2) при таком включении входное напряжение инвертируется.

В рассмотренных схемах к одному из входов подключено сопротивление Rэ. Оно не влияет на коэффициент усиления и вводится, когда это необходимо для уменьшения изменений выходного напряжения, вызванных временными или температурными колебаниями входных токов. Сопротивление Rэ выбирают таким, чтобы эквивалентные сопротивления, подключенные ко входам ОУ, были одинаковы. Для схем рис. 10 .

Модифицировав схему рис. 11, б, можно получить суммирующее устройство (рис. 12, а), в котором

. (3)

При одновременной подаче напряжения на оба входа ОУ получается вычитающее устройство (рис. 12, б), для которого

. (4)

Данное выражение справедливо при выполнении условия .

а) б)

Рис. 12. Схемы включения ОУ:
а – сумматор напряжений; б – вычитающее устройство







Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.237.76.91 (0.008 с.)