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=R₄ t_и=t_п=R₂C×ln3, период повторения импульсов Т_п=(t_и+t_п)=2t_и, скважность Q= . Изменяя t=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.

Мультивибраторы, у которых длительность импульсов и пауз не равны (t_и≠t_n), называются несимметричными.

Т_п=(t_и+t_п).

На частоту генерируемых колебаний автогенератора, кроме параметров колебательного контура или другого фазирующего четырёхполюсника, существенное влияние оказывают параметры усилителя, зависящие в свою очередь от изменений температуры окружающей среды, напряжений источников питания, атмосферного давления и влажности, нагрузки и т.п. Влияние этих и других дестабилизирующих факторов сказывается тем сильнее, чем меньше добротность колебательного контура или другого фазирующего четырёхполюсника. Однако наиболее эффективным способом стабилизации частоты автогенератора является кварцевая стабилизация, когда в качестве колебательной системы используется кварцевый резонатор, добротность которого достигает значения и более.

 

 

Источники тока на ОУ.

 

Iн = Iк1 ≈ Iэ1 = (Uп – Uс)/R2;

Uв = Uс;

TL431 – регулируемый стабилитрон.

 

ОУ за счёт ООС поддерживает напряжение между входами равным 0 т. е. Uв = Uс и Uп – Uв = Uп – Uс, а значит Ir2 определяется его сопротивлением и напряжением стабилизации VD. Погрешность, вносимая в стабильность Iн током базы VT1 может быть исключена путём использования VT3 с изолированным затвором. В качестве примера приведён генератор пилообразного напряжения, в котором С заряжается прецизионным током, а VT2 предназначен для разряда С.

 

 

 

Усилители мощности на ОУ.

Однотактный неинвертирующий.

Ku = R2/R1 + 1

Использование в УМ ООС, которой охвачены не только ОУ но и выходной транзистор позволяет скомпенсировать Uбэ и существенно уменьшить влияние искажений типа ступенька.

 

 

Двухтактный инвертирующий.

Ku = -Rос/R

Однако усиление слабых сигналов будет сопровождаться большим числом переключений Uвых ОУ от +0.6 до -0.6, что субъективно воспринимается как искажение.

 

 

Логарифмический и антилогарифмический усилители.

Логарифмический усилитель (компрессор) используется для сжатия диапазона входного сигнала при записи на носители ограниченного обьёма.

Антилогарфмический усилитель (экспандер) позволяет осуществлять декомпрессию записанного сигнала, то есть вернуть его в исходный вид.

50. Инвертирующий ОУ с большим R_вх и k_u.

Ku = R3/R4 = 100K;

Rвх = R1 = 100K.

 

Повторитель – инвертор.

В верхнем положении ключа первой схемы и разомкнутом второй, схемы работают как вычитатели, а в результате повторители.

В нижнем положении ключа в первой схеме и замкнутом во второй неинвертирующий вход соединён с общим выводом и схема становится инвертером с единичным усилением.

Использование во второй схеме включателя вместо переключателя позволяет использовать один электронный ключ вместо двух. R при этом предотвращает закорачивание входного сигнала.

 

 

Усилитель фототока с высокой крутизной.

S = 10 В/mА.

 

Прецизионные выпрямители.

 

При подаче на вход положительной полуволны, на выходе DA1 будет отрицательная полуволна, которая через VD2 и R2 снова поступит на вход. При этом |Uвых| = Uвх. Далее эта полуволна через R5 поступит в точку А. В эту точку со входа через R4 поступает положительная полуволна. Они вычтутся друг из друга и их разность усилиться в два раза. Uвых2 = Uвх. При отрицательной полуволне на входе на выходе DA1 положительная полуволна, которая не пройдёт через VD2 и Uвых = 0. В то же время отрицательная полуволна через R4 попадает в точку А и проинвертировавшись с Ku = 1 выделится на втором выходе в виде положительной полуволны. При необходимости получить на выходе средневыпрямленного значения параллельно R6 подключается С. Симметрия при выпрямлении положительной и отрицательной полуволн обеспечивается высокой точностью и кратностью резисторов.

 

 

Мостовые усилители на ОУ.

Весы

Для увеличения чувствительности используют два тензорезистора один из которых увеличивает сопротивление, а второй уменьшает. Без R3 мост имеет нелинейную зависимость Uвых от ∆R. Введение регулироемой ПОС позволяет линеализовать процесс.

 

 

 

Второй вариант линейного моста.

 

 

Фазовращатель.

В зависимости от соотношения R и C можно получить сдвиг фазы от 0 до π.