Генераторы импульсов на ОУ

К генераторам импульсов относятся генераторы прямоугольных, пилообразных и треугольных импульсов. В генераторах импульсов усилитель работает в переключательном (релейном) режиме. Основой импульсных генераторов на ОУ является компаратор (триггер Шмитта)

Рассмотрим генераторы прямоугольных импульсов на ОУ. На рисунке 6.5 представлена схема простейшего генератора. ОУ охвачен глубокой положительной обратной связью через делитель R ₂, R ₁. Коэффициент ПОС равен γ = R ₁/(R ₁+ R ₂).

Режим генерации обеспечивается путем подключения к инвертирующему входу ОУ времязадающей цепи R 3 C (рисунок 6.5). При включении питания из-за ПОС при случайном увеличении U _ВЫХ его нарастание будет продолжаться до тех пор, пока оно не ограничится на уровне U _вых⁺ (из-за насыщения транзисторов ОУ). На неинвертирующем входе при этом действует пороговое напряжение U ⁺=γ U _вых.

	R 3

C

U₀ U_вых

R 1

R 2

Рис. 6.5. Схема генератора прямоугольных импульсов

Конденсатор начинает заряжаться и напряжение на нем стремится к значению U _ВЫХ⁺ (рисунок 6.6):

U_c (t) = U _c () – [ U _c () – U _c (0)] ,

где U _c (0) = U _вых⁺ * R₁/(R₁ +R₂); U _c () = U _вых⁺;

U_вых

t п

U_вых⁺ _max

			t

U_вых^- _min

U ⁺

t

U ^-

t

Рис.6.6. Временные диаграммы работы импульсного генератора

ОУ работает в режиме компаратора и как только напряжение на инвертирующем входе U ⁺ становится равным напряжению на неинвертирующем U^-, происходит переключение, напряжение на выходе становится равным U_вых^-. Далее начинается процесс перезаряда емкости, новое переключение и т. д.

У симметричного мультивибратора длительность импульса равна длительности паузы t _и = t _п (генерируется меандр, поскольку заряд и разряд конденсатора С осуществляется по одной и той же цепи).

Следовательно, t _и = τ ln (1 + 2 ); Т= 2 t_и; f = ;

< = 0,5. Обычно R ₁ = R ₂. Скважность: Q = T / t _и. Для меандра при этом Q = 2.

Частота генерируемых импульсов f не зависит от параметров ОУ, что обуславливает ее высокую стабильность. Как отмечалось, для уменьшения ошибки внешние сопротивления по входам должны быть одинаковы, то есть R ₃ = R ₁ || R _2.

При подключении на выход нагрузки R_н суммарный выходной ток

должен быть меньше максимально допустимого тока

R3

I _выхmax = U _выхmax ()).

Если требуется генерировать не меандр, то нужно разделить цепи заряда и разряда; это можно сделать с помощью диодов в цепи обратной связи. При этом заряд емкости осуществляется через одну цепочку, а разряд – через другую.