1.2.4.2 Мультивибратор с мостовым времязадающим элементом

Рис. 1.13 Рис.1.14

Принципиальная схема генератора и поясняющие ее работу диаграммы напряжений приведены на рисунках 1.13, 1.14. Принцип работы схемы аналогичен выше рассмотренному в схеме рис.1.11, Основное отличие состоит в построении канала положительной обратной связи. Здесь она реализуется с помощью ускоряющей цепи C₁, R₁. Выберем значения резисторов и конденсаторов передающих звеньев одинаковыми. Тогда аналитические выражения напряжений U_A, U_B на входах ОУ на интервале времени 0-t₁ запишутся в виде:

(1.36)

(1.37)

(Здесь =R₁C₁₎. Предполагается, что амплитуды перепадов одинаковы)

В точке t=t₁ напряжения U_A и U_В сделаются равными и схема перейдет в новое состояние. Приравнивая (1.36) и (1.37), получим значение длительности положительного перепада:

t_и1=ln3 (1.39)

Cимметрия схемы позволяет также записать:

t_и2=ln3 (1.40)

Период колебаний и частота соответственно оказываются равными:

T=2ln3 (1.41)

f=1/2ln3 (1.42)

Рассмотренные выше схемы мультивибраторов привлекают своей простотой, надежностью, более высокой стабильностью частоты генерируемых импульсов (особенно в схеме с время задающим мостом, где нестабильность частоты лежит в пределах 12 процентов в широком диапазоне изменений окружающей температуры), чем транзисторные схемы. Схема рис. 1.11 более гибка сточки зрения регулирования частоты, легко переводится в ждущий режим (для этого достаточно включить диод параллельно резистору R₁, а импульс запуска подать на неинвертирующий вход).

Обратим внимание на наличие в обеих схемах как дифференциального , так и синфазного сигналов между входами ОУ, принимающие максимальные значения:

в схеме рис.1.11- U_MДИФ=2bU_M, U_MСИНФ=bU_M

в схеме рис. 1.13- U_MДИФ=2.5U_M, U_MСИНФ=0.5U_M

Превышение этих значений является недопустимым и должно учитываться при проектирования схемы ( делители напряжения, диодные ограничители и пр.).

1.2.4.3 Рекомендации по расчету мультивибраторов на оу

Примем за основу схему рис. 1.11

Исходными данными для расчета являются: U_M- амплитуда выходного напряжения; f- частота выходных импульсов; t_н, t_с- длительности фронтов импульса; R_Н- сопротивление нагрузки; f%=f/f100%- относительная нестабильность частоты выходных импульсов; t_мин, t_макс- диапазон изменения окружающей температуры. Основными этапами расчета являются:

1. Выбор типа ОУ. Параметры ОУ должны обеспечивать необходимый уровень выходного напряжения; непревышение допустимых уровней дифферинциального и синфазного сигналов; требуемый ток нагрузки; достаточную для обеспечения времени нарастания и спада скорость изменения выходного напряжения.

2. Выбор и расчет резисторов R₂, R₃. Обычно задаются коэффициентов b, из которого рассчитывается отношение R₂/R₃. Далее выбирается суммарное значение (R₂+R₃) из условия минимизации дополнительной нагрузки на усилитель и лежащих обычно в пределах нескольких десятков ком.

3. Рассчитываем величину резистора R₁ из условия , выполнение которого минимизирует влияние разности входных токов на уровень срабатывания ОУ.

4. Рассчитываем значение емкости С₁

5. Оцениваем нестабильность выходной частоты, учитывая технологический разброс величин элементов схемы и заданный температурный диапазон. Корректируем выбор элементной базы и в случае невозможности выполнения технических условий обращаемся к другому техническому решению.