книги / Справочник по микроэлектронной импульсной технике

(рис. 5.12, б), изменяются скачкообразно в сторону отрицательных значений на величину и , ш|т относительно отрицзтельных же значений min (рис« 5#13| УмсньшзясЬ| ВЗН отрицательной полярности стремится к + ^ э тах. Окончание же стадии генерирова­

ния импульса происходит почти при нулевом ВЗН. Этим и объясняется повышенная ста­ бильность длительности импульса и меньшая удельная длительность /н/т.

Длительность первого импульса / н1			(рис. 5.13, б) определяется из выражения для ВЗН
=	(£/э min +	^	max) ^	е	^	mi
откуда с учетом равенства	иг (/н1) ^	О
<и1 = RC In - - э			+ U* min	=	RC In	a y	f- .	(5.72)
1		и	э max			£ i
Этот генератор работоспособен только в том случае, если a I0Ri >							Ef. Выполнение этого
условия, как было, установлено ранее, достигается увеличением тока								/ 0 до допустимого
максимального значения.
Длительность tHвторого и всех последующих импульсов определяется из выражения
w2 =	min "Ь		max) О	е	^ )	^ э min’

121

рис. 5.13, в. Расчет этого автогенератора выполняется в том же порядке, что и расчет автогенератора, показанного на рис. 3 .1 2 , а.

Заторможенный генератор с перезаряжающимся конденсатором отличается от рассмот­ ренного автогенератора (рис. 5.12, а) отсутствием одного из опорных диодов (рис. 5.14, а).

Принцип работы заторможенного генератора заключается в следующем. В исходном

состоянии транзистор VT2 закрыт, VT3 открыт, нэ1 =	U9 max, им = U9 mIn.	Конденса­
тор С заряжен до напряжения £/э т а х + Ц > т1п (рис.	5.14, б). Потенциал	точки 1

(рис. 5.14, a) Uf = U9 min, а и2 = —U9 min. Опорный диод VD3 закрыт. При подаче запуска­

ющего импульса отрицательной полярности на базу VT3 последний запирается, вызывая отпирание транзистора VT2. Напряжение u9l скачкообразно уменьшается до —U9 mln,

а иэ2 увеличивается до U9 max (рис. 5.14, б). Потенциал точки 2 скачкообразно изменится

от	уровня — U9 min до U9 тах так, что перепад напряжения щ составит Ап* =	U9 max +
+	U9 min. Этот перепад через конденсатор С передается в точку 1 так, что A#i =	U9 max +

"э min*

После этого начинается разряд конденсатора С через резистор R. Напряжение щ при

этом, уменьшаясь, стремится к — U9 mln. Когда оно достигнет напряжения и62 я* 0, опор­

ный диод VD3 откроется, что обеспечит передачу уменьшающегося напряжения Uf на базу VT2 . При достижении уменьшающимся напряжением иб2 значения транзистор

VT3 начнет отпираться, вызывая запирание транзистора VT2. Генерирование импульса на этом заканчивается. Конденсатор снова будет заряжаться через резистор R8 со сравни­ тельно малым сопротивлением. Когда он зарядится до напряжения Uc max = U9 max +

+снова можно подавать импульс запуска.

Длительность импульса определяется из выражения

		«1 =	(Щ max + U, min) е~<* -			U3 ш1п,
	откуда,	полагая щ (tH) *=* О,	получаем
		(n = RC In [2		(U3 тах + и зт 1п)/и ът1п].
	С учетом известных для U9 max и U9 min выражений
	Время	восстановления	tu = RC In [2^1a / 0/(/?1a / 0 -			£)].	(5.75)
			= SC [R8 -f- 2(1 — a) Ri],				(5.76)
	где (1 — a) Rj — выходное		сопротивление эмиттерного			повторителя. При заданном tB
	сопротивление R8 определяется по формуле
			R8 < [/в -	\0CR1 (1 -	a)]/(5С).		(5.77)
	Резистор Raслужит для ограничения тока перезаряда. Если по условиям восстановле­
	ния сопротивление RBполучается очень малым, то				резистор нужно		исключить вместе с
	диодом	VD2.

Функциональная схема заторможенного генератора на ИДУ типа 198УТ1 изображена па рис. 5.14, в. Этот заторможенный генератор рассчитывается, как и автогенератор. Раз­

личие заключается лишь в расчете RC и резистора Rs.
Пример. Пусть заданы Т =		1000 мкс, /и = 850 мкс. Тогда
2 RJCLIо	=	2 • 10	• 0,98 • 0,85
RC = /и/1п		850 • 10 6/1п	430 • 10— 6 с.
RIOLI0 — Е		10 • 0,98 • 0,85 — 6
После выбора резистора R = 50 кОм определим
430 • 10- 6		150 • 10_ 6	— 10 • 0 , 0 2 . Ю4 • 8,6 . И Г9
= 8,6 10“	9	Ф; Я ,<	5 • 8 , 6 . 10‘^9
50 • 103		= 3,1 кОм.

Для обеспечения стадии восстановления выберем R8 = 3 кОм.

Заторможенный генератор на базе автогенератора (см. рис. 5.13, а) имеет принципиаль­ ную схему, изображенную на рид« 5.15, а. Одно устойчивое состояние, в котором генера­ тор находится после окончания стадии восстановления до прихода импульса запуска, обеспечивается тем, что в отличие от автогенератора' в нем нет одного из двух опорных

.подов. При этом исключается резистор R и шунтирующий его диод, не связанные о

122

оставленным опорным диодом. Так, на рис. 5.15, а показана схема, из которой по сравни нию со схемой автогенератора исключен опорный диод VD4 . Когда нет необходимости

в изменении *и> резисторы R2 соединяются с корпусом, а при необходимости — о источником управляющего напряжения £/упр.

Исходное устойчивое состояние генератора заключается в следующем. Транзистор VT2 открыт, напряжение иэ1 = —U9 min (рис, 5.15, б), транзистор VT3 закрыт, напряже-

НИе “э4 = и э max’ конденсатор С заряжен до максимального напряжения UQ	= ц
+ и э min- в з н (потенциал точки 1 ) «j = — U3 mi напряжение иб2 де Uy^	если’прене.

базу транзистора VT2, последний запирается, a VT3 отпирается. Напряжение и3\ скачко­

образно увеличивается до U9 max, а	и ^	уменьшается до —Usm\n (рис. 5.15, б). На
эмиттере транзистора VT4 образуется	отрицательный перепад				AU3 = Уэтах +
который через конденсатор С передается в точку 1.			Диод VD1 закрывается, VD3 остается
в закрытом состоянии. Конденсатор, разряжаясь через резистор R и выходы эмиттериых
повторителей, стремится перезарядиться до — (U3 max +				U3 min). Напряжение отрицатель-
ной полярности Ui при этом уменьшается, стремясь				к +	U3 max.
Этот процесс продолжается до тех пор,		пока	не достигнет уровня 2 *=* —^упр.

В этот момент диод VD3 открывается, напряжение иб2 начинает уменьшаться, закрытый

транзистор VT3 открывается, a VT2 закрывается. Происходит лавинообразный процесс опрокидывания генератора и его возвращение в исходное состояние. Перезарядившимся конденсатор начинает разряжаться и заряжаться до исходного максимального напря­ жения через'открывшийся диод VD1 и выходы эмиттерных повторителей. После включения источников питания Е± и Ег рассмотренный генератор может оказаться в состоянии, проти­

123

воположном исходному. Тогда автоматически, без внешнего воздействия, в генераторе про­ изойдут переходные процессы, аналогичные процессам, протекающим в стадии генериро­

вания импульса. После этого он, пройдя стадию восстановления, окажется					в описанном
исходном	состоянии.
Длительность импульса можно определить из выражения для ВЗН
	« 1	= 2 (U, max + U3 min) (1 -	е-Ч ') -	(2U3 тах + U$
откуда, с учетом		равенства «х (/н) *=* 0 » при	(/упр =	О
Время		tu = RC In l2aR1I0/E1],			(5.78)
	восстановления
		tD= 5С (R8 -f-1£,).			(5.79)

7. ГЕНЕРАТОРЫ С ПЛАВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПЕРИОДА ПОВТОРЕНИЯ ИЛИ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

Рассмотренные автогенераторы используются в качестве генераторов с плавным изме­ нением периода (частоты) повторения импульсов с помощью управляющего напряжения (/упр. Для этого в схеме на рис. 5.12, а резисторы R2 нужно подключать не к корпусу, а

к источнику напряжения £/упр. Переменный период повторения при симметрии схемы и при t/ynp > 0 согласно формуле (5.71)

а/ 0Я, + £ — (/упр

Т= 2RC In а/,,;?! — E + Uупр

Для определения условий, при которых получается линейная зависимость Т (Uyn?)t не­ обходимо выполнить следующее преобразование:

= 2RC In	alpRi + E — t/упр	«/„At — Е
	a /0/?i — Е + Uynp а / 0Я , — £ '
откуда с учетом неравенства (Уупр < а /„/?, + Е
Г . - Г . - 2 Я С			(5.80)
Погрешность полученной линейной зависимости АТ (£/упр) не больше			RC IU ^^(algR i —

— Е)]2. Управляющее напряжение может быть биполярным. В этом случае при большой допустимой нелинейности зависимости АТ ((/упр) необходимо выполнять условие

I t/ynp К

Если с целью плавного изменения периода колебаний автогенератора (см. рис. 5.13, а) резисторы R2 подключить не к корпусу, а к источнику управляющего напряжения 6/упр>

то переменный период для	Uyn? > 0 согласно формуле			(5.73)
= 2RC In	2 а / QR\	Ef -j- U У»Р	2RC In	2 a /0Ri — Ef	(5.81)
	Е л— Uупр			‘ ^ynp
При биполярном управляющем		напряжении	и большой допустимой		нелинейности
зависимости Т ((Уупр) необходимо выполнять условие | (Уупр | < Ё\. Для					определения

условий получения линейной зависимости Т ((/упр) выражение для периода следования

необходимо привести к	виду
= 2RC In	Е-х- -ф ~ =	2«С In — V?*--- ^1-
откуда	Ei — Uупр	упр
=	Г0- 2/?С In ( l -	= TQ+ 2 RC

124

Погрешность		полученной	линейной	зависимости Т (Uyup) меньше	Д7* =
= RQ (i/ynp/^i)2. Относительная погрешность линейности при этом меньше
		6	= ДГ/Д7’ = Уупр/(2£1).		(5 82)
Если допустить 10 %-ную погрешность, то получим ДГг=г 0,4#С.
Для	плавного изменения длительности			импульса з а т о р м о ж е н н о г о	г е н е ­
р а т о р а	(рис. 5.14, а) резисторы R2 нужно соединить не с корпусом, а с источником уп­
равляющего напряжения £/упр. В этом случае переменная длительность
		tH== RC In ______2сх/QRI_____ _
			а / Л	— E± + Uynp

если ^упр > При изменении длительности импульса биполярным управляющим напря­ жением генератор работоспособен при выполнении неравенства | (Уупр | < a I0Ri — Ef. Для определения условия получения линейной зависимости tu (Uynp) числитель и знаме­

натель дроби под знаком логарифма в выражении для /и умножим на a / 0# i — Е и после преобразований получим

						-	и		и упр
			КС :„ ( 1 +					-	ВС a!0Rt — Е
если 1/упр < a / 0/?i — Е.
Относительное		изменение длительности
			6 /и =		Д^и/^нО =	У	?				(5.83)
						(а/0R1 — Е)
Относительная		нелинейность		полученной зависимости				не	больше	R C U ^J [2 (aIQR^ —
- Е ) Ч л0].
Длительность			импульса	з а т о р м о ж е н н о г о				г е н е р а т о р а			(рис. 5.15, а),
изменяемая управляющим напряжением £/упр, к которому должны										быть	подключены ре­
зисторы	R2, определяется из выражения для ВЗН
		«1	= 2 (U3 тах +		U3 min).(l -	е - ‘*) -		(2U3 гаах +		U3 т1п),
откуда,	с учетом		равенства	и± (/и) *=* ^ упр >		получим
			/н =		In 2 (</э max +		"э min)
						max	^упр
Если в полученное для переменной длительности							выражение подставить значения вхо*
дящих в него величин U3 max ^					Eit U3 min =	aI0Ri —- £*, TO
					= RC In tfa lo R ^E i -			Uynp)].			(5.84)

Для получения условий, при которых зависимость tn (£/упр) линейна, выражение (5.84) приведем к виду

= R C 1п-	c i		------7 Г - = '«о-			R C	In (1 -		U y p p /Е г).		(5.85)
		u ynp		n i
При выполнении условия Uynp <			£ i длительность				=	/ и0 +	RCUynp/Ei, а		относи­
тельная нелинейность б зависимости* tH(Uynp) определяется								абсолютной		величиной чле­
на разложения функции типа		In (1 — x)t равного ДtH=					RCUynpl2E\. Поэтому
		б =	b t'jM vx=		Uynpl2Ei.						(5.86)
Если допустима 1 0 %-ная	нелинейность, то				приращение			длительности		Д/п =	0 ,2 /?С.
Время восстановления /в =	1 0 C/?i		(1 — а),		где (1 — ct) Rx — выходное					сопротивление
эмиттерного повторителя.				элементов заторможенного генератора с изменяе­
Расчет параметров дополнительных
мой длительностью импульса на ИДУ типа 198УТ1						(рис. 5.15, в) выполняется в следую­

125

щем порядке. Выбираются базовые резисторы сопротивлением R2 = 1 кОм. Сопротивле­ ние шунтирующего резистора # 9, как и в предыдущих генераторах с перезаряжающимся

конденсатором, составляет 5,6 кОм.			1000 мкс, tu =	(400 ± 100) мкс при 15 %-
Пример. Пусть заданы период запуска Т =
ной нелинейности зависимости tH([/упр). Тогда по формуле (5.84) для *н0 при					Е± >
определяем постоянную времени
	ЯС = W in (2al0Ri/E1)t
где / и0 = 400 мкс; а = 0,98; / 0 = 0,85 мА; Ri =			10 кОм; Е± =	б В. Подставив в формулу
для RC эти величины, получим RC =		400 мкс. Задавшись /? =		50 кОм, найдем С = 8 х
X 10“ 9 Ф. Определим	необходимые	пределы	изменения управляющего		напряжения;
± и упр = ±	MuEJiRC) =	± 1 0 0 • 10- 6 .6/400 . К Г 6 = ± 1,5 В.

Относительная погрешность нелинейности зависимости (£/упр) составит б = 1,5/ (6 X

X 2 ) = 0 ,1 2 , что удовлетворяет предъявленным требованиям.

Если требуемая линейность не обеспечивается, то необходимо по заданной нелиней­ ности 6 определить £/упр = 2Е1Ь, а затем — требуемую постоянную времени RC = AtHх

X / y t /упр. После этого по заданной длительности рассчитывать величину tBOl(RC) = = In (2 а / 0/?1/£ 1), а с ее помощью ток / 0 и сопротивление резистора R$.

Глава 6

ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

1.ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ

Внастоящее время известно большое количество различных вариантов генераторов импульсов почти прямоугольной формы на ИОУ [60]. Принцип построения их основан на том, что при соединении выхода ИОУ с его неинвертирующим входом получается замкну* тая резисторная или резисторно-конденсаторная цепь положительной обратной связи,

обеспечивающая возможность возникновения лавинообразных процессов. Для получения пилообразного напряжения или напряжения треугольной формы в ИОУ используется цепь отрицательной обратной связи между инвертирующим входом и выходом.

Импульсный генератор на ИОУ можно рассматривать и как устройство, состоящее из резисторно-конденсаторного времязадающего моста (ВЗМ) [15], в диагональ которого вклю­ чаются входы ИОУ, а его выходное напряжение подводится к мосту. В этом случае ИОУ выполняет роль компаратора с выходным напряжением почти прямоугольной формы.

Для повышения стабильности временных параметров импульсов целесообразно стро­ ить генераторы на двух ИОУ, образующих /?С-триггер, напряжения на выходах которого изменяются в противофазе. Включив времязадающую цепь (ВЗЦ) между этими выходами, можно обеспечить увеличение крутизны времязадающего напряжения (ВЗН) и, следова­ тельно, повышение стабильности длительности импульса [61].

Однако при любом варианте построения генератора на ИОУ нельзя допускать превы­ шения максимальных значений дифференциального и синфазного входных напряжений ИОУ, а также максимального выходного тока.

2. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НА ОДНОМ ИОУ

Одним из вариантов генератора на одном ИОУ является генератор (рис. 6.1, а), в ко­ тором положительная обратная связь обеспечивается делителем R1R2. Резистор R1 вклю­ чен между выходом и неинвертирующим входом ИОУ, а ВЗЦ включена так, что ее конден­ сатор исключает действие отрицательной обратной связи во время лавинообразного про­ цесса.

Режим автоколебаний этого генератора заключается в следующем. В момент t =* 0 (рис. 6.1, б) включаются источники питания ИОУ, и пусть выходное напряжение и Начнет

увеличиваться, вызывая увеличение напряжения что приводит к еще большему увели­ чению напряжения и. Развивается лавинообразный процесс, в результате которого Пыход-

126

fioe напряжение а скачкообразно возрастает до значения		Е, а входное	до UR = уЕ,
где у =	+ # 2)* Напряжение иГ при этом	будет оставаться	практически
неизменным и равным нулю.

Начавшийся процесс заряда конденсатора через резистор R вызывает увеличение на­ пряжения UT, стремящегося к уровню Е по экспоненциальному закону. В момент t = tul

выполняется равенство tft = UT. Выходное напряжение и при этом уменьшается до нуля и начинает менять полярность на противоположную — отрицательную. Процесс этого изменения происходит лавинообразно. В результате его окончания напряжение и станет

равным — £, а и"!*= —URt Конденсатор начинает разряжаться через резистор R, стремясь

перезарядиться до напряжения — £ . В момент, когда при перезаряде напряжение и*

Рис. 6 .2

достигает значения — U R, снова происходит опрокидывание ИОУ. Описанные процессы

периодически повторяются.

При определении длительности импульсов следует иметь в виду, что первый импульс имеет меньшую длительность / ц1 (рис. 6 .1 , б), поскольку он формируется при заряде кон­

денсатора от нуля		до URl
		и- ( 0 =		£ ( 1 - е - ' /т),
откуда	ц~(0) = 0,	и~ (оо) = Е,	иГ (/н1) = UR = yEt		а
		/ и1 = т In [(£ -	0)/(£ -	уЕ)\ = RC In [1/(1 — у)].		(6 . П
При	генерировании второго и последующих импульсов UT (/) = (Е + UR)					— Е
при разряде конденсатора и иГ (/) = (£ +				UR) (1 —	— UR при заряде конденсато­

ра. Оба эти процесса протекают в течение одинаковых отрезков времени tH. Если для опре­ деления длительности /и воспользоваться законом иГ (/) при заряде конденсатора, то

		n “ (0) = l ^ ,	w ~ ( c o ) =	— £ ,	U T (*и) =	— U R i
а	t» =	т 1п [ ( - Е -	UR)I{ - Е +	UR)] =	т In [(1 +	у)/(1 - у)].	(6.2)
Период	следования	импульсов
		Г =	2/и = 2 т !п [(1 + у )/(1 - у )] .

Скважность генерируемых импульсов при этом равна 2. Для получения скважности большей двух цепь заряда конденсатора необходимо сделать отличной от цепи разряда. Для этого между выходом и инвертирующим входом вместо резистора R включают изобра­ женную на рис. 6 .2 , а цепь, состоящую из двух резисторов и двух диодов: заряд протекает через один резистор, а разряд — через другой.

Период следования импульсов в этом случае

Т - (R' + Rn) С In [(I + у) /( 1 - у)],

(6.3)

где R' и Rn — сопротивления зарядного и разрядного резисторов соответственно.

127

Согласно рис. 6.1, б синфазный сигнал Ucф мал и равен U		а максимальный диффе­
ренциальный сигнал £/Дф равен 2	и изменяется по закону
иАф =	(Е + и к) е - ‘' ' - Е + и к .
Во избежание выхода из строя ИОУ необходимо выполнять условие 2U^ ^				^дфм> откуда
V ^ ^дфм^^» где ^дфМ — допустимый дифференциальный сигнал.
Дифференциальный сигнал в этом случае изменяется по закону
“дф = (£ +	£/дФ м /2) е_//т — я + у дФ м-			(6-4)
	При ^/дфМ =	10 В и Е =		15 В, в соот­
	ветствии с формулой (6 .2 ) /и = т In 2 , а до­
	пустимая величина у *=* 0,3.
	Второй вариант генератора на одном
	ИОУ содержит два ВЗЦ (рис. 6.3, а). Этот
	генератор можно	рассматривать как двух­
	конденсаторный ВЗМ, в диагональ которо­
	го включен компаратор, выполненный на
	ИОУ. Положительная обратная связь в
	этом генераторе создается с помощью кон­
	денсатора СУ, а действие отрицательной об­
	ратной связи во	время	лавинообразного
	процесса исключается с помощью конден­
	сатора С2.
	Процессы в режиме автоколебаний при
	т! = т2, где Ti =	#iClf т2 =		R2C2 сводятся
	к следующему. В момент / =			0 (рис. 6.3, б)
	включаются источники питания и пусть на­
чинает возрастать напряжение и отрицательной полярности. Благодаря			положительной

обратной связи увеличение выходного напряжения происходит лавинообразно. В резуль­

тате развития этого процесса и = —Е, t& = —Е, иГ = 0, так как конденсатор С2 за время формирования фронта не успевает заметно зарядиться.

После окончания фронта импульса конденсаторы СУ и С2 начинают заряжаться через резисторы R1 и R2 соответственно, стремясь зарядиться до напряжения —Е. При этом

		и+ = — Ее~('х,		и~ = — Е (1 — ё~,/х).
Формирование первого импульса с длительностью / и1 закончится в момент,						когда
напряжения	и и ~станут		равными:
			— Ее~1/Х= — Е (1 — е~‘/х),
откуда
			/ н1	= т In 2.		(6.5)
При t =	/ и1 и+ =	иГ~ =	—£/2, а выходное напряжение		скачкообразно изменяется
и достигает значения		и = +	£. Зарядившиеся конденсаторы		начнут разряжаться,	стре­

мясь перезарядиться до напряжения +	Е.
Напряжения и и и~~ при разряде изменяются по законам
и+ = (3£/2) е~1/х;	и~ = (3£/2) (1 — е~‘/х)— Е/2.
Процесс генерирования второго импульса с длительностью t„ закончится в момент,
когда и"*" = и . Тогда с учетом предыдущих выражений для IIе и UT
ЗЕе~*«/Х/2 = 3£ (1 — е " '“/т)/2 — Е/2, откуда = т In 3.		(6 .6 )

По этой же формуле определяются длительности последующих импульсов. Период коле­ баний в установившемся режиме (исключая первый импульс)

Т = 2tu = 2т In Зд

а скважность Q = 2 .

128

Для получения скважности Q > 2 вместо резисторов R1 и R2 необходимо применить

цепи, аналогичные изображенной на рис. 6 .2 , а. Если при		этом	С* = С2, R[ = R'2,	=
= R2, то Tj = Сх/?! = т2 = C2R2 — т',	= C1/?l = т2 =	C2/?2	= тЛ В этом случае оди­

наковыми оказываются постоянные времени обоих ВЗЦ при заряде и разряде конденсато­ ров, так что при х' Ф т" период Т — (т' + х”) In 3, а скважность Qi = 1 + хЧх” при т' > т \

Применять ВЗЦ с разными постоянными времени (т* Ф т2) нецелесообразно, посколь­ ку при этом не удается получить большую скважность импульсов даже при сильном нера­

венстве	> т2, так как и при заряде и при разряде	конденсаторов длительность импуль­
сов будет определяться меньшей постоянной времени,		а большая постоянная времени прак­
тически	не реализуется.
Как видно из рис. 6.3, б, максимальный синфазный сигнал			составляет 3£/2, а диффе­
ренциальный, изменяясь по закону
	«дф = ЗЕе~‘'х -	Е,	(6.7)

имеет максимальное значение, равное 2 Е. Чтобы исключить выход из

строя ИОУ, необходимо выполнить условие 2 Е ^ £/дфМ, что свидетель­

ствует о нереализуемости генератора по схеме на рис. 6.3, а. Для реали­ зации генератора на одном ИОУ с двумя ВЗЦ двухконденсаторный мост необходимо питать не всем вы­ ходным напряжением ы, а частью его и' = уи, получаемой с помощью де­ лителя R3R4 (рис. 6.2, б), при нали­ чии которого

= Уд* м /2 -

7 = а д , + « ,) = УдфМ/{2 £).

(6.8)

Вэтом случае постоянная времени заряда и разряда конденсаторов несколько возрастает

истановится

т	=	(Я + Я .	II Я 4) С,
где R = Ri = R2; С = Ci = C2j		/? 3 || R^ =	R^R^/iRs ”f*

' Длительность импульсов определяется по формуле (6 .6 ). Однако стабильность длитель­ ности импульса уменьшается, поскольку крутизна дифференциального входного напряже­ ния в области нуля также уменьшается, так как в отличие от выражения (6.7) оно теперь изменяется по закону

«дф = ЗУдФ м е_//Т/2 - Удф м /2.

(6.9)

Уменьшается в \/у раз и коэффициент усиления ИОУ при разомкнутой цепи положительной обратной связи.

Импульсы почти прямоугольной формы с большой скважностью можно получить с помощью генератора [15], в котором резисторно-конденсаторная ВЗЦ подключена к не­ инвертирующему входу ИОУ, а в цепи отрицательной обратной связи последовательно с резистором верхнего плеча делителя включен диод (рис. 6.4, а). Делитель R2R3 необхо­ дим для ограничения синфазных и дифференциальных входных напряжений.

Принцип работы генератора в режиме автоколебаний сводится к следующему. Пусть в момент включения источников питания выходное напряжение ИОУ начнет увеличивать­ ся. В результате действия положительной обратной связи выходное напряжение и достиг­

нет значения Е (рис. 6.4, б): и ^ = уЕ, иГ = уЕ — UD, где UD — напряжение на открытом

диоде. Вследствие того, что сопротивление диода в начале процесса его отпирания достаточ­ но велико, отрицательная обратная связь по «—» входу ИОУ сначала будет небольшой и скомпенсируется положительной обратной связью. В дальнейшем сопротивление диа­ да уменьшится, но к этому времени процесс перехода ИОУ в режим ограничения (и = + £ ) вакончится. После установления режима ограничения конденсатор начнет заряжаться, а

129

напряжение уменьшаться, стремясь к Е0. Когда станет равным и , ИОУ опрокиды­ вается. Лавинообразный процесс закончится переходом ИОУ в состояние, при котором и =

== —уЕ — UD, а~ = 0. Конденсатор теперь начнет разряжаться, стремясь пе­

резарядиться до напряжения — {уЕ + Е0). Когда уменьшающееся напряжение и+ отридательной полярности достигнет нуля, ИОУ снова опрокинется и т. д.

Для определения длительности /и необходимо воспользоваться тем, что при формиро-

вании импульса и+ (0) =	уЕ, и+ (оо) = Е0, а и+ (fH) =
<„ = г In	Е9 — уЕ	; In ^1
	E0- y E + UD
где x = C(R + R ^ R J .
Если учесть, что UD <£уЕ — Е0, то
	/и ^ тUр/(уЕ	Е0).

уЕ — UD. Тогда

" о	\
y E - E	j '

(6. 10)

Для уменьшения /и необходимо уменьшать напряжение Е0. Но при этом ухудшается стабильность времени разряда /р, поскольку крутизна ВЗН при уменьшении Е0 умень­

шается.

Время разряда / р определяется следующими значениями времязадающего напряжения

при разряде:		(0) =	— (уЕ +	UD), ift (оо) =		Е0, и+ (/р) =		0, а
			tv = x\n [{E d + yE + UD)/E0].							(6.11)
Для того чтобы ИОУ не вышел из строя, необходимо выполнять условия
Тогда				уЕ ^ ^сфм»		^ ^дфм*
			TUD
						^ 0 +		+ V D		(6. 12)
		/и =	U	- Е 0 ,	^Р = т 1п ----------- ^		------------ ,
а скважность			дфМ
		Q = 1 +		U* *	- EJL in	+— ^	+	UJ>.		(6.13)
				U D		Е 0
З а т о р м о ж е н ы ы й г е н е р а т о р с В З Ц , включенной между выходом ИОУ и его
неинвертирующим входом (рис .6.5, а),					работает следующим образом. В Исходном					состоя­
нии, до	подачи запускающего импульса, tfr &					0, иГ = —‘уЕ,			где у =	+ ^ 2)-
Поэтому	и =	+ £ , а	конденсатор С через диод VD1 зарядился						до напряжения ухЕ, где
ух = /?4/(/? 3 -Ь R4). Делитель R3R4 служит для уменьшения входного напряжения.
При подаче запускающего импульса с амплитудой U3an >								уЕ	выходное напряжение

ИОУ начинает уменьшаться. Благодаря положительной обратной связи процесс уменьше­ ния напряжения и будет лавинообразным. В результате запуска напряжение и становится равным —£, а конденсатор начинает разряжаться, стремясь перезарядиться до напряже­

ния — yiE. Входное напряжение и ^ при этом изменяется по закону (рис. 6.5, б)

и+ = — 2y1Ee~t/x,

где т = (R + R3 II Rt) С.

Диод VD1 при этом закрыт. Длительность		генерируемого импульса	отрицательной
полярности определяется	временем, в течение	которого напряжение ц+, уменьшаясь,
достигает уровня — уЕ:
и+ (/«) =	— 2YIЕе~**/Х = — уЕ, /и = т In (2yxJy).		(6.14)

В момент окончания импульса, когда и ^ = —yEt выходное напряжение и начинает возрастать с большой скоростью, обусловленной положительной обратной связью, стре­ мясь к значению + £ . Перезарядившийся конденсатор начинает разряжаться через диод, стремясь зарядиться до напряжения + у 1£. Постоянная времени цепи заряда кон­ денсатора

т3 = С (7?а И£ 4)1

если пренебречь сопротивлением открытого диода.

130