ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ (ОУ)

По принципу действия ОУ сходен с обычным усилителем. Как и обычный усилитель , он предназначен для усиления напряжения или мощности входного сигнала . Однако , если свойства и параметры обычного усилителя определены его схемой , свойства и параметры ОУ определяются преимущественно внешней обратной связью. ОУ характеризуется большим коэффициентом усиления ( ) , высоким входным ( Ом) по дифференциальному входу и Ом по синфазному входу и низким выходным ( 50 Ом - 1 кОм ) сопротивлениями.

Передаточная характеристика ОУ представлена на рис.5.1.

а б

Рис. 5.1. Передаточная характеристика операционного усилителя

ОУ выполняется в виде монолитных интегральных микросхем и по своим размерам и цене практически не отличается от отдельно взятого транзистора.

Входной каскад ОУ выполняется в виде дифференциального усилителя, поэтому ОУ имеет два входа. На рис. 5.2 схемное обозначение ОУ. Вход е+ называется неинвертирующим, вход е- называется инвертирующим. ОУ, кроме того, в своем составе имеет один или два промежуточных усилительных каскада и выходной усилитель мощности, выполненный по комплементарной (взаимодополняющей) схеме. Чтобы обеспечить возможность работы ОУ как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами, следует использовать двуполярное питающее напряжение ± 15В. Из рис. 5.1б видно, что переключение выхода

ОУ из одного состояния в другое происходит практически дискретно ОУ, работающий в этом режиме, называют компаратором. На базе компаратора построен мультивибратор, схема которого изображена на рис. 5.3.

Делитель из резисторов и осуществляет положительную обратную связь (ПОС). Комбинация резисторов , , и конденсатора С играет роль отрицательной обратной связи (ООС). Опрокидывание компаратора происходит тогда, когда напряжение достигает уровня Полярность напряжений и соответствует полярности входных напряжений ( ). При работе мультивибратора .

Нарастание и спад напряжения происходит по экспоненциальному закону;

(5.1)

при нарастании напряжения и

(5.2)

при спаде напряжения =R ∙C, где

.

Сопротивления резисторов должны быть подобраны таким образом, чтобы - это необходимое условие работы мультивибратора. Связь между частотой и параметрами мультивибратора можно выявить из уравнений (5.1) или (5.2) . Напряжение на конденсаторе достигнет величины относительно уровня минус через время Т/2. Поэтому, полагая t=T/2 в выражении (5.2) , получим

Логарифмируя это выражение, имеем

где,

f= . (5.3)

Если выражено в кОм, С – в мкф, то частота – в кГц.