Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Рис. 10.3

Автоколебательный мультивибратор (АМВ) служит для создания непрерывных последовательностей прямоугольных импульсов. Все переключения в схеме происходят в результате внутренних процессов в ней, никаких импульсов запуска не требуется. Так как оба состояния АМВ неустойчивы, то схему можно назвать астабильной. Принципиальная схема автоколебательного мультивибратора на ОУ представлена на рис. 10.3, а диаграммы, поясняющие ее работу, – на рис. 10.4.

Мультивибратор состоит из регенеративного компаратора на ОУ и резисторах R₃ и R₄ и зарядной цепи VD₁–VD₂–R₁–R₂–C. Значения выходного напряжения практически достигают уровней +Е, –Е, что определяется свойствами выходного каскада операционного усилителя. Напряжение на неинвертирующем входе ОУ соответствует по форме входному напряжению, но уменьшено по амплитуде в g = R₁/(R₁ + R₂) раз. Конденсатор С перезаряжается током, поступающим с выхода ОУ, либо через диод VD₁ и резистор R₁ (при +Е на выходе), либо через диод VD₂ и R₂ (при –Е). В процессе работы АМВ сигнал на выходе усилителя меняет знак, когда напряжение на конденсаторе U_C (а значит и на инвертирующем входе ОУ) достигает значений +gЕ или –gЕ.

Длительности положительного и отрицательного импульсов t⁺ и t^– определяются по формулам t⁺ = СR₁ ln (1+ (2R₃)/R₄), t^– = СR₂ ln (l + (2R₃)/R₄). Соответственно, период импульсов Т = t⁺ + t^– = С(R₁ + R₂) ln (1+ (2R₃)/R₄), а скважности Q⁺ = 1 + R₂/ R₁, Q^– = 1 + R₁/ R₂. Амплитуда импульсов равна 2Е.

Если требуется сформировать симметричную импульсную последовательность (меандр), у которой t⁺ = t^– = Т/2, а Q⁺ = Q^– = 2, то можно применить упрощенную схему мультивибратора (рис. 10.5). Принцип ее действия полностью аналогичен схеме рис. 10.3, однако заряд и разряд конденсатора С идут по одной и той же цепи и не зависят от полярности выходного напряжения; диоды из нее устранены.

Рис. 10.4	Рис. 10.5

АМВ формируют импульсные последовательности со скважностями, не превышающими несколько десятков; для обеспечения больших значений Q необходимо существенное различиемежду значениями R₁ и R₂, так что номинал одного резистора становится сопоставимым с полем допуска другого. В этих условиях параметры последовательностей становятся нестабильными.