Файл: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3.docx

RC – генераторы синусоидальных сигналов

Рис. 95. Схема RC генератора синусоидальных сигналов



П ерейдем к RC генератору, схема которого показана на рис. 95.

Наличие двух транзисторов обеспечивает баланс фаз, так как каждый из них поворачивает фазу на угол 180°. Однако без цепи положительной обратной связи на основе моста Вина, этот баланс фаз выполнялся бы в широком диапазоне частот и весь этот спектр частот генерировался бы схемой, то есть колебания были бы несинусоидальными. Мост Вина, как известно, имеет сдвиг фазы равной нулю только на частоте _р = 1 /

Для генераторов гармонических колебаний важной проблемой является автоматическая стабилизация амплитуды выходного синусоидального напряжения. Если в схеме не предусмотрен элемент автоматической стабилизации, то после возникновения колебаний амплитуда выходного напряжения начнет постоянно расти, и это приведет к тому, что усилитель в составе генератора войдет в режим насыщения. В результате напряжение на выходе будет отличаться от синусоидального.

В LC генераторах напряжение снимается с резонансного контура, обладающего высокой добротностью и поэтому все равно имеет форму, близкую к синусоидальной. Напряжение же в RC генераторе снимается с резистора и имеет ту же форму, что и ток, протекающий через транзистор. Поэтому для RC генераторов проблема стабилизации амплитуды синусоидального сигнала является более актуальной.

Существуют различные схемы автоматической стабилизации амплитуды. Один из вариантов показан на рис. 95, где в качестве сопротивления R₃ используется миниатюрная осветительная лампочка с металлической нитью накаливания, увеличивающая свое сопротивление при возрастании проходящего через нее тока. А так как коэффициент усиления усилителя

---

примерно равен отношению сопротивлений резисторов R₄/ R₃, увеличение сопротивления R₃ автоматически приводит к уменьшению амплитуды напряжения на выходе генератора, то есть к его стабилизации.

16. Симметричный мультивибратор на транзисторах и ОУ

На рис. 101 в двух вариантах показана схема простейшего генератора прямоугольных импульсов.



Она представляет собой так называемый мультивибратор, который генерирует колебания в виде периодической последовательности импульсов с крутыми фронтами и относительно пологими вершинами. Спектр колебаний получается очень широким. Этим и объясняется термин «мультивибратор». Схема мультивибратора представляет собой двухкаскадный резисторный усилитель с положительной обратной связью. Отличие схемы мультивибратора от RC -генератора синусоидальных сигналов состоит в отсутствии фазо-балансной цепи.

Мультивибраторы разделяются на симметричные и несимметричные. В симметричном мультивибраторе все соответственные элементы в правой и левой частях схемы (транзисторы, конденсатор, резисторы) одинаковы, и скважность импульсов равна q = T/ =2.

С хема симметричного мультивибратора приведена на рис. 103.



Конденсатор начнет разряжаться по закону

П роцесс закончится в момент времени t₃, определяемый условием Uc(t3) = –U_lmax.

Далее процессы в мультивибраторе будут периодически повторяться.

Для симметричного мультивибратора длительность положительных

импульсов определяется по формуле t₂ -t₁ =

---

RC ln(1 + 2R1/R2), а период следования импульсов соответственно Т = 2RС ln(1 + 2R1/R2).

В случае использования вместо резистора R двух различных резисторов и диодов (на рис.103 обведены пунктирной линией) можно построить несимметричный мультивибратор, у которого длительности положительного и отрицательного импульсов не совпадают. Разная длительность положительного и отрицательного импульсов обеспечивается разными постоянными времени перезаряда емкости.

17. 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14

---

Ждущий мультивибратор на ОУ

Другим импульсным устройством является так называемый ждущий мультивибратор, пример которого показан на рис. 104. Особенностью схемы ждущего мультивибратора является то, что параллельно конденсатору в цепи ООС включен диод.

Эта схема обладает одним устойчивым и одним временно устойчивым состоянием и предназначена для формирования одиночного прямоугольного импульса напряжения определенной длительности при воздействии на входе импульса напряжения от внешнего источника.

Устойчивому состоянию ждущего мультивибратора соответствует условие, когда напряжение на его элементах постоянно и равно



Так как диод включен в прямом направлении и его внутреннее сопротивление мало, напряжение на конденсаторе равно нулю.

Если в момент времени t1 на вход подать достаточно большой по амплитуде импульс напряжения положительной полярности, то под действием этого импульса произойдет переключение ОУ аналогично обычному мультивибратору и скачком изменятся напряжения



В этот момент произойдет переключение ОУ, и скачком изменяться напряжения U_eыx(t₂) = E и U_l(t2) = -U_1max а процесс зарядки конденсатора сменится процессом его быстрой разрядки (в основном через открытый диод, установленный параллельно конденсатору).



В дальнейшем напряжение на всех элементах ждущего мультивибратора остается постоянным и соответствует его устойчивому состоянию.

---

Длительность прямоугольного импульса t2 -t1 = RC ln(1+R1/R2)

18. Триггер Шмита на транзисторах и ОУ

Показанные на рис. 105 (RS), 106 (T) схемы триггеров переключается, когда на базу транзисторов подается входной импульс одной полярности. Существует еще и другой способ управления триггером, заключающийся в том, что используется одно входное напряжение, а переключение схемы происходит тогда, когда это напряжение принимает либо положительное, либо отрицательное значение.

Работающая по такому принципу схема называется триггером Шмитта. Простейший ее вариант показан на рис. 108, а. Благодаря положительной обратной связи процесс переключения схемы происходит скачкообразно, даже когда входное напряжение меняется медленно. Такая схема часто используется для преобразования синусоидального входного сигнала в меандр.

Устройство, выполняющее функции триггера Шмитта несложно собрать и на ОУ, работающем в режиме компаратора (рис. 108, б)



Рассмотрим работу триггера Шмитта на ОУ.

П усть в начальный момент времени напряжение на входе равно нулю, а выходное напряжение примерно равно напряжению питания +Е. Напряжение на неинвертирующем входе будет

Если входное напряжение увеличивается, то при сравнении его амплитуды с U₁ компаратор переключается. При этом произойдет скачкообразное изменение выходного напряжения со значения +Е до значения -Е. Дальнейшее увеличение входного напряжения не будет изменять состояние схемы.

При уменьшении входного напряжения, при достижении им значения



произойдет скачкообразный возврат компаратора в исходное состояние, а на выходе триггера будет сформирован прямоугольный импульс.

Напряжение U1, называют напряжением срабатывания триггера и часто обозначают как

---