Широкое применение получил также компаратор, в котором охвачен положительной обратной связью, осуществляемой по неинв^ тирующему входу с помощью резисторов R\, R2 (рис. 3.6, а). Так' компаратор обладает передаточной характеристикой с гистеризис (рис. 3.6, б). Схема известна под названием триггера Шмит или порогового устройства.

ОЫХ

вь/х

дыхтах

8х

Рис. 3.6. Схема компаратора с положительной обратной связью (а) и его идеализированная передаточная характеристика (б)

Переключение схемы в состояние U стижении ивх напряжения (порога)

а возвращение в исходное состояние иВЬ1х нии ивх до напряжения (порога) отпускания чения пороговых напряжений находят по схеме,

выхтах ПРОИСХОДИТ ПрИ д'

срабатывания Ucp

= Utux max - При СНИЖе;

(J ,- Зна

й

ПОЛОЖИВ И„

отп Uол

11+

и выхтах и оп

Ri + R

вых max г оп

откуда ширина зоны гистерезиса

Ri + R,

и.

Ri + R2

вых max

вых max.

Схема рис. 3.7,а является частным случаем предыдущей схемы, при U0n = 0. Ее пороговые напряжения и зона гистерезиса-(рис. 3.7, б) составляют с7ср = *U+BUX тах, (70тп = - х[/йых mail

И Ur = x(l7bhx max + t/выхтах), Где x = Ri/(Ri + R2). СхеМО.;

рис. 3.7, а служит основой при построении генераторов импульсов на ОУ (см. § 3.4, 3.5).

Важнейшим показателем операционных усилителей, работающих- в импульсном режиме, является их быстродействие, которое, оценивается задержкой срабатывания и врем е- нем нарастания выходного напряжения. За- держка срабатывания (время задержки выходного импульса) ОУ об-, щего применения составляет единицы микросекунд, а время нарастания выходного напряжения - доли микросекуцш.

гь/чшим быстродействием обладают специализированные ОУ, пред-яченные непосредственно для импульсного режима работы и побившие общее название компараторы . Задержка срабатывания ЛУ х микросхем составляет менее 1 мкс, а время нарастания - сотые та* микросекунды. Более высокое быстродействие достигается, в стности, за счет уменьшения т/р интегральных транзисторов и исклю-чадИЯ режима их насыщения в схеме ОУ.

Рис. 3.7. Схема компаратора с положительной обратной связью и нулевым опорным напряжением (а), его передаточная характеристика (б)

§ 3.4. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Мультивибраторы относятся к классу узлов импульсной техники, предназначенных для генерирования периодической по-. следовательности импульсов напряжения прямоугольной формы с требуемыми параметрами (амплитудой, длительностью, частотой следования и др.). Подобно генераторам синусоидальных колебаний, мультивибраторы работают в режиме самовозбуждения: для формирования импульсного сигнала в мультивибраторах не требуется внешнее воздействие, например подача входных сигналов. Процесс получения импульсного напряжения основывается на преобразовании энергии источника постоянного тока.

Мультивибратор в подавляющем большинстве случаев выполняет функцию задающего (ведущего) генератора, формирующего запускающие входные импульсы для последующих узлов и блоков в системе импульсного или цифрового действия.

Существует большое разнообразие средств и методов построения схем мультивибраторов. В настоящее время для построения мультивибраторов наибольшее распространение получили операционные усилители в интегральном исполнении.

Возможность создания мультивибратора на операционнсм усилителе основывается на использовании ОУ в качестве порогового узла (компаратора). Схема симметричного мультивибра-То Р а на ОУ приведена на рис. 3.8, а. Ее основой служит компаратор на ОУ с положительной обратной связью (см. рис. 3.7, а), обладающий передаточной характеристикой вида рис. 3.7, б. Автоколебательный режим работы создается благодаря подключению к инвертирующему входу ОУ времязадающей цепи из конденсатора С и рези-

стора R. Принцип действия схемы иллюстрируют временные диагр мы, приведенные на рис. 3.8, б - г.

Предположим, что до момента времени tx напряжение между в дами ОУ и0> 0. Это определяет напряжение на выходе ОУ ивы , = -и~ъ~ыхтях и на его неинвертирующем входе щ+) = -, х (7 (рис. 3.8, б, в), где х = RARi + R2)- коэффициент передачи це

положительной обратной связи. На чие на выходе схемы напряжен

- UTha max обу словливает процесс заря конденсатора С через резистор R с лярностью, указанной на рис. 3.8, а б скобок. В момент времени tx экспонс циально изменяющееся напряжение инвертирующем входе ОУ (рис. 3.8, достигает напряжения на неинвертиру-щем входе-x[/xmax. Напряжение становится равным нулю, что вызыва изменение полярности напряжения выходе ОУ: иЪЫх = [/вь,хтах (рис 3.8, Напряжение и(+) изменяет знак и стане: вится равным %1)%ых шах (рис. 3.8, что соответствует и0< 0 и ивь

- вых max.

С момента времени tx начинается i резаряд конденсатора от уровня напря жения -xt/bixmrx. Конденсатор стрё мится перезарядиться в цепи с резис

ТОрОМ R ДО урОВНЯ (/вых max ПОЛЯр

ностью напряжения, указанной на рис, 3.8, а в скобках. В момент времени i% напряжение на конденсаторе достигает?! значения х(/вых max- Напряжение н„. становится равным нулю, что вызывает! переключение ОУ в противоположное состояние (рис. 3.8, б - г). Далее процессы в схеме протекают аналогично.

Частота следования импульсов симметричного мультивибратора

0дыхmax

Рис. 3.8. Схема симметричного мультивибратора на ОУ (а) и его временные диаграммы (б-г)

i т

(3.16)

Время /и можно определить по длительности интервала tai (рие. 3.8, б), характеризующего перезаряд конденсатора С в цепи с

реЗИСТОрОМ R И Напряжением (/вых шах ОТ - хУщхшах ДО x(/ab,xma:x

(рис. 3.8, г). Процесс перезаряда описывается известным из ТОЭ уравнением

и с (t) = ис (оо) - [ис (оо)-ис (0)j е-

-t/x

(3.17)