суббота, 14 декабря 2013 г.

Симметричный мультивибратор на операционном усилителе.

В статье мультивибратор на транзисторах КТ315А, на рисунке 1, показана схема мультивибратора на транзисторах. Недостатком такой транзистороной схемы является то что форма импульсов на выходе мультивибратора собранного по этой схеме сильно отличается от прямоугольной. Для того чтобы форма импульсов на выходе мультивибратора была близка к прямоугольной необходимо использовать усилитель с большим коэффициентом усиления напряжения. Операционные усилители обладают большим коэффициентом усиления напряжения поэтому мультивибраторы на операционных усилителях могут выдавать почти прямоугольные импульсы. Схема мультивибратора на операционном усилителе показана на рисунке 1:
Рисунок 1 - Мультивибратор на операционном усилителе

Операционный усилитель, в этой схеме, можно заменить компаратором. Напряжение на выходе относительно земли будет изменяться приблизительно так:
Рисунок 2 - Напряжение на выходе относительно земли

Напряжение на выходе относительно -Uпитания будет изменяться приблизительно так:
Рисунок 3 - Напряжение на выходе относительно -Uпитания

Длительность импульса, длительность паузы и период колебаний, для данной схемы, можно рассчитать по формулам:
ln -натуральный логарифм т.е. это логарифм по основанию e (e приблизительно = 2.7)(можно рассчитать воспользовавшись калькулятором справа вверху (напр. ln(2.7) ). Программа расчёта T, tи и частоты приведена в низу страницы). Данный мультивибратор симметричный (длительность импульса и длительность паузы равны) поэтому скважность равна 2. На микросхеме LM324N можно изготовить такой мультивибратор или даже 4 таких мультивибратора для светодиодных мигалок, тактовых генераторов или много ещё для чего:
Рисунок 4 - Мультивибратор на LM324N

В микросхеме LM324N имеется 4 независимых одинаковых операционных усилителя.
Рисунок 5 - Мультивибратор на LM324N

+Uпитания для микросхемы LM324N может быть от +1.5В до +16В, -Uпитания  может быть от -16В до -1.5В. Для питания этой микросхемы можно использовать источник питания схема которого приведена в статье двуполярный источник питания. Питание также может быть однополярным. Мультивибратор можно сделать и на компараторе:
Рисунок 6 - Мультивибратор на компараторе LM393N

Если компаратор с открытым коллектором (например LM393N) то между выходом и плюсом необходимо поставить резистор для того чтобы напряжение на выходе могло быть от близкого к +Uпитания до близкого к -Uпитания.
Видно что мультивибратор на компараторе LM393N получился не совсем симметричным. Но для светодиодных мигалок он вполне подходит, на этом компараторе можно сделать 2 мультивибратора. Для расчёта длительности импульса, длительности паузы и периода колебаний симметричного мультивибратора на операционном усилителе (рисунок 1) можно воспользоваться программой:
R1=
R2=
R3=
C=

Длительность импульса tи=
Период T=
Частота f=

4 комментария:

  1. Этот комментарий был удален автором.

    ОтветитьУдалить
  2. А с какой максимальной частотой работают операционные усилители ?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. У операционных усилителей (оу) есть зависимость коэффициента усиления от частоты, такая что чем больше частота тем меньше коэффициент усиления и у каждого оу эта зависимость своя. Их можно посмотреть в документации. Например у lm324 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf кривая опускается до нуля примерно при 1МГц, при 1кГц усиление - половина от максимума, до 5Гц усиление максимальное. Найти кривую в документации не трудно, там по оси Y написано VOLTAGE GAIN (т.е. коэффициент усиления по напряжению) по оси X написано FREQUENCY (т.е. частота).

      Удалить
    2. Т.е. LM324 ещё кое как что либо усиливать и кое как работать может при частотах до 1МГц. Будет ли он генерировать импульсы на такой частоте я не знаю, но думаю это очень маловероятно. В общем надо смотреть документации. Если нужны большие частоты то лучше использовать какие нибудь быстрые компараторы.

      Удалить