Принцип работы генератор импульсного напряжения

Главной частью таких преобразователей как аналого – цифровой (АЦП) и цифро – аналоговый (ЦАП) является генератор импульсов, который вырабатывает импульсное напряжение или ток различной формы, частоты и амплитуды. В данной статье мы рассмотрим генератор импульсов построенный на операционных усилителях, работающих в режиме компаратора и называются мультивибраторами.

Одна из возможных схем приведена ниже:

Схема мультивибратора

Напряжение U0 между двумя входами операционного усилителя (ОУ) создает на выходе максимально возможное напряжение Uвых.макс., знак которого зависит от знака входного напряжения U0. Последнее складывается из разниц напряжений на конденсаторе Uс, что к инвертирующему входу, и на делителе R1R2 от входного напряжения:

1

Пусть в момент времени t1 U0>0, то есть на инвертирующем входе положительный потенциал относительно не инвертирующего.

Тогда на выходе получим – Uвых.макс.. Под действием выходного напряжения конденсатора С будет заряжаться с полярностью той, что указана на рисунке выше (без скобок). В то же время на не ивертирующем входе  2. Входное напряжение 3   , которое было положительно, начнет уменьшатся, и когда напряжение конденсатора сравняется с R1 (момент времени t1 на рисунке выше), компаратор скачком изменит знак выходного напряжения, которая станет равной Uвых.макс, а на R1 будет  1  . Под действием выходного потенциала конденсатор начал перезаряжаться с полярностью,  что указанная в скобках, и пока U0<0, на выходе будет существовать положительный потенциал Uвых.макс. Как только в момент t2  напряжение на конденсаторе сравняется с тем, что есть на R1, компаратор опять скачком изменит свое состояние. За время существования импульса напряжение на конденсаторе будет изменятся по соответствующим уравнениям:

4

Где

5

6

7

При t = t2 – t1 = ti (длительность импульса) получим:

8

9

10

11

12

По этому выражению можно подобрать параметры C, R, R1, R2 таким образом, чтоб получить ГИН с заданной длительностью импульсов.

В симметричном мультивибраторе длительностью импульса и паузы одинаковы. Если изменить постоянную времени τ так, чтобы при одной полярности входного напряжения она была одна, а при противоположной – другая, получим несимметричный мультивибратор, схема которого показана ниже:

Несиметричный мультивибратор

При  положительной полярности на выходе перезаряд конденсатора будет происходить через резистор R4 и диод Д2, а при отрицательной – через R3 и Д1. Если R4 > R3, то и длительность положительного импульса будет больше, чем отрицательного.

Иногда необходимо иметь узкие островерхие импульсы, которые возможно получить с помощью так называемой дифференциальной цепочки (схема приведена ниже), ко входу которой подаются прямоугольные импульсы с мультивибратора:

мост греца

В момент изменения потенциала на входе конденсатор свой потенциал не меняет, но при достаточно малой постоянной времени τ перезаряд конденсатора быстро завершается, создавая узкий островерхий импульс (рис. в), ток исчезает и на выходном резисторе исчезает потенциал. При подаче на вход импульса противоположной полярности узкий импульс тоже получим обратную полярность. Для получения униполярных импульсов выходной потенциал подают на нагрузку через диод Д (показан пунктиром), который будет пропускать только положительные сигналы. Если вместо диода присоединить мост Гретца, получим те же униполярные сигналы, но двойной частоты (рис. д).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: