4.4.1. Автоколебательный мультивибратор

Для периодического изменения знака  - на вход (+) ИМС ОУ (рис. 4.10, а) с делителя R2 – R3 подается часть выходного напряжения, неизменная в течение полупериода uВЫХ:

где g = R3 /(R3 + R2), а на вход (-) – напряжение с конденсатора С, заряжающегося под действием всего значения uВЫХ = UНАС.

За счет этого в процессе зарядки конденсатора напряжение на входе (-) может превышать по абсолютной величине напряжение на входе (+), в результате чего напряжение на выходе скачкообразно изменяет знак.

Временные диаграммы (рис. 4.10, б) иллюстрируют сказанное. Если к примеру  uВЫХ = , то конденсатор С заряжается до момента времени t1, когда напряжение на нем (uС) окажется чуть больше g . Вслед за этим, как только транзисторы ИМС выходят из насыщения, восстанавливается действие положительной обратной связи: уменьшение = uR3 вызывает дальнейшее уменьшение uВЫХ и т.д. В результате выходное напряжение весьма быстро достигает уровня  (рис. 4.10, в). С этого момента конденсатор перезаряжается до тех пор, пока напряжение на нем (при t = t2) не станет чуть меньше g , после чего начинается переключение uВЫХ к уровню .

Как следует из изложенного, подключение цепи R1C к выходу ИМС обеспечивает автоматиче­ское переключение конденсатора с заряда (когда uВЫХ = ) на разряд (когда uВЫХ = ) и, как следствие этого, изменение знака  - .

При определении длительностей tИ1 и tИ2 выходных импульсов надо учесть, что во время tИ1 напряжение uС изменяется от g , стремится к  и достигает уровня g , а во время tИ2 - изменяется от g , стремится к  и достигает уровня g , т.е. в указанные промежутки времени напряжения на конденсаторе изменяются следующим образом:

где t = R1C – постоянная времени;  – абсолютное значение напряжения.

Спустя время t = tИ1 (t = tИ2) после начала зарядки (разрядки) конденсатора, напряжение uС равно g  (g ). С учетом этого (и заменяя натуральный логарифм на десятичный) из предыдущих выражений получаем

где  – абсолютное значение напряжения.

Период колебаний Т = tИ1 + tИ2. Если ½½ =  = UНАС,

то                                

Длительности фронтов выходных импульсов в рассмотренном мультивибраторе зависят от предельной скорости  нарастания выходного напряжения используемой

<
p>микросхемы: где числители соответствуют амплитудам положительного и отрицательного импульсов.

Если скорость нарастания выходного напряжения, обеспечиваемая микросхемой,  = 2 В/мкс, а |UНАС| = 10 В, то длительность фронтов импульса

где  выражена в основных единицах (В/с).

Для получения колебаний, у которых tИ1 ¹ tИ2, к нижнему (см. рис. 4.10, а) выводу резистора R3 можно подключить источник ЕCМ, который смещает уровни g  и g  вверх при ЕСМ > 0 и вниз при ЕСМ < 0. При наличии ЕСМ в выражениях для tИ21 и tИ2 к членам gUНАС добавляются слагаемые

На рис. 4.11 приведена схема мультивибратора, в которой резистором R1 можно менять постоянную времени зарядки конденсатора С, а резистором R2 – постоянную времени его разрядки. Таким образом, имеется возможность раздельно регулировать длительности положительного и отрицательного импульсов.