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.