Материал: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника». Новикова Е.И., Родионов О.В

Как правило, период Т мультивибраторов на биполяр-

ных транзисторах выбирают таким образом, чтобы частота повторения импульсов f = 1/Т лежала бы в пределах от 100 Гц до 10 кГц.

3.2.2. Релаксационные генераторы

Очень простой генератор можно получить следующим образом: будем заряжать конденсатор через резистор (или ис-

точник тока), а затем, когда напряжение достигнет некоторого порогового значения, быстро его разрядим и начнем цикл сначала. С другой стороны, это можно сделать с помощью внешней цепи, обеспечивающей изменения полярности тока заряда при достижении некоторого порогового напряжения;

следовательно, будут генерироваться колебания треугольной формы, а не пилообразные. Генераторы, построенные на этом принципе, известны под названием «релаксационные генера-

торы». Они просты и недороги и при умелом проектировании могут обеспечивать удовлетворительную стабильность по частоте. Раньше для создания релаксационных генераторов применялись устройства с отрицательным сопротивлением,

такие, как однопереходные транзисторы или неоновые лампы,

теперь предпочитают ОУ или специальные интегральные схе-

мы таймеров. На рис. 3. показан классический релаксацион-

ный RС-генератор. Работает он просто: допустим, что при на-

чальном включении питания выходной сигнал ОУ выходит на положительное насыщение (каким образом это произойдет – неважно). Конденсатор начинает заряжаться до напряжения

U+ с постоянной времени, равной RC. Когда напряжение на

9

конденсаторе достигнет половины напряжения источника пи-

тания, ОУ переключается в состояние отрицательного насы-

щения и конденсатор начинает разряжаться до U- с той же са-

мой постоянной времени. Этот цикл повторяется бесконечно,

с периодом 2,2 RC, который не зависит от напряжения источ-

ника питания.

Рис. 3.

3.3. Генераторы напряжений экспоненциальной формы

Эти генераторы аналогичны рассмотренным. Отличие их заключается в том, что выходное напряжение снимается с времязадающего конденсатора С, на котором оно меняется по экспоненциальному закону.

3.4. Генераторы напряжения треугольной формы

Эти генераторы отличаются от рассмотренных только

тем, что у них как зарядка, так и разрядка конденсатора осу-

10

ществляются токами, значения которых неизменны.

3.5. Генераторы ступенчато изменяющегося напряжения

Такие генераторы выполняют на основе цифроаналого-

вых преобразователей. Генераторы коротких импульсов, у ко-

торых вершина имеет форму, близкую к колоколообразной,

выполняют на основе блокинг-генераторов. Они представля-

ют собой мультивибраторы, в которых положительная обрат-

ная связь введена через импульсный трансформатор.

3.6. Ждущие генераторы

Заторможенными, или ждущими, генераторами назы-

вают колебательные устройства, которые под влиянием вход-

ного сигнала генерируют единичный импульс. Если импульс имеет прямоугольную форму, то такой генератор называется

одновибратором.

Одновибраторы позволяют из импульсов любой формы и длительности получить импульс, имеющий строго постоян-

ные длительность и величину.

Промышленность выпускает специальные микросхемы одновибраторов с расширенными функциональными возмож-

ностями, например, 155АГ1, 155АГЗ, 564АГЗ и др.

3.7. Генераторы синусоидальных колебаний

Генераторы синусоидальных колебаний отличаются от релаксационных тем, что в их состав входят электрические

11

цепи или компоненты с резонансными свойствами. Благодаря

ты с резонансными свойствами или соответствующие резо-

нансные цепи могут быть установлены в цепях межкаскадной связи усилителя или в цепях, создающих положительную или дополнительную отрицательную обратную связь. Причем па-

раметры выбирают так, чтобы условия возникновения колеба-

ний выполнялись только в узкой полосе частот при всех коле-

баниях параметров усилителя и цепи ОС.

В диапазонах низких, звуковых и радиочастот в каче-

стве резонансных цепей и компонентов применяют RC-цепи,

LC-контуры, кварцевые резонаторы, электромеханические ко-

лебательные системы.

Избирательные RC-цепи имеют сравнительно пологие амплитудно- и фазочастотную характеристики петлевого уси-

ления (рис. 4 а). Поэтому, если больше единицы даже на

небольшую величину, условия возникновения автоколебаний выполняются в сравнительно широкой полосе частот .

При этом форма выходного сигнала существенно отличается от синусоидальной. Поэтому у автогенераторов с резонанс-

ными RC-цепями, которые называют RC-генераторами, при-

ходится вводить дополнительные цепи автоматического регу-

лирования коэффициента усиления.

12

Рис. 4. Петлевое усиление при резонаторах фазных типов (а); фазочастотная характеристика петлевого

усиления для резонансной RC-цепи (б); мост Вина (в);

цепочечная фазосдвигающая цепь (г); мостовая фазосдвигающая цепь (д)

Для гарантированного возбуждения автогенератора при любых колебаниях параметров усилителя и цепи ОС петлевое усиление приходится брать несколько большим, чем единица. C нарастанием амплитуды коэффициент усиления автомати-

чески уменьшается. В момент, когда Κβ=1, происходит стаби-

лизация амплитуды колебаний. Для уменьшения нелинейных искажений формы выходного сигнала цепь автоматического изменения амплитуды должна быть инерционной. Однако на

13