Одновібратор на операційному підсилювачі

Одновібратор складається з операційного підсилювача (рис. 2), який охоплений додатковим і від’ємним зворотнім зв’язком.

Рис.2

Додатковий зворотній зв'язок здійснюється через резистивний подільник напруги R2, R3 з виходу операційного підсилювача на його не інверсний вхід. Від’ємний зворотній зв'язок заводиться в виходу операційного підсилювача через резистор R1 на інверсний вхід цього підсилювача. Крім того, до інверсного входу операційного підсилювача приєднане паралельне з’єднання конденсатора C2 і діода VD. Імпульс запуску подається через розділовий конденсатор С1 на не інверсний вхід цього підсилювача.

У початковому стійкому стані одновібратора операційний підсилювач перебуває у режимі негативного насичення і вихідна напруга операційного підсилювача має негативну полярність і майже дорівнює напрузі живлення =- U_cc. Напруга на неінверсному вході підсилювача дорівнюватиме , а напруга на інверсному вході дорівнюватиме напрузі на діоді, зміщеному у прямому напрямі, яка набагато менша за напругу на неінверсному вході, і тому операційний підсилювач надійно утримується у режимі негативного насичення.

Якщо на неінверсний вхід подати через розділовий конденсатор короткий імпульс позитивної полярності з амплітудою , то операційний підсилювач переходить із режиму негативного насичення у режим підсилення, а потім у режим позитивного підсилення. Тривалість переходу операційного підсилювача з режиму негативного насичення у режим позитивного насичення визначається його динамічними характеристиками, зокрема швидкість наростання вхідної напруги.

Після переходу операційного підсилювача під дією імпульсу запуску з режиму негативного насичення у режим позитивного насичення одновібратор перебуває у тимчасово стійкому стані. У цьому стані напруга на неінверсному вході має позитивну полярність і значення . Діод зміщений в оберненому напрямі і конденсатор заряджається від вихідної напруги операційного підсилювача через резистор R1. Напруга на конденсаторі зростає за експоненціальним законом зі сталою часу від значення прямої напруги на діоді до значення . Тривалість заряджання конденсатора, тобто тривалість вихідного імпульсу дорівнюватиме . (8.9)

Як випливає з формули (8.9), тривалість вхідного імпульсу можна змінювати, змінюючи коефіцієнт ділення подільника напруги R2, R3.

У той момент, коли напруга на конденсаторі, отже, і напруга на інверсному вході перевищить напругу на неінверсному вході, операційний підсилювач переходить із режиму насичення у режим підсилення, напруга на його виході зменшується. Від’ємний приріст напруги передається через резистивний подільник напруги на неінверсний вхід, диференціальна напруга на його вході збільшується, процес лавиноподібно наростає, операційний підсилювач стрибком переходить у режим негативного насичення.

Після цього моменту починається перезаряджання конденсатора через опір R1 від напруги до напруги . У той момент, коли напруга на конденсаторі, зменшуючись, досягне значення прямої напруги на діоді, діод відкривається, і напруга на конденсаторі фіксується на досягнутому рівні. Одновібратор остаточно переходить у початковий стійкий стан.

Мультивібратори

Мультивібратори є одними з найпоширеніших генераторів прямокутних імпульсів. Мультивібратори будуються на основі дискретних елементів, зокрема на біполярних i польових тран­зисторах, напівпровідникових приладах з від'ємним опором, на основі логічних елементів і операційних підсилювачів.