Мультивібратор на операційних підсилювачах

Охоплюючи операційний підсилювач різного роду зворотними зв'язками, можна створити пристрої з різноманітними функціями. Якщо операційний підсилювач охопити частотно-незалежним зворотним зв'язком, заведеним на неінверсний вхід, i частотно-залежним — на інверсний вхід, отримаємо мультивібратор (рис. 7.7).

Операційний підсилювач у складі мультивібратора почергово перебуває у двох квазістійких станах: додатного насичення, коли напруга на неінверсному вході на кілька мілівольт більша напруги на інверсному вході, i від'ємного насичення, коли навпаки на­пруга на інверсному вході на кілька мілівольт більша напруги на неінверсному вході. Напруга на інверсному вході u1(t) дорівнює напрузі на конденсаторі uc(t), a напруга на неінверсному вході дорівнює напрузі на резисторі R2 i пов'язана з вихідною напругою uвих(t) формулою

Робота мультивібратора ілюструється часовими діаграмами (рис. 7.8).

Протягом часу ∆t+ = ta-t1 напруга u2(t) на неінверсному вході більша напруги u1(t) на інверсному вході, тобто на диференціальний вхід операційного підсилювача діє сигнал u2(t) – u1(t) =∆u(t) = uвх(t). Вхідний сигнал uвх(t) у цьому інтервалі часу додатний i надійно утримує операційний підсилювач у додатному насиченні. Вихідний сигнал uвих(t) у режимі додатного наси-

чення має максимальне додатнє значення +um, майже рівне на­прузі джерела живлення додатної полярності. Операційний підси­лювач перебуває у додатному квазістійкому стані. У цьому стані конденсатор С перезаряджається від напруги +u2 до напруги -U2 під дією вихідної напруги. Тривалість перезаряджання визначається сталою часу т = RC i значенням напруги u2(t).

Якщо під час перезаряджання напруга u1(t) на конденсаторі зрівнялася з напругою u2(t) i на кілька мілівольт підвищила її, то різниця u2(t) – u1(t) =∆u (t) стає від'ємною (момент часу t3). Від'ємний вхідний сигнал ∆u(t), підсилений операційним підсилювачем у десятки тисяч разів, стрибком переводить операційний підсилювач у від'ємне насичення, у якому вихідний сигнал підсилювача набуває максимального від'ємного значення —Um, майже рівного напрузі джерела живлення від'ємної полярності. Мультивібратор перебуває у другому квазістійкому стані. У цьому стані конденсатор перезаряджається від напруги -u2 до напруги +Um. Стала часу перезаряджання залишається такою ж, як i в першому квазістійкому стані.

Якщо напруга на конденсаторі під час перезаряджання досягає значення +U2, то мультивібратор стрибком переходить у перший квазістійкий стан, i процес автоколивань триває.