Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Глава 10

ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ НА ОУ

ОУ можно включить таким образом, что они будут работать жак генераторы сигналов различной формы. Можно легко полу-чить сигналы прямоугольной, треугольной, пилообразной и синусоидальной форм (мы перечислили лишь наиболее используемые формы сигналов). В данной главе будут рассмотрены основные схемы генераторов колебаний на ОУ и методы выбора их внешних элементов. Величины этих элементов и то, каким образом они включены в схему, определяют форму сигнала на аыходе и его частоту.

Ю.1. Генератор колебаний прямоугольной

формы

На фиг. 10.1 показан обычный генератор колебаний прямоугольной формы на ОУ. Его выходное напряжение попеременно

колеблется между значениями положительного -f- Увых. макс и

-отрицательного -Увых. макс насыщения, давая в результате ко--лебания прямоугольной формы. Период времени Т каждого цикла определяется постоянной времени элементов и С и отношением RJRb- Работу данной схемы можно проанализировать -следующим образом: в момент подачи напряжений питания -f У и -У на инвертирующий вход J напряжения с первоначально разряженного конденсатора С не поступает, т. е. вход / в начальный момент времени заземлен. Однако в тот же момент на -сопротивлении Rb появляется небольшое положительное или отрицательное напряжение Уь, и это напряжение прикладывается к неинвертирующему входу 2. Напряжение Уь появляется в начальный момент, поскольку на выходе имеется положительное Или отрицательное напряжение сдвига Увых. сдв даже в том слу-чае, когда ко входам 1 и 2 ве приложено дифференциального входного напряжения. Резисторы Ra и Rb образуют делитель напряжения, и часть выходного напряжения падает на Rb- Так Как инвертирующий вход 1 первоначально заземлен через разряженный конденсатор С, то в начальный момент все напряже-**ие Уб выделяется между входами J к 2. Даже если Уь мало.



ОНО начнет переводить ОУ в режим насыщения, так как если напряжение выходного сдвига Увых. сдв положительно, то напряжение Уб на неинвертирующем входе 2 также положительно

V-"-

АЛЛЛ-

i RC

Фиг. 10.1. Генератор прямоугольных колебаний (а) и форма выходного напряжения (б) на низких частотах /, где f=l/T

Это напряжение Уь сразу усиливается в число раз, равное коэффициенту усиления ОУ без ОС К, и приводит выходное напряжение к его предельному значению Увых. макс. т. е. к значению положительного напряжения насыщения. Переход к Увых. макс происходит со скоростью нарастания ОУ. Когда ОУ насыщен, конденсатор заряжается через резистор R. Если бы резистор R и конденсатор С образовывали простую RC-цепь, напряжение на конденсаторе Ус достигло бы значения Увых. макс- Однако в



данном случае Vc может возрастать лишь до значения, немного превышаюшего значение Уь. Действительно, если Vc становится немного более положительным, чем Vb, это означает, что напряжение на инвертируюшем входе 1 положительнее напряжения на неинвертирующем входе 2, в результате чего напряжение на выходе переходит к отрицательному пределу -Увых. макс (фиг. 10.2). После того как выход ОУ насыщается при значении

Фиг.


Типичная форма напряжений на выходе вых и на конденсаторе Vf, в генераторе прямоугольных колебаний.

•-Увых. макс, часть ЭТОГО напряжения падает на Rb- Таким образом, напряжение на входе 2 становится еще более отрицательным по отношению к входу 7 и по крайней мере на какое-то время удерживает ОУ в состоянии отрицательного насыщения. Конденсатор С начинает теперь разряжаться и заряжаться в отрицательном направлении, как показано на фиг. 10.2. Теперь, когда напряжение на конденсаторе становится более отрицательным, чем -Уь, напряжение на инвертирующем входе 1 становится более отрицательным, чем на входе 2, и напряжение на выходе возвращается обратно к --Увых. макс с тем, чтобы начать новый цикл.

Сумма сопротивлений Ra и Rb не является критичной. Ее можно выбрать в довольно широком диапазоне (от 10 кОм до 1 МОм). Однако изменение отношения этих сопротивлений влияет на частоту колебаний / на выходе схемы. Вообще говоря, если отношение RJRb - 10, то период колебаний

7~0,2/?С, (10.1)

а число колебаний в секунду

• (10.2)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106