Всё о симметричном мультивибраторе

Общие принципы работы мультивибратора

Как сказано в энциклопедии, «симметричный мультивибратор — это двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью». Посмотрим на схему:

Рис. 1. Двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью

Если Вы читали статью об усилительном каскаде на транзисторе, то все действующие лица на этой схеме Вам хорошо знакомы. Это разделительный конденсатор C, базовый резистор Rб, задающий ток смещения, и Rк в качестве нагрузки. И таких каскада здесь два, они абсолютно одинаковы.

Что необычно — это провод обратной связи (на схеме показан красным), который замыкает наш двухкаскадный усилитель в кольцо. Именно благодаря положительной обратной связи наш усилитель превращается в генератор, управляя сам собой и поддерживая незатухающие колебания.

↑ Вывод

Поверхностный монтаж даёт ощутимые преимущества не только при промышленном использовании, но и для радиолюбителей. Он неплохо сочетается со всеми видами традиционного монтажа.

Практика показывает, что даже замена 5 — 20% обычных элементов безвыводными SMD даёт весьма заметный выигрыш. Упрощается изготовление печатной платы и увеличивается плотность монтажа. Уменьшается длина сигнальных проводников, что снижает паразитные индуктивности, ёмкости и сопротивления, и в свою очередь, приводит к существенному улучшению электрических параметров изделия.

Из материалов форумов портала следует, что радиолюбители используют SMD детали при доработке готовых изделий. И здесь применение деталей для поверхностного монтажа упрощает задачу, поскольку часто места для установки обычных элементов не остаётся.

Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры служит основой массы простых и полезных конструкций [1 — 4, 7 — 14].

Несмотря на простоту представленных конструкций, следует отметить их совершенство, что вынесено в эпиграф публикации.

Включение питания

В первый момент после включения питания оба транзистора начинают открываться. Откуда берётся открывающий ток? Рассмотрим на примере транзистора T1

Рис. 3. Момент включения питания: токи, открывающие транзистор

Первый, очевидный путь — через Rб1, на рисунке синяя стрелка. Второй, не столь очевидный — через конденсатор C1. Не будем забывать, что в первый момент времени конденсатор разряжен, его сопротивление практически нулевое, и в цепи возникает ток заряда через Rк2 — С1 — эмиттерный переход T1. Этот путь показан красной стрелкой.

Тут важно отметить, что коллекторные сопротивления Rк в этой схеме значительно меньше базовых Rб, как минимум на порядок, а то и на несколько. Значит, «красная» составляющая в первый момент будет давать больший вклад.

↑ Соберём микросхему LM3909 на дискрете

Сдерживающим фактором популярности у любителей служат недостаточная распространённость микросхемы LM3909 и её неадекватная цена.

Несложно изготовить прототип микросхемы, что предлагает ряд авторов [1, 10, 11, 13]. При этом они приводят весьма близкие схемы, практически копирующие схему из даташита фирмы–изготовителя.

На рис. 9 показана схема прототипа микросхемы LM3909 на электронных компонентах для поверхностного монтажа [14].

Следует помнить, что диапазон питающих напряжений схемы 1,5…6 В, а стабилитрон VD1 (рис. в коллекторной цепи транзистора VT1 отсутствует.

При увеличении сопротивления резистора R1 длительность вспышек светодиода HL1 увеличивается, но уменьшается их яркость. Частоту вспышек определяют ёмкость конденсатора С1 и сумма сопротивлений резисторов R2 и R3.

Борьба транзисторов

Однако полностью открыться оба транзистора не успевают. Дело в том, что, открываясь, транзистор начинает мешать своему коллеге. К примеру, как только у T2 появляется коллекторный ток, потенциал на правой обкладке C1 падает. По сути, ток через конденсатор начинает течь в обратном направлении: через Rб1 — C1 — коллекторный переход T2:

Рис. 4. Направление тока через открывающийся транзистор

Получается, что на базе T1 потенциал падает, T1 стремится закрыться. Но, закрываясь, он ускоряет открытие T2, что приводит к ещё большему запиранию T1.

Эти же рассуждения можно симметрично применить к T2. То есть транзисторы борются друг с другом, стремясь открыться и при этом закрыть соседа.

Равновесие тут не наступает, обязательно в итоге один из транзисторов побеждает и полностью открывается, переходя в режим насыщения, а его коллега полностью закрывается. Дело в том, что, хоть транзисторы у нас и одинаковой модели, но физически невозможно создать два абсолютно идентичных транзистора. У одного из них коэффициент усиления будет чуточку выше, этот транзистор и выйдет победителем. Пусть для определённости у нас T1 окажется закрыт, а T2 открыт.

Zenbuntu-desktop описание и обзор

Что такое Zenbuntu-desktop? Zenbuntu-desktop – это вариант рабочего стола Linux для операционной системы Ubuntu Server.

Рабочий стол zenbuntu-desktop с настройками по умолчанию:

Перечислим программы и утилиты доступные через главное меню zenbuntu-desktop:

Аудио и видео Музыкальный плейер

Графика

Document Viever

Интернет

Zentual Administration

Веб-браузер Firefox

Офис

Document Viever

Прочие

Activate ScreenSaver (Next)

Activate ScreenSaver (Pervious)

Activate ScreenSaver (Random)

Aptitude Package Manager (text)

Bash

Dash

Debial Task selector

Demo Screen Hacks

Disable XScreenSaver

DSL/PPPoE configuration tool

Editres

Enable XScreenSaver

Evince

galculator

Info

LeafPad

Losk Screen (XScreenSaver)

LXAppearance

Ixrandr

Nano

Oclock

Openbox Configuration Manager

PCManFM

pppconfig

Системные

UXTerm

XTerm

Стандартные

Byobu Terminal

Galculator (Калькулятор)

Leafpad

LXTerminal

Xarchiver

Просмотр изображений

Файловый менеджер

Параметры

Openbox Configuration Manager

Клавиатура и мышь

Настройка внешнего вида

Настройки дисплея

Предпочтительные приложения

Сессионные настройки рабочего стола

Хранитель экрана

Выполнить

Завершить сеанс

Выключить

Перезагрузить

Выйти

Cancel

Файловый менеджер PCManFM
LXTerminal
Zentyal Administration
Свернуть окна
Системный монитор
Время и календарь
ScreenLock
Shutdown (Выключить)

Источник

Генерация

Все вышеописанные процессы происходят очень быстро, они лимитируются только быстродействием транзисторов. После этого схема стабилизируется и находится в устойчивом состоянии. Однако, эта стабильность только кажущаяся, т. к. продолжаются некоторые процессы, связанные с зарядом-разрядом конденсаторов:

Рис. 5. После переключения транзисторов: быстрый заряд C2 и медленный заряд C1

Во-первых, конденсатор C2 достаточно быстро заряжается — сопротивление Rк1 сравнительно мало. На рисунке путь его зарядки показан красной линией.

Если C2 быстро зарядился и ток через него прекратился, что же поддерживает транзистор T2 открытым? Ответ: ток через Rб2. Этот ток хоть и поменьше, чем через C2 в первый момент, но его вполне достаточно, чтобы транзистор был полностью открыт (находился в режиме насыщения).

Во-вторых, конденсатор C1 тоже заряжается, но помедленнее из-за относительно большого сопротивления Rб1 — см. синюю линию на рисунке. Заметим, что напряжение на C1 приложено плюсом к базе T1, и по мере заряда С1 оно растёт. В какой-то момент (при достижении значения порядка 0.6 В) оно станет достаточным для открытия T1, и этот транзистор откроется.

А тут в засаде поджидает C2, уже давно полностью заряженный и уставший от безделья. После открытия T1 получается так, что весь накопленный потенциал C2 оказывается приложен к эмиттерному переходу T2, причём в запирающей полярности, из-за чего T2 мгновенно закрывается:

Рис. 6. В момент открытия T1 конденсатор C2 запирает T2

Пояснение: ток не течёт по красной линии, это только показано направление потенциала. Дело в том, что эмиттерный переход T2 запирается этим потенциалом и его сопротивление очень велико. Более того, закрываясь, T2 ускоряет открытие T1, т.к. потенциал на его коллекторе растёт, и заставляет конденсатор C1 ещё больше разряжаться через эмиттерный переход T1, открывая его. Получается такой лавинообразный самоусиливающийся процесс одновременного переключения транзисторов в противоположное состояние.

Ну а дальше события начинают повторяться симметрично: C2 потихоньку перезаряжается в противоположной полярности, через Rб2 и только что открывшийся T1, пока его потенциал не становится достаточным для открытия T2, и снова происходит переключение транзисторов и так далее.

↑ Список источников

1. Мосягин В.В. Секреты радиолюбительского мастерства. – М.: СОЛОН-Пресс. – 2005, 216 с. (с. 47 – 64). 2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем радиолюбителям. Книга 1. – М.: Альтекс-А, 2001. – 352 с. 3. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания. Книга 4. – М.: Альтекс-А, 2002. – 176 с. 4. Низковольтная «мигалка». (За рубежом) // Радио, 1998, №6, с. 64. 5. Датагорская статья «Главный инструмент — паяльник!» 6. Датагорская статья «Пайка SMD деталей в домашних условиях» 7. Даташит на LM3909 8. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. – М:.Мир, 1989 (схема 46. Простой индикатор разряда батареи, с. 104; схема 47. Маркер фалиня (мигающий), с. 105). 9. Генератор на LM3909 // Радиосхема, 2008, №2. 10. Nahrada obvodu LM3909 // Prakticka electronic A Radio, 2009, №6, с. 22. 11. Одинец А.Л. Необычное применение LM3909 // Радиоаматор, 2009, №12, с. 16. 12. Борисевич К. ИМС LM3909 в радиолюбительских конструкциях // Радиомир, 2010, №1, с. 19. 13. Discrete Version Of The LM3909 Oscillator IC 14. Белоусов О.В. Эквивалент ИМС LM3909 на деталях для поверхностного монтажа // Радиоаматор, 2011, №11, с. 34, 35.

Частота мультивибратора

Отметим, что заряд конденсатора через Rб продолжается сравнительно долго по времени, а вот переключение транзисторов происходит практически мгновенно. Поэтому мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы. А их частота определяется временем заряда конденсаторов:

f = 1.443 / (C1*Rб1 + C2*Rб2)

где f — частота (Гц), C — ёмкость в фарадах, R — сопротивление в омах

Остаётся добавить парочку технических замечаний. Первое: у мультивибратора два выхода, сигнал можно снимать и с коллектора T1 и с коллектора T2. Эти два сигнала находятся в противофазе, в некоторых схемах используется это свойство и задействованы оба сигнала. При подключении нагрузки важно не зашунтировать транзистор, иначе есть риск внести искажения в работу мультивибратора, или даже вовсе сорвать генерацию. Лучше всего нагрузку подключать параллельно коллекторному сопротивлению.

Ну и второе замечание. Очевидное, но без его упоминания статья была бы неполная: мы разбираем здесь схему на основе транзисторов n-p-n, но точно также мультивибратор можно построить на транзисторах p-n-p, поменяв полярность питания. А также на радиолампах, операционных усилителях, логических элементах и т. д. — главное, чтобы были два усилительных каскада, охваченных ОС. Одна из таких схем будет приведена ниже.

Преобразователь напряжения с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора

Для получения выходного напряжения величиной 30…80 В, П. Беляцкий [4.3] использовал преобразователь с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора с выходным каскадом, нагруженным на индуктивный накопитель энергии — катушку индуктивности (дроссель) L1 (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема преобразователя напряжения с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 1,0… 1,5 B и имеет КПД до 75%.

В схеме можно применить стандартный дроссель ДМ-0,4-125

или иной с индуктивностью 120…200мкГн.

Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения [4.4] показан на рис. 4.8. При подаче на вход каскада управляющих сигналов прямоугольной формы TTЛ-уровня (5 В) на выходе преобразователя при его питании от источника напряжением 12 В получено напряжение 250 В при токе нагрузки 3…5 мА (сопротивление нагрузки около 100 кОм). Индуктивность дросселя L1 — 1 мГн.

В качестве VT1 можно использовать отечественный транзистор, например, КТ604, КТ605, КТ704Б, КТ940А(Б), КТ969А и др.

Рис. 4.8. Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения

Рис. 4.9. Схема выходного каскада преобразователя напряжения

Аналогичная схема выходного каскада (рис. 4.9) позволила при питании от источника напряжением 28 В и потребляемом токе 60 мА получить выходное напряжение 250 В при токе нагрузки 5 мА [4.5]. Индуктивность дросселя — 600 мкГн. Частота управляющих импульсов — 1 кГц.

В зависимости от качества изготовления дросселя на выходе может быть получено напряжение 150…450 В при мощности около 1 Вт и КПД до 75%.

Преобразователь напряжения [4.6], выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1 (555), усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 4.10.

На выходе преобразователя при напряжении питания 9 В и потребляемом токе 80…90 мА образуется напряжение 400…425 В. Следует отметить, что величина выходного напряжение не гарантирована — она существенно зависит от способа выполнения катушки индуктивности (дросселя) L1. Для получения

Рис. 4.10. Схема преобразователя напряжения с генератором импульсов на микросхеме КР1006ВИ1

нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

Источник

Работающая схема

Чтобы наглядно продемонстрировать работу мультивибратора, я собрал схемку на макетной плате. Последовательно с Rк1 и Rк2 поставил по светодиоду.

Номиналы деталей следующие:

T1, T2 — С1815
Rк1, Rк2 — 1 кОм
Rб1, Rб2 — 47 кОм
C1, C2 — 10 мкФ (электролитические, подключаются плюсом к коллектору, минусом к базе)
Напряжение питание — 5 В.

Рис. 7. Работающая модель мультивибратора

↑ Практика SMD монтажа: изготовим сувенир-талисман

Приступим к освоению поверхностного монтажа с использованием SMD компонентов.

Соберём «мигалку» для использования в качестве сувенира – талисмана. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов приведены на рис. 5. Никаких отверстий в плате не предусмотрено, а выключатель питания отсутствует. Можно отключать питание устройства, помещая небольшую полоску бумаги между выводом батареи GB1 и прижимной клеммой.

Малые размеры SMD компонентов требуют особой внимательности и аккуратности в монтаже. Не обойтись без паяльника с электронной регулировкой температуры, ведь перегрев элементов совершенно недопустим, так как вызовет нарушение контакта с выводами детали.

Освоение монтажа на поверхность должно стать стимулом для приобретения хотя бы простейшей паяльной станции и специального пинцета (рис. 6, 7).

Паяльная станция Hakko 937 относится к разряду простых паяльных станций и прекрасно подойдёт для начинающих радиолюбителей и бытовых паяльных работ, как отличная замена обычному паяльнику. Эта паяльная станция имеет малые габариты 230×170*120 мм.

Альтернативные схемы

Рассмотрим несколько альтернативных схем, а также некоторые способы улучшить характеристики мультивибратора.

Мультивибраторы с регулировкой частоты и скважности

Рис. 8. Схема мультивибратора с регулировкой частоты (слева) и скважности (справа)

В левой схеме за счёт переменного резистора меняются величины Rб, значит, и частота генератора. В правой сумма Rб1 + Rб2 остаётся неизменной, но меняется соотношение сопротивлений в базовых цепях. Таким образом, частота фиксирована, зато меняется скважность (соотношение длины импульса и паузы). Строго говоря, это уже несимметричный мультивибратор.

Мультивибратор с улучшенной формой сигнала

Если Вы внимательно читали объяснение работы мультивибратора выше, Вы помните, что после переключения транзисторов происходит быстрый перезаряд одного из конденсаторов через коллекторный резистор Rк (см. рис. 5, красная линия). Однако, поскольку полезный сигнал снимается именно с коллектора, меняющееся на конденсаторе напряжение вносит в этот сигнал совершенно ненужные помехи. В схеме на следующем рисунке введён дополнительный резистор, через который и происходит тот самый заряд конденсатора:

Рис. 9. Разделяем пути заряда и разряда конденсаторов: улучшаем форму сигнала

От коллектора конденсатор отделён диодом, который не даёт конденсатору искажать фронт импульса в момент переключения транзисторов. Но этот же диод прекрасно позволяет конденсатору заряжаться во время квази-стабильного состояния мультивибратора между переключениями через Rб — диод — открытый транзистор.

Мультивибратор на логических элементах

Рис. 10. Мультивибратор на элементах 2И-НЕ

Альтернативную схему мультивибратора на логике смотрите в этой статье.

Трёхфазный мультивибратор

Рис. 11. Схема трехкаскадного мультивибратора

Здесь последовательно включены не два каскада, а три. Работает схема таким образом, что в каждый момент времени 2 транзистора открыты, один закрыт. Вы можете сами попробовать разобраться в работе этой схемы, взяв за основу описание симметричного мультивибратора выше.

Рис. 12. Рабочая моделька

Поделиться в соцсетях:

Расчет периода

Теперь можно рассчитать период колебаний мультивибратора.

По закону Ома напряжение V1 равно:

Преобразуем эту формулу через проводимости:

V1 = Vs / ( 1 + R1||R3 / R2 ) = Vs / ( 1 + y2 / (y1 + y3) ) = Vs ( y1 + y3 ) / ( y1 + y2 + y3 )

Если все сопротивления равны, то V1 = (2 / 3) Vs

Затем находим напряжение V0 оно равно:

Преобразуем эту формулу через проводимости:

V0 = Vs / (1 + R1 / R2||R3 ) = Vs / ( 1 + ( y2 + y3 ) / y1 ) = Vs y1 / ( y1 + y2 + y3 )

Если все сопротивления равны, то V0 = Vs / 3

При переключении компаратора конденсатор С разряжается по экспоненте. Время разряда равно времени заряда и равно половине периода. Тогда:

Отсюда T = 2 RC ln( V1 / V0 ) = 2 RC ln[ ( y1 + y3 ) / y1 ]

Окончательно период мультивибратора равен:

В частном случае, если R1 = R3 период T= 1,386 RC

Если же R3 = 2 R1 период T= 0,811 RC

Текст

О П И С А Н И Е 292222ИЗОБЕЕТ ЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Салюс Соеетскиз Социалистическил РеспубликЗависимое от авт, свидетельства М МПК Н 03 с 3/281 Заявлено 1.И.1969 ( 1339138/26-9) ни,до присоединением за Комитет по делам изобретений и открытиЯ при Совете Министров СССРриори ДК 621,373,43 (088.8) публиковапо 06.1,1971, Бюллетень Лр Дата опубликования исания 2.1 П.1971 Авторизобретения годухо 3 аявител УЛЬТИВИБРАТОР С РЕГУЛИРУЕ ЧАСТОТОЙ Известны мультивибраторы на транзисторах, в которых регулирование частоты осуществляется путем изменения зарядного токаконденсаторов с помощью дополнительно подключенных к ним триодов.Недостатком этих мультивибраторов является сильная зависимость частоты от колебаний температуры, что требует принятияспециальных мер по термостабилизации, и ограниченный диапазон регулирования частоты.Целью изобретения является расширениедиапазона регулирования частоты.Это достигается тем, что базы основныхтриодов соединены с источником управляющего напряжения через стабилитроны и коллектор-эмиттерные переходы управляющихтриодов, базы которых через резисторы подключены к коллекторам триодов усилительных каскадов,На чертеже изображена принципиальнаясхема предлагаемого мультивибратора с регулируемой частотой.Мультивибратор содержит генерирующиетранзисторы 1, 2; транзисторы 3, 4, способствующие быстрой зарядке конденсаторов,транзисторы 5, б, выполняющие роль усилителей импульсов; отсекающие транзисторы 7,8, подключающие источник напряжения управления У, только к запертым транзисторам1 или 2, устраняя влияние напряжения управления на степень насыщения этих транзисторов; времязадающие конденсаторы 9, 10; времязадающие сопротивления 11 — 14; кремниевые стабилитроны 15, 1 б; диоды 17, 18, 5 отсекающие цепи управления от нагрузки;развязывающие диоды 19, 20, дающие возможность заряжаться конденсаторам 9, 10 до величины напряжения питания Ь сопротивления 21 — 24.10 При К.=О транзистор 1 открывается, атранзистор 2 запирается. В это время транзистор б открыт, а транзисторы 5, 7 и 8 заперты.Времязадающий конденсатор 10 заряжает ся через открытый транзистор 4 и низкоомное сопротивление 22. Конденсатор 9 разряжается. При разряде его до нуля схема перебрасывается в другое состояние. Мультивибратор генерирует импульсы низкой частоты.20 Схема симметрична. Если увеличить напряжение управления, топри открывании транзистора 1 и запирании транзистора 2 транзистор 7 заперт, а транзи стор 8 переходит в насыщенное состояние.Транзистор 7 закрыт, так как заперт транзистор 5.В первый момент конденсатор 9 быстроразряжается через стабилитрон 1 б, времяза дающее сопротивление 14 и насыщенный292222 Предмет изобретения хаа Вьи Составитель А. Мерман Редактор А. В. Корнеев Техред А. А, Камышникова Корректоры: Т. А. Абрамова,А, Николаева и Л. КорогодЗаказ 356/14 Тираж 473 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4,;5 Типография, пр. Сапунова, 2 транзистор 8, а после запирания стабилитрона 1 б разряжается более медленно до нуля через времязадающее сопротивление 11.Минимальная частота рабочего диапазона регулирования определяется величиной К, достаточной для перевода транзисторов 7 и 8 в насыщенное состояние. Эта величина равна примерно 1 в.Зависимость частота — угол поворота потенциометра управления можно приблизить к линейной, если использовать потенциометр с экспоненциальной характеристикой. Диоды 17, 18 препятствуют протеканию тока управления в цепь нагрузки при запертых импульсных усилителях 5, 6,Частота регулируется посредством изменения разрядного тока конденсаторов. Мультивибратор с регулируемой частотойимпульсов, содержащий основные генерирую 5 щие триоды с времязадающими емкостнымицепями и дополнительными триодами, эмиттеры которых через полупроводниковые диоды,а базы непосредственно подключены к коллекторам основных триодов, и выходные уси 10 лительпые каскады, отличающийся тем, что, сцелью расширения диапазона регулированиячастоты, базы основных триодов соединены систочником управляющего напряжения черезстабилитроны и коллектор-эмиттерные пере 15 ходы управляющих триодов, базы которыхчерез резисторы подключены к коллекторамтриодов усилительных каскадов,

Мостовые схемы

Смотреть

Моностабильный

Рисунок 2: Базовый моностабильный мультивибратор BJT

В моностабильном мультивибраторе одна резистивно-емкостная цепь (C 2 -R 3 на рисунке 1) заменена резистивной цепью (просто резистором). Схема может быть представлена как 1/2 . Напряжение коллектора Q2 является выходом схемы (в отличие от , она имеет идеальную прямоугольную форму волны, поскольку выход не нагружен конденсатором).

При срабатывании входного импульса моностабильный мультивибратор на какое-то время переключается в нестабильное положение, а затем возвращается в стабильное состояние. Период времени, в течение которого моностабильный мультивибратор остается в нестабильном состоянии, определяется как t

= ln (2)
R
2
C
1 . Если повторное применение входного импульса поддерживает контур в неустойчивом состоянии, это называется
перезапускаемым
одновибратором. Если дальнейшие триггерные импульсы не влияют на период, схема представляет собой мультивибратор
без повторного
запуска.

Для схемы на Рисунке 2 в стабильном состоянии Q1 выключен, а Q2 включен. Он запускается нулевым или отрицательным входным сигналом, подаваемым на базу Q2 (с таким же успехом его можно запускать, подавая положительный входной сигнал через резистор на базу Q1). В результате схема переходит в описанное выше. По истечении времени он возвращается в свое стабильное исходное состояние.

Применения силы лоренца

Моностабильный с использованием операционного усилителя

моностабильный мультивибратор на ОУ

Схема полезна для генерации одиночного выходного импульса регулируемой длительности в ответ на сигнал запуска. Ширина выходного импульса зависит только от внешних компонентов, подключенных к операционному усилителю. Диод D1 ограничивает напряжение конденсатора до 0,7 В, когда на выходе + Vsat. Предположим, что в стабильном состоянии выход Vo = + Vsat. Диод D1 ограничивает конденсатор до 0,7 В. Напряжение на неинвертирующем выводе через делитель потенциала будет + βVsat. Теперь отрицательный триггер с величиной V1 применяется к неинвертирующему выводу, так что эффективный сигнал на этом выводе меньше 0,7 В. Затем выходное напряжение переключается с + Vsat на -Vsat. Теперь диод будет смещен в обратном направлении, и конденсатор начнет экспоненциально заряжаться до -Vsat через R. Напряжение на неинвертирующем выводе через делитель потенциала будет-βVsat. Через некоторое время конденсатор заряжается до напряжения более — βVsat. Напряжение на неинвертирующем входе теперь больше, чем на инвертирующем входе, и выход операционного усилителя снова переключается на + Vsat. Конденсатор разряжается через резистор R и снова заряжается до 0,7 В.

Ширина импульса T моностабильного мультивибратора рассчитывается следующим образом: Общее решение для RC-цепи нижних частот:

Vознак равноVж+(Vя-Vж)е-трC{\ displaystyle V_ {o} = V_ {f} + (V_ {i} -V_ {f}) e ^ {- t / RC}}

где и — прямое напряжение диода. Следовательно, Vжзнак равно-VСуббота{\ displaystyle V_ {f} = — V _ {\ text {sat}}}Vязнак равноVd{\ displaystyle V_ {i} = V_ {d}}

Vcзнак равно-VСуббота+(Vd+VСуббота)е-трC{\ displaystyle V_ {c} = — V _ {\ text {sat}} + (V_ {d} + V _ {\ text {sat}}) e ^ {- t / RC}}

в , тзнак равноТ{\ displaystyle t = T}

Vcзнак равно-βVСуббота{\ displaystyle V_ {c} = — \ beta V _ {\ text {sat}}} -βVСубботазнак равно-VСуббота+(Vd+VСуббота)е-ТрC{\ displaystyle — \ beta V _ {\ text {sat}} = — V _ {\ text {sat}} + (V_ {d} + V _ {\ text {sat}}) e ^ {- T / RC}}

после упрощения,

Тзнак равнорCпер⁡(1+VdVСуббота1-β){\ displaystyle T = RC \ ln \ left ({1 + V_ {d} / V _ {\ text {sat}} \ over 1- \ beta} \ right)}

где βзнак равнор2р1+р2{\ Displaystyle \ бета = {R2 \ над R1 + R2}}

Если и так то , то VСуббота>>Vd{\ displaystyle V _ {\ text {sat}} >> V_ {d}}р1знак равнор2{\ Displaystyle R1 = R2}βзнак равно0,5{\ displaystyle \ beta = 0,5}Тзнак равно0,69рC{\ displaystyle T = 0.69RC}