fon2

Задающий генератор схема.

Недостатком широко известного "классического" автоколебательного мультивибратора (генератора) на основе операционного усилителя, охваченного ПОС и ООС через резистивный делитель напряжения и интегрирующую RC-цепочку, является существенная зависимость временных параметров генерируемых импульсов от стабильности величины отношения уровней ограничения Uвых операционного усилителя положительной и отрицательной полярности.
generator na oy4 Поэтому для стабильной работы этого задающего генератора необходимо использовать прецизионный ограничитель выходного напряжения (Uвых) ОУ или применять источник питания с малым дрейфом разности значений Uвых положительной и отрицательной полярности. Кроме того, недостатком "классического" мультивибратора можно считать отсутствие парафазного выхода для прямоугольных биполярных импульсов, что ограничивает его функциональные возможности. Предлагаю автоколебательный мультивибратор, свободный от указанных недостатков. Его можно использовать в различных устройствах автоматики, системах управления и средствах измерения в качестве высокстабильного задающего генератора. Необходимую частоту колебаний задающего генератора устанавливают подбором резистора R2 или конденсатора С1.

generator na oy1

Схема задающего генератора представлена на рис.1. Он работает следующим образом.
Пусть в начальный момент tо (рис.2) после подачи напряжения питания (±Uпит) конденсатор С1 разряжен, а напряжение на выходе 2 ("Вых.2") имеет отрицательное значение — -Uвых2, равное уровню ограничения DA2. С выхода делителя на резисторах R1-R3 часть Uвых2 подается на инвертирующий вход DA2. Поскольку резисторы R1 и R3 образуют цепь ООС, охватывающую DA2, напряжение на обоих входах этого ОУ практически одинаково.
Неинвертирующий вход DA2 и инвертирующий вход DA1 соединены, поэтому во время tо на выходе DА1 появляется положительное +Uвых1, равное уровню ограничения этого ОУ. С момента tо от "Вых.1" к "Вых.2" через R2 и С1 начинает протекать ток, в результате чего Uc1 на этом конденсаторе возрастает.
В момент t1 Uc1 достигает верхнего порогового уровня значение которое задается делителем R1-R3. В это время на выходе DA2 происходит скачкообразное изменение полярности Uвых2, что, в свою очередь, вызывает такое же преобразование полярности Uвых1. В результате, в момент t1 направление тока, протекающего через R2 и С1, меняется на противоположное, вследствие чего С1 разряжается, а Uc1 уменьшается.
В момент t2 Uc1 достигает нижнего порогового уровня -Uпор, заданного делителем R1-R3. В это время Uвых2 вновь скачкообразно меняется, что вызывает скачкообразное изменение полярности , т.е. в момент t2 направление протекающего через R2 и С1 тока вновь меняется на противоположное, С1 начинает заряжаться, а Uc1 увеличивается. Периодическое повторение этих процессов обеспечивает работу задающего генератора.
generator na oy2 Поскольку R2 и С1 включены между выходами DА1 и DA2, суммарное напряжение на цепочке R2-С1 при фиксированном питании неизменно. Для 140УД12 при Uпитан=±15 В его абсолютная величина равна приблизительно 28 В. Размах же Uc1 при указанных на рис.1 номиналах R1 и R3 не превышает ±0,5 В, что существенно меньше, чем падение напряжения на R2. Поэтому ток, протекающий через R2 при заряде-разряде конденсатора С1, изменяется незначительно, и Uc1 — практически линейно. Это способствует повышению стабильности длительности tи и периода следования Т импульсов задающего генератора, так как при этом по сравнению с зкспоненциальным законом заряда-разряда уменьшается время нахождения Uс1 в зоне неопределенности срабатывания DА2. Кроме того, при линейном законе изменения Uc1 погрешность формирования временных параметров выходного сигнала генератора не зависит от величины порогового напряжения срабатывания этого ОУ.
При изменении ±Uпит временные параметры импульсов задающего генератора меняются незначительно, поскольку при таком дестабилизирующем воздействии изменение порога переключения DA2 компенсируется соответствующим изменением длительности заряда- разряда С1 за счет изменения тока, протекающего через R2. Резисторы R4 и R5 задают режим работы ОУ DA1 и DA2.
На рис.3 приведены экспериментальные графики, показывающие отклонение частоты ΔF колебаний изготовленного образца генератора от номинального значения F=1 кГц при изменении электропитания.
generator na oy3 График на рис.3а построен для симметричного питания задающего генератора, когда положительное и отрицательное электропитание изменяются в пределах ±(3...15)В одинаково, а графики на рис.3б и 3в — для асимметричного питания: в первом случае положительное электропитание постоянно (+15 В), а отрицательное - изменяется в пределах от -3 до -15 В; во втором случае отрицательное - постоянно (-15 В), а положительное - изменяется от +3 до +15 В.
Как видно из рис.3, абсолютная величина максимального отклонения частоты ΔF при асимметричном питании не превышает 2%. Кроме того, как показал эксперимент, при любом сочетании значений положительной и отрицательной полярности питания в пределах ±(3...15) В скважность импульсного сигнала задающего генератора практически постоянна и равна 2.

Задающий генератор смонтирован на макетной плате с использованием проволочного монтажа. В нем применены резисторы С2-33, конденсатор С1 — пленочный К73-9, остальные — оксидные импортные.
Микросхема 140УД12 заменима на КР140УД12, КР140УД1208 с учетом различий в типе корпуса и цоколевке. Возможно применение и других ОУ.
Задающий генератор практически не требует наладки, необходимо лишь с помощью осциллографа убедиться в соответствии частоты, скважности и амплитуды генерируемых сигналов указанным в технических характеристиках и проверить линейность импульсов треугольной формы на выводах конденсатора С1.

О.Ильин

Радиомир 01/2014

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet