Влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителя. Последовательная отрицательная обратная связь, страница 5

     Компаратор выполнен на ОУ с ПОС через цепь R₃R₄. При переключениях компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденса­тора С, т.е. ОУ выполняет сразу несколько функций: ис­точника напряжений заряда и разряда конденсатора, ком­паратора и ключа.

     Рассмотрим работу мультивибратора. Временные диа­граммы приведены на рис. б. Пусть при t<t₁ источники  питания ОУ отключены: £n=0, —£n==0. Конденса­тор С разряжен и U_с=0. В момент t\ подключим Е_п. и –E_п.

При их включении выходное напряжение ОУ Uвых откло­нится либо в положительном, либо в отрицательном на­правлении (случайный процесс). Для определенности до­пустим, что произошло положительное приращение U_вых . Через цепь R₃R₄ это приращение подается на прямой вход ОУ, усиливается и в свою очередь вызывает приращение ^^вых- Процесс развивается лавинообразно, в результате в момент t\ скачком устанавливается Uвых = Uвых max.

       Начиная с момента t₁ конденсатор С заряжается на­пряжением U=U_{вых мах} через резистор Ri, так как к ано­ду диода VI приложено положительное напряжение, пос­тоянная времени t=r\c. Нарастающее по экспоненте на­

пряжение и.с подается на инвертирующий вход ОУ. На прямой вход ОУ через цепочку ПОС R₃R₄ подается напря­жение

      В момент t=ti напряжение на конденсаторе ис дости­гает значения U₀ и происходит срабатывание компарато­ра. Его переключение протекает лавинообразно (регенера­тивный процесс) и завершается при Uвых=—Uвых max. На­пряжение на конденсаторе не может измениться скачком и, начиная с момента t₂ , происходит перезаряд конденса­тора через резистор  R ₂ напряжением U=Uвых max с по­стоянной времени x=RiC (на диоде V2 прямое напряже­ние—минус на катоде). Мы отмечаем, что, воздействуя на диод VI и V2, компаратор осуществляет переключение цепей заряда (VI, Ri) и разряда (V2, Rs)

конденсатора С. При ty.<.t<.tz напряжение на прямом входе ОУ

                            Конденсатор С не успевает разрядиться до напряже­ния —Uвых max, так как в момент ts напряжение на нем достигает значения —U₀ и снова происходит регенеративное переключение компаратора, при этом устанавливается Uвых=Uвыхтаж, Uос=Uо. Вновь начинается этап заряда конденсатора С через резистор Ri, При напряжении на конденсаторе Uc(t₄)=Uo происходит очередное срабаты­вание компаратора.

                            Установившийся процесс начинается при t=t₂ и ха­рактеризуется изменением напряжения на конденсаторе от Uo к —Uo и обратно. Интервал t₃—t₄  определяет длитель­ность импульса ty, длительность паузы t_п =t₃-t₂

Найдем t_и, и t_п

Для нахождения t_и рассмотрим заряд конденсатора С от источника Е=Uвыхтах с постоянной времени t,=R₁C. Процесс начинается при     U_c(0)=—Uо  и завершается при Uc(,t_и) == Uo.

      Учитывая зависимость Uo от Uвых max, получим

    Интервал паузы t-a найдем при рассмотрении переза­ряда конденсатора С от источника E=—Uвыхmax с посто­янной времени    ; Uc(0)=Uo; Uc(t_п)=-Uo.

Период повторения

           Скважность

Отметим, что значения t_и , t_п , Т_п и Q не зависят от па­раметров ОУ. Это обусловливает высокую стабильность частоты и скважности Q мультивибратора. В реальных мультивибраторах процессы развиваются несколько слож­нее, так как Uвых ОУ при прямом и обратном насыщении не вполне одинаковы по величине, имеется напряжение смещения нуля , срабатывание компаратора происходит при ненулевом напряжении U_c—U_ос. Эти фак­торы несколько снижают стабильность работы схемы.