Мультивибратор

 

МУЛЬТИВИБРАТОР, содержащий операциош1Ь1Й усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей шиной и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход соединен через конденсатор с общей пшной и с первым выводом третьего резистора, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности установки частоты, в него введены четвертый, пятый резисторы и потенциометр, при этом второй вывод второго резистора соединен с первым выводом потенциометра и через четвертый резистор - с общей цшной, второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом потенциометра и через пятый резистор - с общей щиной, а движок потенциометра соединен с выходом операционного усилителя и выходной клеммой мультивибратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) 315Р Н 03 К 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоескомъ свидетельству

ИХ. (21) 3331295/18 — 21 (22) 21.08.81 (46) 30.12.83. Бюл. N 48 (72) А. У. Ялышев и Н. И. Коровин (71) Специальное конструкторское бюро по приборостроению (53) 62 1.373.5 (088.8) (56) 1. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, М., "Советское радио", 1979, с. 213, рис. 440.

2. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л., "Энергия", 1980, с. 170, рис, 8.3 (прототип). (54)(57) МУЛЬТИВИБРАТОР, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей шиной и с первым выводом второго резис- . тора, а инвертирующий вход соединен через кон.

I денсатор с общей шиной и с первым выводом третьего резистора, о т и и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения точности установки частоты, в него введены четвертый, 1 пятый резисторы и потенциометр, при этом второй вывод второго резистора соединен с первым выводом потенциометра и через четвертый резистор — с общей шиной, второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом потенциометра и через пятый резистор — с общей шиной, а движок потенциомет. ра соединен с выходом операционного усилителя и выходной клеммой мультивибратора.. а

1064429 2

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам прямоугольных импульсов с переустраиваемой. частотой, и может быть использовано в различных устройствах приборостроения, средств автоматизации и другой аппаратуре.

Известны схемы мультивибраторов на основе операционных усилителей и компараторов, регулирование частоты импульсов у которых осуществляется переменным резистором реэис ° 10 тивного делителя положительной обратной связи операционного усилителя, воздействующего на зону возврата триггера Шмитта, образованного операционным усилителем и резистивным делителем. К входу триггера Шмитта (неинвер- 15 тирующему входу операционного усилителя) подключен выход пассивного неинвертирующего

RC-интегратора, вход которого подключен параллельно выходу операционного усилителя, (1).

При работе мультивибратора выходное напря-20 жение RC-интегратора равно порогу переключения триггера Шмитта, изменение которого с помошью переменного резистора приводит к изменению частоты мультивибратора х

1= (25

2: Е„ .2 (" Ь" 9) (, )

О4 ь 1 т где а — относительное положение движка потенциометра 86.

Недостатком данных мультивибраторов явля30 ется малая точность установки частоты с по- мощью потенциометра (большая относительная погрешность установки), в особенности при .малых значениях и.

Наиболее близким к предлагаемому являет- 35 ся мультивибратор, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей шиной и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход соединен через конденсатор 40 с общей шиной и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с движком переменного резистора, каждый вывод которого через диод соединен с выходам операционного усилителя, и с вторым выводом45 второго резистора (21.

Частота ннвестного мультивибратора определяется (в обозначениях прототипа) формулой

Недостатком известного мультивибратора также является малая точность установки частоты55 с помощью потешшометра, которая объясняется тем, что зависимость частоты от относительного положения движка потенциометра не является оказательной (квазипоказательной), так как только в этом случае относительная погрешность установки частоты будет одинаковой (и. минимальной} для всех значений а.

Цель изобретения — повышение точности установки частоты путем формирования квазипоказательной зависимости частоты мультивибратора от относительного положения движка потенцио метра.

Поставленная цель достигается тем, что в мультивибратор, содержащий операционный усилитель, неинвертирующии вход которого со-. единен через первый резистор с общей шиной и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход соединен через конденсатор с общей шиной и с первым выводом третьего резистора, введены четвертыи, пятыи резисторы и потенциометр, при этом второй вывод второго резистора соединен с первым выводом потенциометра и через четвертый резистор— с обшей шиной, второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом потенциометра .и через пятый резистор — с общей шиной, а движок потенциометра соединен с выходом операционного усилителя и выходной клеммой мультивибратора

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого мультивибратора.

Мультивибратор содержит интегрирующую

RC-цепь на третьем резисторе 1 и конденсаторе 2, резистивный делитель,на втором резисторе 3 и первом резисторе 4, операционный усилитель (ОУ) 5, инвертирующий вход которого подключен к выходу .6 RC-цепи, неинвертирующий вход — к выходу 7 резистивного делителя, а выход ОУ 5 — к выходной клемме 8 мультивибратора. Потенциометр 9 соединен через пятый резистор 10 и четвертый резистор 11 с обшей шиной, Движок потенциометра 9 соединен с выходом операционного усилителя 5, выводы потенциометра

9 соединены с входами 13 и 14 интегрирующей RC-цепи и резистивного делителя соответственно, I

Мультивибратор работает следующим образом.

Я е = RII, что соответствует симметричности IIIKBJIII Ry +Rip что соответствует большой кратности регулировки частоты;

RI)) RIo, Яз>>Я, что позволяет не учитывать шунтирующее действие резисторов Я

Яз, Яз>)Я, что соответствует малой зоне возврата триггера Шмитта и работе интегри- рующей ЯС-цепи на начальном линейном участке. Обозначим через а относительное положение движка потенциометра 9 от правого по чертежу крайнего вывода. Предположим, что в начальный момент выход ОУ

5 имеет максимальный (более 10 В) полоR3

В4 (4) где А = 1 +

Rie

;; В =

R (5) м

f мин (6) 1

В = М -. 1 (7) "- (6 " M ) d g .

df и (11)

Иэ уравнения (ll) -видно, что скорость изменения частоты мультивибратора, деленная

3 10644 жительный потенциал. Этот потенциал поступает в виде положительной .обратной связи

t (ПОС) через последовательно соединенные первый (правая часть потенциометра 9 и ре- зистор 11) и второй (резисторы 3 и 4) резистнвные делители на неинвертируюший вход ОУ 5, благодаря чему в рассматриваемый промежуток времени мультивибратор находится- в устойчивом состоянии. Выходной потенциал ОУ 5 через третий резистнвный jp делитель (левая часть потенциометра 9 и резистор 10) воздействует на вход интегрирующей RC-цепи, (1,2), с выхода которой в виде отрицательной обратной связи (ООС) подается на инвертируюший вход ОУ 5. Конденсатор 2. заряжается с постоянной времени

R>C, при этом на его обкладках увеличивает-, ся положительный потенциал. В момент равенства потенциалов на входах ОУ 5 произойдет скачкообразное (благодаря ПОС через резистивный делитель 3 и 4) переключение ОУ

5, его выход установится в состояние максимального отрицательного потенциала. Конденсатор 2 начнет перезаряжаться через резистор

1 от ур вня первого nopora пер ключе 25 (положительной полярности) в отрицательном направлении до уровня второго порога переключения (отрицательной полярности) мультивибратора. Эти уровни пропорциональны соответственно максимально положительной и от30 рицательной величинам выходного напряжения

ОУ 5 (прийяты равными) .

В крайнем правом положении движка потен-. циометра 9 ПОС ОУ 5 максимальна„максимальны и уровни переключения мультивиб-, ратора по входу, входное же направление интегрирующей RC-цепи минимально, что предполагает минимальную скорость изменения потенциала конденсатора 2. Следовательно, в этом случае частота мультивибратора минимальна.. В крайнем же левом положе- 40 нии потенциометра 9 уровни переключения мультивибратора по входу минимальны, что определяется минимальной ПОС ОУ 5, вход-. - . ное же напряжение интегрирующей RC-цепи максимально, аналогична и скорость изменения потенциала конденсатора 2. Таким образом, во втором случае частота мультивибратора максимальна. В промежуточном положении движка потенциометра частота равна соответствующей промежуточной величине. эп

Вследствие двойной зависимости частоты мультивибратора от порога переключения (входя. щего в состав мультивибратора триггера

Шмитта) и скорости изменения потенциала интегрирующего конденсатора 2, одиовремеин0 55 определяемых положением а потенциометра

9, и формируется.в предлагаемом мульти-. вибраторе квазипокаэвтельная зависимость

29 4 частоты мультивибратора от положения движка потенциометра 9, повышающая точность установки его частоты. Математическая зави. симость (с учетом выше отмеченных цонущений) частоты мультивибратора от положения а. движка потенциометра 9 будет иметь

A 0 18 Оса В

f ° —.

4 t, 1-@+6 1-ос+ 6 (3) Обозначив кратность регулировки частоты через

I можно вывести формулу для расчета

С учетом (7) уравнение (3) преобразуется к виду

4м -1

ОСА

Я -с

Докажем, что уравнение (8) определяет квазипоказательную зависимость, совпадающую в трех точках (при а = О, а = 0,5, а =

1) с идеальной показательной зависимостью

ot-0,5 (9)

Подставив в формулы (8) и (9) упомянутые эиаченияс4можно убедиться о полном совпадении зависимостей (8) и (9) в трех . точках; Следовательно, квазипоказательносп уравнения (8) доказана. Покажем далее, что уравнение (9) имеет одинаковые относительные изменения частоты. при всех значениях а.

Прологарифмируем (9), а затем возьмем производную по а, то получим.

Составитель ill. Шаряпов

Техред А. Бабинец Корректор А. Зимокосов

Редактор Н. Ковалева

Заказ 10357/57 Тираж 936 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1К-35, Раушская наб. д. 4(5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1064429 6 на частоту мультивнбратора, есть величина казывает повышение точности установки часпостоянная. При паразитном нзменеуии п тоты при показательной зависимости. Полувследствие непредусмотренного сдвига получа- ченные выводы приближенно могут быть отем одинаковую относительную погрешность несены и к практически реализованной (реальдпя всех а (при одинаковом d а), что и по- ной) кваэипоказательной зависимости (8) .