Расчёт и проектирование мультивибраторов на основе ОУ

Мультивибратор преобразует постоянное напряжение источника питания в периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы с заданными параметрами (амплитудой, длительностью, частотой следования и скважностью).

Мультивибратор в большинстве случаев выполняет функцию задающего генератора, формирующего запускающие входные импульсы для последующих узлов в системах импульсного действия.

3.1 Базовые параметры для расчёта.

Выбор варианта. 5₁₀ = 0*2⁴ + 0*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 00101₂

Марка операционного усилителя	a0		14ОУД7
	14ОУД8
Длительность импульса , мс	a1
Длительность , мс	a2
Сомножитель А	a3		0,5
Температурный диапазон , °С	a4		-50…+50
	-30…+10

Длительность паузы определяется как

Рисунок 3.1 – Схема симметричного мультивибратора

Мультивибратор (рис.3.1) состоит из хронирующей цепи (резистора R и конденсатора С), которая определяет временные параметры периодической последовательности прямоугольных импульсов, и триггера Шмидта, представляющего собой операционный усилитель, охваченный положительной обратной связью через резисторы R₁ и R₂.

3.2 Расчет и выбор элементов схемы мультивибратора

При расчете схемы следует соблюдать условия ограничения по предельным режимам работы операционного усилителя. Так дифференциальное и синфазное напряжения не должны превосходить допустимые значения

Дифференциальное напряжение принимает наибольшее значение после переключения операционного усилителя

Если учесть, что операционный усилитель не нагружен, то

Выбираем резистор , чтобы не нагружать операционный усилитель.

При выборе резисторов и следует соблюдать неравенство

Синфазное напряжение принимает наибольшее значение до переключения операционного усилителя

Рассчитаем значение резистора :

с одной стороны:

, т.е

с другой стороны:

, т.е.

По таблице (ряд Е24) выбираем

3.3 Расчет основных показателей схемы.

Определяем из следующих уравнений:

то

и

Так как , то имеем следующий вариант цепи заряда хронирующего конденсатора несимметричного мультивибратора:

Рисунок 3.2 – Цепь заряда хронирующего конденсатора несимметричного мультивибратора

Значение R выбираем близкое к максимальному для данного типа резисторов. Значение выбираем порядка 10МОм.

Емкость конденсатора С рассчитываем по наибольшей длительности или . :

, откуда .

Выбираем С:

Выбираем R:

3.4 Определение температурной нестабильности

Температурная нестабильность генератора , определяется, в основном, постоянством параметров хронирующей цепи.

,

где - относительное изменение сопротивления резистора, которое зависит от температуры

.

- относительное изменение емкости конденсатора

Рассчитаем температурную нестабильность:

.

3.5 Проверка мультивибратора на работоспособность

Выбор значений сопротивлений в схеме производят с учетом максимально допустимого тока операционного усилителя

Выходной ток ОУ образуется из трех составляющих: тока нагрузки , тока обратной связи и тока заряда емкости , который максимален в момент переключения операционного усилителя. Если учесть, что , то

.

Получаем:

,

значит, условие работоспособности выполняется.

В ходе работы была определена длительность импульса и длительность паузы при выбранных элементах схемы, была рассчитана температурная нестабильность. После проверки мультивибратора на работоспособность было установлено, что условие выполняется.

Приложение 1

Таблица 1 - Параметры операционного усилителя

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: