Краткие сведения из теории. В мультивибраторе на ОУ используются цепи положительной (ПОС) и отрицательной (ООС) обратной связи, соединённые соответственно с неинвертирующим и

В мультивибраторе на ОУ используются цепи положительной (ПОС) и отрицательной (ООС) обратной связи, соединённые соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходами ОУ. Чтобы обеспечить высокую скорость переключения, ПОС должна опережать действие ООС. При этом устанавливает ОУ в состояние насыщения, а ООС, содержащая реактивные элементы, выводит его из состояния насыщения, способствуя переходу ОУ в другое квазистатическое состояние.

Наиболее простой вариант схемы мультивибратора на ОУ приведён на рис. 1, а. Схема содержит интегрирующую цепь R ₁, С _1, вход которой соединён с выходом ОУ, а выход – с инвертирующим входом, образуя ООС с запаздыванием, обусловленным процессами заряда-разряда конденсатора С ₁.

Глубокая ПОС обеспечивается резисторами R ₃, R ₄, общая точка которых подключается к неинвертирующему входу ОУ. Временные диаграммы напряжений на входах и выходе ОУ приведены на рис. 1, б. Из них видно, что когда напряжение на ёмкости U_с превышает напряжение на неинвертирующем входе U ₊, на выходе ОУ устанавливается напряжение – U_нас, а когда U_с опускается ниже U ₊, выходное напряжение возрастает до уровня U _нас.

Данная схема с небольшими изменениями используется в лабораторной установке и более подробно рассматривается в следующем разделе. Рассмотрим ещё один вариант построения схемы мультивибратора, в котором используется два ОУ.

Схема мультивибратора на двух ОУ приведена на рис. 1, в. Такой мультивибратор помимо колебаний прямоугольной формы, получаемой на «Вых. 2 », позволяет формировать сигналы треугольной формы («Вых. 1») с высокой линейностью получаемых напряжений. Сигналы треугольной формы формируются на выходе ОУ DA ₂, работающего в режиме интегратора. Потенциометр R ₄ даёт возможность устанавливать требуемую частоту выходных колебаний, а R ₅ – его симметрию. Если к симметрии не предъявляется высоких требований, то неинвертирующий вход ОУ можно подсоединить к общему проводу.

Напряжение треугольной формы поступает с выхода интегратора через левую половину потенциометра R ₂ (R ²₂) на неинвертирющий вход ОУ DA ₁, используемого в качестве компаратора (т.е. устройства сравнения двух напряжений).

Рис. 1. Схемы автоколебательных мультивибраторов на ОУ

На инвертирующий вход DA ₁ подаются импульсы с выхода компаратора. Цепь R ₃, VD ₁ служит для повышения стабильности амплитуды колебаний прямоугольной формы на выходе DA. Потенциометр R ₁ «Установка сдвига» на инвертирующем входе DA ₁ позволяет сместить уровень постоянной составляющей напряжения треугольной формы. При заземлённом инвертирующем входе постоянная составляющая близка к нулю.

U_{р 1} = 2 U_ст [(R ₂²/ R ¢) - 1] = 2 U_стR ₂²/ R ₂¢/ R ₂¢,

F = (U ² _cn – U ² _сим)/2 U_{р 1} U_стR ₄ C ₁.

F = U_ст /2 U_{р 1} R ₄ C

F = R ₂¢/4 R ₂² R ₄ C ₁.

Значения резисторов выбираются с учётом входных токов ОУ и их нагрузочной способности, а максимальная частота колебаний определяется скоростью нарастания выходного напряжения (т.е. единичным усилением). В области высоких частот становиться заметной трапецеидальность формы колебаний на выходе 2 из-за конечной величины скорости нарастания напряжения на выходе ОУ.