Генератор прямоугольных колебаний на основе ОУ. Порядок расчета. Достоинства, недостатки

Генератор предназначен для формир-я незатухающих прямоуг. колебаний заданной частоты и используется в узлах преоразов. техники для формир-я питающего и синхронизирующего напряжений. Основные параметры: период (частота), длит-сть импульса и длит-сть паузы, или скважность (отношение длит-сти импульса к периоду).генератора прямоуг. колебаний на рис. ОУ запитываетсясимметр. двухполярным напряжением , .

Генератор прямоуг. колебаний на основе ОУ

ОУ имеет 2 ОС. Отрицательная – с выхода ОУ через резистор  на инверт. вход, положительная – с выхода ОУ через резистор  на неинверт. вход.

Uвых= Uсм, U(+)=

Принцип действия: После подачи Uпит. на ОУ напряжение на инверт. входе  равно 0, т.к. напряжение на конденсаторе  скачком измениться не может. Напряжение же на выходе ОУ (определяемое быстродействием ОУ) установится в одно из двух возмож. значений: либо , либо , где  – макс. вых. напряжение ОУ при зад. Uпит.Причина: несовершенства ОУ (наличия Eсмещ., вх. токов, шумов, неодновременности подачи Uпитающ. и пр.).

Временные диаграммы

На выходе ОУ формируются колебания прямоуг. формы с амплитудой . При выводе количеств.соотношений пусть , а коэф-т делителя, обеспечив. положит. ОС, . Для нахождения интервала времени , где Т – период колебаний, можно записать , где , . Разрешая это уравнения относительно , можно получить , или . При симметричности значений  и , период колебаний не зависит от напряжения питания ОУ.

Недостатки:

- зависимость частоты формирующихся колебаний от напряжения ОУ, которое зависит от нагрузки и от типа используемого усилителя;

- неодинаковые положительные и отрицательные напряжения насыщения.

Это приводит к тому, что ф-лы от частоты колеб-й получаются более сложными и, кроме того, длит-сть не равна паузе.

Для предотвращения этих недостатков необходимо выходное напряжение ОУ фиксировать, например с использованием схемы параметрического стабилизатора напряжения.

Скважность – отношение периода к длит-сти периода. Если длит-сть = паузе, то скважность=2.

Варианты исполнения генератора прямоугольных колебаний.

Скважность – отношение периода к длит-сти периода. Если длит-сть = паузе, то скважность=2. Для обеспечения прецизионности генератора на выходе ОУ устан-ют

2-хполярный ограничитель (2-ханодный стабилитрон) – КС 191 (Д818).

Регулировка скважности: Для этого вводятся 2 диода и переменный резистор. R1+R2=Rп.

С помощью Rп можно производить регулировку соотношения длит-сти и паузы, не изменяя при этом период, но изменяя скважность. При полож. полуволне открыт диод VD2 и постоянная времени t=R1*C. При отриц. полуволне открыт диод VD1 и постоянная времени t=R2*C.

T=t1+t2=C*(R1+R2)=Rп*C

Q=T/tп= Rп*C / R2*C = Rп / R2

Часто требуется схема с раздельной регулировкой длит-сти и паузы

tп=С*R2

tп=С*R1