Ждущий мультивибратор на основе компаратора

ПОС в компараторе на ОУ образована резисторами R₂, R₃. При этом часть выходного напряжения подается на неинвертирующий вход ОУ. Времязадающая цепь образована емкостью С₀ и сопротивлением R₀. На вход подается импульс запуска положительной полярности, дифференцирующая цепочка R₁, С выделяет фронты импульса, а диод пропускает на вход U₊ ОУ только передний положительный фронт.

а б

Рис. 10.12. Схема ждущего мультивибратора на основе компаратора (а)
и временные диаграммы его работы (б)

Пусть изначально выход компаратора находится в насыщении и U_ВЫХ = 0. Конденсатор С₀ разряжен через диод VD2 до уровня, не превышающего величины падения напряжения на прямо смещенном p-n-переходе и соответствующего примерно 0,6 В. При появлении на входе положительного перепада не менее 0,6 В происходит рассогласование компаратора. За счет ПОС, напряжение которой на неинвертирующем входе определяется выражением , он переключается, т.е. переходит в режим отсечки с U_ВЫХ = U.

Цепь разряда конденсатора С₀ блокируется высоким потенциалом U_ВЫХ, и он начинает заряжаться до напряжения по цепи U_ВЫХ→R₀→С₀→земля. При U_С0 = U_─ > U₊ снова происходит рассогласование компаратора и его быстрое
опрокидывание в исходное состояние за счет ПОС, а конденсатор С₀ быстро разряжается через открывшийся диод. Длительность формируемого импульса определяется выражением t = 0,7...0,9R₀ × C₀.

10.3. Схемы широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
и аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

При ШИМ с заданной периодичностью формируются импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде входного сигнала. Принцип ШИМ часто используется при построении АЦП.

Рис. 10.13. Принцип ШИМ

Схемы ШИМ строят на основе одновибраторов путем замены времязадающей цепи на управляемые источники тока. Это обеспечивает высокую точность задания длительности импульса пропорционально величине U_ВХ.

Структурная схема АЦП приведена на рис. 10.14.

Рис. 10.14. Структурная схема АЦП

Напряжение U_ВХ подается на схему ШИМ, формирующей импульсы переменной длительности. На схеме «И» эти импульсы заполняются тактовой последовательностью с частотой f₀ и поступают на счетчик, формирующий двоичный изменяющийся код, зависящий от амплитуды входного напряжения. При каждом запуске схемы ШИМ содержимое счетчика переносится в регистр, а сам счетчик обнуляется.

Рассмотренный процесс иллюстрируется на рис. 10.15.

Рис. 10.15. Временные диаграммы работы схемы АЦП

Контрольные вопросы к лекции

1. На чем основана работа простейшего компаратора?

2. Какие недостатки и каким образом устраняет триггер Шмитта?

3. Чем определяется напряжение гистерезиса в триггере Шмитта?

4. Какое условие необходимо для обеспечения опрокидывания дискретной схемы триггера Шмитта?

5. За счет чего обеспечивается генерация колебаний в мультивибраторе?

6. За счет чего обеспечивается запуск и опрокидывание схемы одновибратора?

7. В чем заключается принцип ШИМ?

8. В чем заключается принцип работы схемы АЦП?

ЛЕКЦИЯ 11