Мультивибратор Советский патент 1983 года по МПК H03K3/23 

2. Мультивибратор по п.1, о т личающийся тем, что кажды из двух активных умножителей полного сопротивления выполнен на первом и втором операционных.усилителях и последовательной резистивной цепи из первого и второго постоянных резисторов, потенциометра, третьего и четвертого постоянных резисторов, резистивная цепь соедине на первым крайним выводом с выходом первого операционного усилителя и выходом умножителя, первым отводом с инвертирующим входом первого операционного усилителя, вторым отводом - с неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей, вторым крайним выводом - с общей шиной мултивибратора, подвижный вывод потенциометра соединен с выходом второго операционного усилителя, при этом вход умножителя соединен с неинвертируетцим входом второго операционного усилителя,

3.Мультивибратор по п.2, от личающийся тем, что потенциометры двух активных умножителей полного сопротивления выполнены в виде двухсекционных потенциометров

с механически подвижными системами.

4.Мультивибратор по п.З, от личающийся тем,что секции потенциометра включены в- соответст(вующий активный умножитель полного сопротивления крайними выводами инверсно друг другу..

1. МУЛЬТИВИБРАТОР, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен через первый и второй резисторы с инвертирующим и неин-вертирующим входами, соединенными соответственно с первой обкладкой конденсатора и с первым выводом третьего резистора, отличающийся тем, что, с целью регулировки частоты с повышенной точностью в большом диапазоне, в него введены два активных умножителя полного сопротивления, входы которых соединены соответственно с первой обкладкой конденсатора и первым выводом третьего резистора, а выходы - б ответственно с второй обкладкой конденсатора и вторым выводом третьего резистора. (Л сл о:) 00 со

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к генераторам прямоугольных импульсов с регулированием выходного сигнала от руки по частоте следования импульсов и может быть использовано в различных устройствах измерительной техники, прибор.бстроения, средствах автоматизации и другой аппаратуре.

Известны мультивибраторы, в которых зависимость частоты от относительного положения движка потенциометра является квазипоказательной 1

Однако, так как указанная зависимость формируется только одним элементом (потенциометром), точность регулировки частоты резко снижается в большом диапазоне (при большой кратности) регулировки. Это объясняется уменьшением точности аппрокси мации, реализованной в известных мультивибраторах с использованием одного потенциометра квазипоказательной зависимости и теоретической зависимости при увеличении кратности регулировки. Таким образом, недостатком этих известных мультивибраторов является регулировка частоты с малой точностью в большом диапазоне регулировки частот.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является мульти вибратор-автогенератор, содержащий операционный усилитель, выход которого соединенчерез первый и второй резисторы с инвертирующим и неинвертирукадим входами, соединенными соответствеинб с первой обкладкой кондан сатора и с первым выводом третьего резистора Г2 J.

Недостатком известного мультивибратора является регулировка частоты

с малой точностью в большом диапазоне, в особенности частот вблизи максимальной частоты. - Цель изобретения - обеспечение регулировки частоты с повышенной тйчностью в большом диапазоне путем формирования двух квазипоказательных зависимостей соответствующих элементов в качестве аргументов регулируемой частоты.

Поставленная цель достигается тем что в мультивибратор, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен через первый и второй резисторы с инвертирующим и неинвертирующиМ входами, соединенными соответственно с первой обкладкой конденсатора и с первым выводом третьего резистора, введены два активных умножителя полного сопротивления, входы которых соединены соответственно с первой обкладкой конденсатора и первым выводом третьего резистора, а выходы - соответственно с второй обкладкой конденсатора и вторым выводом третьего резистора

Каждый из двух активных умножителей полного сопротивления выполнен на первом и Е тором операционных усилителях и последовательной резнстивной цепи из первого и второго постоянных резисторов, потенциометра, третьего и четвертого постоянных резисторов, резистивная цепьсоединена первым крайним выводом с выходом первого операционного усилителя и выходом умножителя, первым отводом - с инвертирующим входом первого операционного усилителя, вторым отводом - с неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей

вторьлм крайним выводом - с общей шиной мультивибратора, подвижной вывод потенциометра соединен с выходом второго операционного усилителя, при этом вход умножителя соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя. Кроме того, потенциометры двух активных умножителей полного сопротивления выполнены в виде двухсекционных потенциометров с механически подвижными системами .,

Секции потенциометра включены в соответствующий активный умножитель полного сопротивления крайними выводами инверсно друг другу.

Активные умножители полного сопротивления имеют кваэипоказательные зависимости значений полного сопротивления от относительного положения подвижных систем соответствующих потенциометров.

. На чертеже приведена принципиальная схема мультивибратора.

Мультивибратор содержит операционный усилитель 1, первый 2, второй 3 третий 4 резисторы, конденсатор 5, два активных умножителя 6 и 7 полного сопротивления. Конденсатор 5 подключен первой и второй обкладкой соответственно к входу 8 и выходу 9 активного умножителя 6 полного сапротивления. Резистор 4 подключен вторым и первым выводами соответственно к выходу 10 и входу 11 активного умножителя 7 полного сопротивления. Конденсатор 5 и резистор 4 являются эталонными элементами для соответствующих умножителей. Устройство умножителей 6 и 7 полного сопротивления идентично. Умножитель 6 содержит первый 12 и второй 13 операционные усилители, последовательную резистивную цепь из первого 14 и второго 15 постоянных резисторов потенциометра 16, третьего 17 и четвертого- 18 постоянных резисторов Аналогичное устройство имеет умножитель 7 активного сопротивления. Он содержит первый 19 и второй 20 операционные усилители, последовательную резистивную цепь из первого 21 и второго 22 постоянных резисторов, потенциометра 23, третьего 2 и четвертого 25 постоянных резисторов .

Мультивибратор работает следующи образом.

При рассмотрении с использованием формул сопротивления резисторов будем обозначать буквой R с индексом. Обобщенный конденсатор (актийный умножитель б полного сопротивления совместно с подключенным к нему конденсатором 5) будем обозначать по ангшогни С 6. Обобщенный резистор (активный умножитель 7 полного сопротивления совместно с подключенным к нему .резистором 4 ) - R-, , Относительные положения подвижных систем потенциометра .16, 23 от нижних по чертежу крайних выводов обозначим через , 2Ъ

Кроме того, примем следующие условия: R .. R 18; . R .5 R-n . / а -е р -е - i о -о 2г Обозначим далее: Ug - напряжение

на конденсаторе 5; .Ug - напряжение на обобщенном конденсаторе (относи0тельно общей шины); и - напряжение на резисторе.4; U - напряжение на Обобщенном резисторе (относительно общей шины). ,

Применяя для каждого из активных

5 умножителей полного сопротивления . принцип суперпозиции запишем следующие выражения

В.5 .

И)

и

.

h

-,

S

(2)

и. 2

Уравнения(1), (2) - уравнения квазипоказательных зависимостей, каждая из которых совпадает в трех

точках при oL, 0;оС-, 0, 1;

1 ,, -. ,ot.2j,0, 5;ot,23 1; с соответстj 0,5;,

вующими показательными зависимостями вида

. (.1

35

R O.

л ; ,(4|

.

.где М - кратность регулировки емкости обобщенного активного конденсатора; М- - кратность регулировки обобщенного активного резистора.

При принятых значениях сопротивлений резисторов отношение резисторов в формулах (1), (2) выражается через кратность М регулировки обобщенных активных конденсатора и резистора посредством следующей формулы

г -

(5) R T/ir-1

Мультивибратор на операционном v усилителе 1, резисторах 2 и 3 обобщенном, связанном с общей шиной конденсаторе, и обобщённом, связанном с общей шиной резисторе, работает обычным образом, т.е. его работа ничем не отличается от работы аналогов, если не учитывать метод . регулировки частоты. С в(11ходных шин 26 мультивибратора прямоугольные

колебания поступают во внешнюю цеп Частота рассматриваемого мультивибратора определяется формулой г. 1 2А. 4 RT 4Го «2 где Т - обобщенная активная посто янная времени. РЗ Подставив в (6) уравнения (3) и (4) ив свою очередь уравнения (1) и (2) с учетом (5), получим полные уравнения для идеализированной (по казательной) и практической (квазипоказательной) зависимостей соот ветственно .,5о 23-Ч5 1 o(16- -ot23-f где СЧэталонйая постоянная времен Уравнения (9) и (10) совпадают в трех точках, т.е. при трех значениях аргумента: Ы О, ci 0,5, ot 1. Произведем последовательно над каждым из уравнений (9) и (10) следующие действия: прологарифмируем, возьмем производную по оС, перейдем к приращениям. В результате получим следующие формулы для относительных погрешностей регулировки частоты соответственно теоретической (показательной) и практической (квазипоказательной) зависимостей ,М 24оСепМ, (HJ где 4ot- неизбежно имеющаяся абсолютная погрешность регулировки углового положения подвижной системы потенциометра, вызванная конструктив; ными неточностями устройства, нелинейностью потенциометра, субъективными Факторами оператора и т.д. 2

Уравнения (12) и (13) имеют экстремальные значения при О, оС 1.

Разделим уравнение (13) на уравгнение (12) и определим повышение точности регулировки в данном устройстве по сравнению с известным устройством второго типа

J-l,

(4+1

п S

Уравнение (14) показывает, что повышение точности регулировки и в этом случае существенно. Например, при HQ- 10 (М 100) достигается повышение точности регулировки в 5 раз.

Таким образом, технико-экономическая эффективность данного мультивибратора связана с повышением точности регулировки частоты, в особенности при больших диапазонах (кратностях)регулировки, с увеличением диапазона (краности) регулировки частоты при одинаковой с известными устройствами точности, что расширяет функциональные возможности предлагаемого мультивибратора, с упрощением устройства по сравнению с известными мультивибраторами,в которых одинаковые с предлагаемым мультивибратором диапазон и точность регулировки частоты достигаются существенным усложнением известных устройств, а также с улучшением удобства обслуживания, связанным с равнопроцентным масштабированием (регулировкой) частоты, являющимся свойством показательных (квазипоказательных) регулировочных зависимостей.