Generatoren basierend auf der OS-Serie KR1446. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Ein Merkmal des Operationsverstärkers der KR1446-Serie ist der zulässige Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich, der bis zur Versorgungsspannung erweitert ist. Dadurch können sie in einer Vielzahl von Niederspannungsanwendungen eingesetzt werden, bei denen eine maximale Ausnutzung der Quellenspannung wichtig ist.

Die Generatorschaltung, die zwei Ausgangssignale erzeugt – dreieckig und rechteckig – ist in Abb. dargestellt. 1.

An der Verbindungsstelle der Widerstände R1 und R2 entsteht ein künstlicher Mittelpunkt, dessen Spannung den Modus beider Operationsverstärker bestimmt. Ein Integrator ist auf dem Operationsverstärker DA1.1, dem Widerstand R4 und dem Kondensator C1 aufgebaut, und ein Schmitt-Trigger ist auf dem Operationsverstärker DA1.2 mit den Widerständen R3 und R5 aufgebaut. Ein Merkmal des Triggers ist eine sehr breite Hystereseschleife Uhist = Upit R3 / R5 und genaue und stabile Schaltschwellen. Mit einer breiten Schleife erhalten Sie die maximale Amplitude der Dreiecksspannung am Ausgang des Integrators, da die Amplitude dieses Signals der Breite der Schleife entspricht.

Mit der Formel fr = R5/4C1 R3 - R4 kann die Erzeugungsfrequenz mit ausreichender Genauigkeit für die Praxis berechnet werden. Bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten der Elemente beträgt die Erzeugungsfrequenz 265 Hz und bei einer Änderung der Versorgungsspannung von 2,5 auf 7 V betrug die Abweichung vom angegebenen Wert nicht mehr als 1 %.

Das beschriebene Gerät kann leicht in einen spannungsgesteuerten Generator (VCO) umgewandelt werden, wenn der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers DA1.1 vom künstlichen Mittelpunkt der Stromquelle getrennt und eine Steuerspannung an diesen Eingang angelegt wird. Die Abhängigkeit der Erzeugungsfrequenz von der Steuerspannung Ucontrol wird durch die untere Kurve in Abb. veranschaulicht. 2. Es wurde bei einer Versorgungsspannung von 5 V gemessen, die Kapazität des Kondensators C1 beträgt 430 pF und DA1 - KR1446UD5.

Der Anfangsabschnitt der Kurve – von 5 bis 500 mV – weist eine gute Linearität auf, die Frequenz variiert proportional von 10 bis 1000 Hz. Wenn die Länge des linearen Abschnitts vergrößert werden muss, kann der Integrator asymmetrisch ausgeführt werden (Abb. 3). Bei einem niedrigen Spannungspegel am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2, also am Ausgang des Generators, findet ein relativ langsamer Integrationsprozess statt, die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1. 1 wird durch die Spannung Uynp und die Zeitkonstante der C1R1.1-Schaltung bestimmt. Der volle Hub der Sägezahnspannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1, wie beim Generator gemäß der Schaltung in Abb. 1.2, ist gleich der Breite der Hystereseschleife des Schmitt-Triggers, montiert auf dem Operationsverstärker DA1, also die Dauer des Vorwärtshubs tnp= Upit R3 R1 C6 / Uynp RXNUMX.

Wenn am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 der niedrige Spannungspegel durch einen hohen ersetzt wird, öffnet die VD1-Diode, R1 wird parallel zum Widerstand R2 geschaltet und die Integrationsgeschwindigkeit erhöht sich deutlich, und die Dauer der Umkehrung Der Hub nimmt entsprechend ab. Daher können wir mit hoher Genauigkeit davon ausgehen, dass die Periode des erzeugten Signals die Dauer des Vorwärtshubs bestimmt und die Frequenz gleich ist: fr = Uynp·R6/Upit·С1·R2·R3.

Auf Abb. Abbildung 2 zeigt die experimentell ermittelte Abhängigkeit der Frequenz der Ausgangsimpulse (obere Kurve) von der Steuerspannung für den Generator gemäß der Schaltung von Abbildung 3. 3. Der Abschnitt der linearen Abhängigkeit hat sich versechsfacht – bis zu einem Steuerspannungswert von 6 V (bis zu einer Ausgangsfrequenz von XNUMX kHz).

Die Abhängigkeit der Erzeugungsfrequenz von der Steuerspannung nahe Null hängt weitgehend von der Nullpunktverschiebung einer bestimmten Instanz des verwendeten Operationsverstärkers ab. In der Praxis kann die Frequenz der Ausgangsimpulse sowohl bei einer kleinen positiven Spannung Ucontrol als auch bei einer negativen Spannung gleich Null sein.

In der praktischen Anwendung des Generators sollte in Fällen, in denen es möglich ist, dass die Steuerspannung die Versorgungsspannung überschreitet, ein Widerstand mit einem Widerstandswert von mehreren zehn Kiloohm in die Unterbrechung des Steuerstromkreises (Pin 3 von) einbezogen werden der Operationsverstärker DA1.1).

Auf Abb. 4 zeigt eine VCO-Schaltung, bei der eine Null-Feinabstimmung möglich ist.

Bei einer niedrigen Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 (Generatorausgang) wird der Transistor VT1 geschlossen und die Spannung am Ausgang des Integrators am Operationsverstärker DA1.1 nimmt allmählich proportional zu ab Steuerspannung. Wenn er auf die untere Schaltschwelle des Schmitt-Triggers am Operationsverstärker DA1.2 abfällt, erscheint an seinem Ausgang ein hoher Pegel, der den Transistor VT1 öffnet. Da vom Teiler R1.1R4 eine Spannung von etwa 5 mV an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA100 angelegt wird, geht dieser Operationsverstärker in den Schaltmodus über und die Spannung an seinem Ausgang beginnt langsam anzusteigen bestimmt durch den maximalen Ausgangsstrom des Operationsverstärkers und die Kapazität des Kondensators C1. Wenn die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1 die obere Schaltschwelle des Schmitt-Triggers am Operationsverstärker DA1.2 erreicht, schaltet dieser um, der Transistor VT1 schließt und der Vorgang wiederholt sich.

Da die Dauer des Rückwärtshubs wesentlich kürzer ist als die des Vorwärtshubs, hängt die Frequenz recht linear von der Steuerspannung ab.

Ohne die Widerstände R1 und R2 ist die Frequenz Null, wenn die Eingangsspannung gleich der Spannung am Widerstand R5 ist. Mit der R1R2-Schaltung können Sie sicherstellen, dass die Frequenz bei einer Steuerspannung von Null Null ist.

Die Breite der Hystereseschleife des Schmitt-Triggers am Operationsverstärker DA1.2 bei R7=R8 beträgt Uhist = Upit/(1+2R9/R8), und die erzeugte Frequenz kann durch die Formel fr= Uynp (1) bestimmt werden +2R9/R8) /Upit/ C1 C3.

Auf Abb. In Abb. 5 zeigt die experimentell ermittelte Abhängigkeit der Frequenz des vom Operationsverstärker DA1.2 ausgegebenen Signals, der den Operationsverstärker der betreffenden Serie vollständig versorgt. Es ist auch wichtig, dass die Amplitude des Signals am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 geringer war als die Signalbegrenzungspegel am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1.

Im genannten Prototyp wurde dies durch eine reduzierte Versorgungsspannung des Operationsverstärkers DA1.2 im Vergleich zum Operationsverstärker DA1.1 erreicht. Ein ähnlicher Effekt beim Generator gemäß der Schaltung in Abb. 6 wird erreicht, indem der Operationsverstärker DA1.2 in den Verstärkungsbegrenzungsmodus überführt wird, wodurch an seinem Ausgang trapezförmige Schwingungen mit einem reduzierten Niveau an Oberwellen im Vergleich zu einem vom entsprechenden Operationsverstärker erzeugten Rechtecksignal gebildet werden der Prototyp.

Wenn in Abb. Bei 6 Nennwerten der Elemente und einer Versorgungsspannung von 5 V kann der Widerstand R5 die Ausgangssignalfrequenz im Bereich von 1600 ... 5800 Hz abstimmen. Bei einer Frequenz von 3000 Hz oder mehr wurde jedoch die Form der erzeugten Sinuskurve merklich verzerrt. und die Amplitude fiel bei niedriger Frequenz auf 60 % des Wertes. Bei C1=C2=0,047 µF beträgt das Abstimmband 170...640 Hz mit einer guten Signalform und die Amplitudenungleichmäßigkeit über das Band überschritt nicht 10 %.

Autor: S. Biryukov, Moskau

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