Мультивибратор

51) Н 03 К 3/023 ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВ(2 которого соединен через первый и второй резисторы с инвертирующим инеинвертирующим входами, соединенными соответственно с первой обкладкой конденсатора и с первым выводом третьего резистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью регулировкичастоты 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 ветственно с второй обкладкой денсатора и вторым выводом тр резистора,(4 б) (72) (71) бюро(5 одержаыход фСОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3405420/18-2111,03, 8230.10.83, Бюл, Р 40Н.И.Коровин и А.У.ЯлышевСпециальное конструкторскпо приборостроение11.03.82(088.8)1, Рутковски Дж. ИНационные .усилители, Мс.297.Шило Линейныехемы. фСоветскос,212 с. 4.39 а 7) 1. ИУЛЬТИВИБРАТОР,ерационный усилитель,ЯО 1051689 А1051689 2, Мультивибратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый иэ двух активных умножителей полного сопротивления выполнен на первом и втором операционных усилителях и последовательной резистинной цепи из первого и второго постоянных резисторов, потенциометра, третьего и четвертого постоянных резисторов, резистинная цепь соединена первым крайним выводом с выходом первого операционного усилителя и выходом умножителя, первым отводом - с иннертирующим входом первого операционного усилителя, вторым отводом - с неиннертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей, вторым крайним нынодом - с общей шиной муль 1Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к генераторам прямоугольных импульсов с регулированием выходного сигнала от руки по частоте следования импульсон, 5 и может быть использовано н различных устройствах измерительной техники, приборостроения, средствах антоматизации и другой аппаратуре.Известны мультинибраторы, н кото-. 1 Е рых зависимость частоты от относительного положения движка потенциометра является кваэипоказательной ( 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 20 мультивибраторах с использованием одного потенциометра квазипоказательной зависимости и теоретической зависимости при увеличении кратности регулировки. Таким образом, не достатком этих известных мультивибраторов является регулировка частоты с малой точностью в большом диапазо" не регулировки частот.Наиболее близким к предлагаемому 30 техническому решению является мульти- вибратор-автогенератор, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен через первый и второй резисторы с иннертирующим и неинвер" 35 тирукшим входами, соединенными соот- ветстненнЬ с первой обкладкой конденсатора и с перным выводом третьего резистора Г 2 3.Недостатком известного мультивиб" 40 ратора является регулировка частоты тивибратора, подвижный вывод потенциометра соединен с выходом второго операционного усилителя, при этом вход умножителя соединен с неинвер-тирующим входом второго операционного усилителя.3. Мультивибраторпо п,2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что потевциометры двух активных умножителей полного сопротивления выполнены в виде днухсекционных потенциометров с механически подвижными системами. 4, Мультивибратор по п.З, о. тл и ч а ю щ и й с я тем,что секции потенциометра включены в соответст(вующий активный умножитель полного сопротивления крайними выводами иннерсно друг другу 2с малой точностью в большом диапазоне, в особенности частот вблизимаксимальной частоты.Цель изобретения - обеспечениерегулировки частоты с повышеннойточностью в большом диапазоне путемФормирования двух квазипоказательныхзависимостей соответствующих элементов в качестве аргументов регулируемой частоты,Поставленная цель достигается тем,что в мультивибратор, содержащийоперационный усилитель, выход которого соединен через первый и второйрезисторы с инвертирующим и неинвер"тирующим входами, соединеннымисоответственно с первой обклацкойконденсатора и с первым выводом тре-.тьего резистора, введены два активных умножителя полного сопротив-ления, входы которых соединены со"ответственно с первой обкладкой конденсатора и первым выводом третьегорезистора, а выходы - соответственно с второй обкладкойконденсатораи вторым выводом третьего резистора.Каждый иэ двух активных умножителей полного сопротивления выполнен на первом и атором операционных усилителях и последовательнойреэистивной цепи из первого и второго постоянных резисторов, потенциометра, третьего и четвертого постоянных резисторов, резистинная цепь.соединена первым крайним нывбдом сныходом первого операционного усилителя и выходом умножителя, первымотводом - с инвертирующим входомпервого операционного усилителя,вторым отводом - с неинвертирующимвходом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей,1051689 вторым крайним выводом - с общей шиной мультивибратора, подвижной выводЪпотенциометра соединен с выходом "второго операционного усилителя,при этом вход умножителя соединен синвертирующим входом второго операционного усилителя. Кроме того,потенциометры двух активных умножителей полного сопротивления выпол"нены в виде двухсекционных потенциометров с механичеСки подвижными системами.Секции потенциометра включены всоответствующий активный умножительполного сопротивления крайними выводами инверсно друг другу.Активные умножители полного сопротивления имеют кваэипоказательныезависимости значений полного сопротивления от относительного положения подвижных систем соответствующихпэтенциометров.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 5подключен первой и второй обкладкойсоответственно к входу 8 и выходу 9активного умножителя 6 полного сапротивления. Резистор 4 подключенвторым и первым выводами соответственно к выходу 10 и входу 11 активного умножителя 7 полного сопротивления. Конденсатор 5 и резистор 4 35являются эталонными элементами длясоответствующих умножителей. Устройство умножителей 6 и 7 полного сопротивления идентично. Умножитель 6содержит первый 12 и второй 13 операционные усилители, последовательную резистивную цепь из первого 14и второго 15 постоянных резисторов,потенциометра 16, третьего 17 ичетвертого 18 постоянных резисторов.Аналогичное устройство имеет умножитель 7 активного сопротивленияОи содержит первый 19 и второй 20операционные усилители, последовательную реэистивную цепь иэ первого21 и второго 22 постоянных резисторов, потенциометра 23, третьего 24и четвертого 25 постоянных резисторов.Мультивибратор работает следующимобразом.При рассмотрении с использованием формул сопротивления резисторовбудем обозначать буквой к с индексом, Обобщенный конденсатор (актиЬный умножитель б полного сопротивления совместно с подключенным кнему конденсатором 5) будеы обозначать по аналогии С б. Обобщенныйрезистор (активный умножитель 7 полного сопротивления совместно с подсб и 5 .1-"1620, - =(1)С О6 К 16+1 гз 1(2)0425 гь аУравнения (1), (2) - уравненияквазипоказательных зависимостей, каждая из которых совпадает в трехточках при Ы 1 =0; с(,1 ь =0,5; о(1 =1;30 Фг 3=0о г З =0 Ло г Э =1; с соо тв е тс твующими показательными зависимостями вида1.где И - кратность регулировки ем 1кости обобщенного активного конденсатора;М - кратность регулировки обоб"2Ф 45щенного активного резистора.При принятых значениях сопротивлений резисторов М =И =М отношениегрезисторов в Формулах (1), (2) выра"жается через кратность М регулировки обобщенных активных конденсатораи резистора посредством следующейФормулы(5) 55 Мультивибратор на операционном;усилителе 1, резисторах 2 и 3 обобщенном, связанном с общей шиной конденсаторе, и обобщенном,.связан О ном с общей шиной реэисторе, работает обычным образом, т.е. его работа ничем не отличается от работы аналогов, если не учитывать метод регулировки частоты. С выходных шин 26 мультивибратора прямоугольные ключенным к нему резистором 4) - РОтносительные положения подвижныхсистем потенциометра,16, 23 от нижних по чертежу крайних выводов обозначим через д 5, ф"гэ5 Кроме того, примем следующие усовия: к =к 18;.К =К-, = г =кф 15 1 ч1 Ьг 1 =ге .гг=г 4= ф ф гз=Обозначим далее: ц 5 - напряжениена конденсаторе 5) О 6 - напряжениена обобщенном конденсаторе (относительно общей шины); 04 - напряжениена резисторе. 4; О - напряжение наобобщенном резисторе (относительнообщей шины) .Применяя для каждого из активныхумножителей полного сопротивленияпринцип суперпоэиции запишем следую.щие выражения(8) 16 Я 1-1 2 Э ской свями потенпри нный поэтом урав ся к виду 5 М 2 с( О-Ю Мс( О М улировбратора;мульти- мультиственнойна ос-, С 6= С 5 общая кратность ре ки частоты мультив собственная частот вибратора (частота вибратора равна со при о = 0,5, когд новании формул 1-4 ,В 7=Н 4),6 Гм 0) колебания поступают во внешнюю цепьЧастота рассматриваемого мультивибратора определяется формулой где о - обобщенная активная постоянная времени.(э Подставив в (6) уравнения (3) и (4) и в свою очереаь уравнения (1) и (2) с учетом (5), получим полные уравнения для идеализированной (показательной) и практической (квазипоказательной) зависимостей соот- ветственно При обеспечении механич эи между подвижными систем циометров 16, 23, например объединении их в двухсекци тенциометр с(16 = с( .= с( при нения (7) и (8) преобразую Уравнения (9) и (10) совпадают втрех точках, т.е. при трех значениях аргумента: Ы = 0 с = 05с( = 1, Произведем последовательнонаа каждым иэ уравнений (9) и (10)следующие действия: прологариАмируем, возьмем производную по о( перейдем к приращениям. В результатеполучим следующие формулы аля относительных погрешностей регулировки частоты соответственно теоретической (показательной) и практической(Квазипокаэательной) зависимостейЫ"Е: - :1 ЫЕ М =гМЕМ, (11)И0 Огде йо( - неизбежно имеющаяся абсолютная погрешность реглировки углового положенияподвижной системы потенциометра, вызванная конструктивными неточностями устройства, нелинейностью потенциометра, субъективными факторами оператора и т.а.г1+ -Ч -1 Анализ УРавнений (11) и0 казывает, что в данном устройствепогрешность. регулировки частоты возрастает в 2 раза, в то время каккратность регулировки частоты (диапазон) увеличивается в М разСрав ним эти результаты, полученными дляустройств с другими видами регулировочных зависимостей частоты от относительного положения подвижнойсистемы потенциометра: во-первых,устройств (первого типа), имеющихпростые - прямо и обратно пропорциональные зависимости; во-вторых,устройств (второго типа), имеющихту же квазипоказательную зависимость,на один элемент регулировки (потенциометр). Вывод уравнения относительной погрешности регулировки частотыв устройствах первого тИпа аналогичен выводу уравнений (11) и (12) исопоставительный анализ показывают, 0 что в предлагаемом устройстве посравнению с известным первого типадостигается повышение точности регулировки в Ф)Мр-М раз Где11 г - 5 мо - общий диапазон (кратность) регулйровки. Например, при М =625 повышение точности составляет у 62,5 раэ.Для устройств второго типа вместо формулы (12) относительная погрешность установки частоты определяется по формуле2)051689 Состав ит ель Н. Ферапонтов аТехред С, Мигунова Корректор Г,решетник Редактор О.Сопко Заказ 8686/56 Тираж 936 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Уравнения (12) и (13) имеют экстремальные значения при с(= О, о(, в . 1,Разделим уравнение (13) на урав.- нение (12) и определим повышение точности регулировки в данном устройстве по сравнению с известным устройством второго типа Уравнение (14) показывает, что повышение точности регулировки и в этом случае существенно. Например, при М = 10 ф (М =100) достигается0повышение 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 увеличениемдиапазона (краности) регулировкичастоты при одинаковой с известными устройствами точности, что расширяет Функциональные возможностипредлагаемого мультивибратора, с упрощением устройства по сравнению сизвестными мультивибраторами,в кото" 10 рых одинаковые с предлагаемым мультивибратором диапазон и точностьрегулировки частоты достигаютсясущественным усложнением известныхустройств, а также с улучшением 15 удобства обслуживания, связанным сравнопроцентным масштабированием