Генераторы на ОУ серии КР1446. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Особенностью ОУ серии КР1446 является расширенный до напряжения источника питания допустимый интервал входного и выходного напряжения. Это позволяет применять их в различных устройствах с низковольтным питанием, где важно максимально использовать напряжение источника.

Схема генератора, который вырабатывает два выходных сигнала - треугольной и прямоугольной форм, - показана на рис. 1.

В месте соединения резисторов R1 и R2 образуется искусственная средняя точка, напряжение в которой определяет режим обоих ОУ. На ОУ DA1.1, резисторе R4 и конденсаторе С1 построен интегратор, а на ОУ DA1.2 с резисторами R3 и R5 - триггер Шмитта. Особенность триггера - очень широкая петля гистерезиса Uгист = Uпит R3/R5 и точные и стабильные пороги переключения. Широкая петля позволяет получить максимальную амплитуду треугольного напряжения на выходе интегратора, поскольку размах этого сигнала соответствует ширине петли.

Частоту генерации можно с достаточной для практики точностью рассчитать по формуле fr = R5/4C1·R3 - R4. При указанных на схеме номиналах элементов частота генерации равна 265 Гц, причем с изменением напряжения питания от 2,5 до 7 В ее отклонение от указанного значения не превысило 1%.

Описанное устройство несложно превратить в генератор, управляемый напряжением (ГУН), если неинвертирующий вход ОУ DA1.1 отключить от искусственной средней точки источника питания и подавать на этот вход управляющее напряжение. Зависимость частоты генерации от напряжения управления Uупр иллюстрирует нижняя кривая на рис. 2. Она снята при напряжении питания 5 В, емкости конденсатора С1 430 пф и DA1 - КР1446УД5.

Начальный участок кривой - от 5 до 500 мВ - обладает неплохой линейностью, частота пропорционально меняется от 10 до 1000 Гц. Если необходимо увеличить протяженность линейного участка, можно сделать интегратор несимметричным (рис. 3). При малом уровне напряжения на выходе ОУ DA1.2, т. е. на выходе генератора, происходит относительно медленный процесс интегрирования, скорость нарастания напряжения на выходе ОУ DA1.1 определяется напряжением Uynp и постоянной времени цепи C1R1. Полный размах пилообразного напряжения на выходе ОУ DA1.1, как и в генераторе по схеме рис. 1, равен ширине петли гистерезиса триггера Шмитта, собранного на ОУ DA1.2, поэтому длительность прямого хода tnp= Uпит·R1·R3·С1 / Uynp·R6.

Когда на выходе ОУ DA1.2 низкий уровень напряжения сменяется высоким, открывается диод VD1, параллельно резистору R1 подключается R2 и скорость интегрирования существенно увеличивается, а длительность обратного хода соответственно уменьшается. Поэтому с большой степенью точности можно считать, что период генерируемого сигнала определяет длительность прямого хода, и частота равна: fr = Uynp·R6/Uпит·С1·R2·R3.

На рис. 2 изображена экспериментально полученная зависимость частоты выходных импульсов (верхняя кривая) от напряжения управления для генератора по схеме рис. 3. Участок линейной зависимости стал длиннее в шесть раз - до значения управляющего напряжения 3 В (до выходной частоты 6 кГц).

Зависимость частоты генерации от напряжения управления вблизи нуля в большой степени зависит от сдвига нуля конкретного экземпляра используемого ОУ. На практике частота выходных импульсов может быть равной нулю как при небольшом плюсовом напряжении Uупр, так и при минусовом.

При практическом применении генератора в тех случаях, когда возможно превышение управляющего напряжения над питающим, в разрыв цепи управления (вывод 3 ОУ DA1.1) следует включать резистор сопротивлением несколько десятков килоом.

На рис. 4 представлена схема ГУН, в котором возможна точная подстройка нуля.

При низком напряжении на выходе ОУ DA1.2 (выход генератора) транзистор VT1 закрыт и напряжение на выходе интегратора на ОУ DA1.1 плавно уменьшается со скоростью, пропорциональной управляющему напряжению. Когда оно снизится до нижнего порога переключения триггера Шмитта на ОУ DA1.2, на его выходе появится высокий уровень, который откроет транзистор VT1. Так как на неинвертирующии вход ОУ DA1.1 с делителя R4R5 подано напряжение около 100 мВ, этот ОУ перейдет в режим переключения и напряжение на его выходе начнет повышаться со скоростью, определяемой максимальным выходным током операционного усилителя и емкостью конденсатора С1. Когда напряжение на выходе ОУ DA1.1 достигнет верхнего порога переключения триггера Шмитта на ОУ DA1.2, он переключится, транзистор VT1 закроется, процесс повторится.

Поскольку длительность обратного хода намного меньше, чем прямого, частота зависит от управляющего напряжения вполне линейно.

Без резисторов R1 и R2 частота равна нулю при входном напряжении, равном напряжению на резисторе R5. Цепь R1R2 позволяет сделать так, чтобы частота была нулевой при нулевом управляющем напряжении.

Ширина петли гистерезиса триггера Шмитта на ОУ DA1.2 при R7=R8 равна Uгист = Uпит/(1+2R9/R8), а генерируемая частота может быть определена по формуле fr= Uynp (1+2R9/R8) /Uпит/·С1·C3.

На рис. 5 показана экспериментально снятая зависимость частоты выходраничение сигнала операционным усилителем DA1.2, что вполне обспечивают ОУ рассматриваемой серии. Важно также, чтобы амплитуда сигнала на выходе ОУ DA1.2 была меньше, чем уровни ограничения сигнала на выходе ОУ DA1.1.

В упомянутом прототипе это достигнуто уменьшенным напряжением питания ОУ DA1.2 по сравнению с ОУ DA1.1 Близкий эффект в генераторе по схеме рис. 6 достигнут путем перевода ОУ DA1.2 в режим усиления - ограничения, в результате чего на его выходе формируются колебания трапецеидальной формы с пониженным уровнем гармоник по сравнению с прямоугольным сигналом, формируемым соответствующим ОУ в прототипе.

При указанных на рис. 6 номиналах элементов и напряжении питания 5 В резистором R5 можно перестраивать частоту выходного сигнала в пределах 1600...5800 Гц, однако на частоте 3000 Гц и более форма генерируемой синусоиды заметно искажалась, а амплитуда падала до 60% от значения на низкой частоте. При С1=С2=0,047 мкФ полоса перестройки равна 170...640 Гц при хорошей форме сигнала, а неравномерность амплитуды по полосе не превышала 10%.

Автор: С.Бирюков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Управление электронами с помощью методов спинтроники 05.02.2025 Электроны, как известно, обладают отрицательным зарядом и играют ключевую роль в электрических токах. Однако, у них есть и другое важное свойство - спин, или магнитный момент. Эта характеристика несет в себе огромный потенциал для развития технологий, в частности, в области хранения данных. Управление спином электронов может привести к созданию более эффективных и мощных электронных устройств. Однако, до сих пор контролировать спин электронов было достаточно сложной задачей. Традиционно для этого использовались магниты, способные управлять спином электронов. Один из известных методов заключается в том, что электрический ток пропускается через ферромагнитный материал, например, железо. Этот процесс выравнивает спиновую поляризацию электронов с магнитным полем материала. Однако, сейчас исследователи изучают и другие подходы, в том числе использование хиральных молекул. Эти молекулы уникальной формы могут также эффективно управлять вращением электронов, открывая новые возможности для электроники будущего. Хиральные молекулы - это структуры, которые не имеют накладываемого зеркального отражения, например, спиральные структуры. Исследования показывают, что эти молекулы могут индуцировать поляризацию спинов на уровнях, сравнимых с ферромагнитными материалами, примерно на 60-70 процентов. Однако, этот метод все еще исследуется и остается предметом дискуссии в научном сообществе. Недавно исследователи из Университета Иоганна Гутенберга Майнца (JGU) смогли подтвердить существование так называемого эффекта хирально-индуцированной спиновой селективности (CISS). "Наша группа исследовала влияние хиральных молекул с помощью методов спинтроники", - подчеркнула профессор Анджела Виттманн из Института физики JGU. - "Мы не пропускали ток заряда непосредственно через самые хиральные молекулы. Вместо этого мы создали гибридную систему, состоявшую из тонкой пленки золота с хиральными молекулами на ней. Хотя основная часть тока протекает через пленку золота, присутствие хиральных молекул изменяет состояние золота". Исследователей интересовало, как спиновой ток преобразуется в ток заряда. В пленке, состоящей из чистого золота, около трех процентов спинового тока превращается в заряд, независимо от того, ориентирован ли спин электронов вверх или вниз. Однако в гибридизированной системе слоя золота с хиральными молекулами результат совсем другой. Если молекулы на поверхности золота являются правыми, токи со спином электронов вверх превращаются в заряд гораздо эффективнее, чем токи со спином вниз. Результат будет прямо противоположным, если молекулы на поверхности золота являются левыми. Степень, к которой спиновой ток преобразуется в ток заряда, таким образом, зависит от хиральности молекул на поверхности золота. "Кроме того, эффект векторный", - пояснил Виттманн. Если спиральная структура хиральной молекулы направлена вверх, этот эффект возникает только в том случае, если оборот более или менее в том же направлении или полностью противоположен этому". С другой стороны, если направление вращения не совпадает с направлением, в котором находится спиральная структура, эффект не возникает. Следовательно, направления вращения и оси спирали должны либо соответствовать, либо быть точно противоположными друг другу. Исследование хиральных молекул в контексте спинтроники открывает новые перспективы для развития электроники. Управление спином электронов с помощью хиральных молекул может привести к созданию более эффективных и миниатюрных электронных устройств, а также к развитию новых технологий в области хранения и обработки информации. Дальнейшие исследования в этом направлении, вероятно, приведут к еще более значительным достижениям в области спинтроники и откроют перед нами новые горизонты возможностей.

Другие интересные новости:

▪ Новая линейка помехозащитных фильтров TDK-Lambda

▪ Как распространяются инфекции

▪ Интегральный модуль для мощных применений

▪ Чернила из выхлопных газов

▪ Размораживание поверхности за секунду

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Третий Рим. Крылатое выражение

▪ статья Почему у нас одна ступня больше другой? Подробный ответ

▪ статья Менеджер интернет-проекта отдела интернет-маркетинга. Должностная инструкция

▪ статья Автосторож. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Головные телефоны пространственного звучания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026