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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Generadores basados en la serie OS KR1446. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado Una característica del amplificador operacional de la serie KR1446 es el rango de voltaje de entrada y salida permitido extendido al voltaje de la fuente de alimentación. Esto les permite ser utilizados en una variedad de aplicaciones de bajo voltaje donde la máxima utilización del voltaje de la fuente es importante. El circuito generador, que produce dos señales de salida, triangular y rectangular, se muestra en la fig. 1.
En la unión de las resistencias R1 y R2, se forma un punto medio artificial, cuyo voltaje determina el modo de ambos amplificadores operacionales. Se construye un integrador en el amplificador operacional DA1.1, la resistencia R4 y el capacitor C1, y se construye un disparador Schmitt en el amplificador operacional DA1.2 con las resistencias R3 y R5. Una característica del disparador es un ciclo de histéresis muy amplio Uhist = Upit R3 / R5 y umbrales de conmutación precisos y estables. Un lazo ancho le permite obtener la amplitud máxima del voltaje triangular en la salida del integrador, ya que la amplitud de esta señal corresponde al ancho del lazo. La frecuencia de generación se puede calcular con suficiente precisión para la práctica mediante la fórmula fr = R5/4C1 R3 - R4. Con las clasificaciones de los elementos indicados en el diagrama, la frecuencia de generación es de 265 Hz, y con un cambio en el voltaje de suministro de 2,5 a 7 V, su desviación del valor especificado no superó el 1%. El dispositivo descrito se puede convertir fácilmente en un generador controlado por voltaje (VCO) si la entrada no inversora del amplificador operacional DA1.1 se desconecta del punto medio artificial de la fuente de alimentación y se aplica un voltaje de control a esta entrada. La dependencia de la frecuencia de generación del voltaje de control Ucontrol se ilustra mediante la curva inferior en la fig. 2. Se tomó a una tensión de alimentación de 5 V, la capacidad del condensador C1 es de 430 pF y DA1 - KR1446UD5.
La sección inicial de la curva - de 5 a 500 mV - tiene una buena linealidad, la frecuencia varía proporcionalmente de 10 a 1000 Hz. Si es necesario aumentar la longitud de la sección lineal, el integrador puede hacerse asimétrico (Fig. 3). A un nivel de voltaje bajo en la salida del amplificador operacional DA1.2, es decir, en la salida del generador, se produce un proceso de integración relativamente lento, la tasa de aumento del voltaje en la salida del amplificador operacional DA1.1 está determinada por el voltaje Uynp y la constante de tiempo del circuito C1R1. La oscilación completa del voltaje de diente de sierra en la salida del amplificador operacional DA1.1, como en el generador de acuerdo con el circuito de la Fig. 1, es igual al ancho del bucle de histéresis del gatillo Schmitt, montado en el amplificador operacional DA1.2, por lo que la duración de la carrera de avance tnp= Upit R1 R3 C1 / Uynp R6. Cuando en la salida del op-amp DA1.2 el nivel de voltaje bajo se reemplaza por uno alto, el diodo VD1 se abre, R1 se conecta en paralelo con la resistencia R2 y la velocidad de integración aumenta significativamente, y la duración de la carrera inversa disminuye en consecuencia. Por lo tanto, con un alto grado de precisión, podemos suponer que el período de la señal generada determina la duración de la carrera de avance y la frecuencia es igual a: fr = Uynp·R6/Upit·С1·R2·R3. En la fig. La Figura 2 muestra la dependencia obtenida experimentalmente de la frecuencia de los pulsos de salida (curva superior) en el voltaje de control para el generador según el circuito de la fig. 3. La sección de la dependencia lineal se ha vuelto seis veces más larga, hasta un valor de voltaje de control de 3 V (hasta una frecuencia de salida de 6 kHz).
La dependencia de la frecuencia de generación del voltaje de control cercano a cero depende en gran medida del cambio de cero de una instancia particular del amplificador operacional utilizado. En la práctica, la frecuencia de los pulsos de salida puede ser igual a cero tanto con un pequeño control de voltaje positivo como con uno negativo. En la aplicación práctica del generador, en los casos en que sea posible exceder el voltaje de control sobre el voltaje de suministro, se debe incluir una resistencia con una resistencia de varias decenas de kiloohmios en la ruptura del circuito de control (pin 3 del op-amp DA1.1). En la fig. 4 muestra un circuito VCO en el que es posible un ajuste fino cero.
A un voltaje bajo en la salida del amplificador operacional DA1.2 (salida del generador), el transistor VT1 se cierra y el voltaje en la salida del integrador en el amplificador operacional DA1.1 disminuye gradualmente a una velocidad proporcional al voltaje de control. Cuando cae al umbral de conmutación inferior del disparador Schmitt en el amplificador operacional DA1.2, aparecerá un nivel alto en su salida, que abrirá el transistor VT1. Dado que se aplica un voltaje de aproximadamente 1.1 mV a la entrada no inversora del amplificador operacional DA4 desde el divisor R5R100, este amplificador operacional entrará en modo de conmutación y el voltaje en su salida comenzará a aumentar a una velocidad determinada por la corriente de salida máxima del amplificador operacional y la capacitancia del capacitor C1. Cuando el voltaje en la salida del amplificador operacional DA1.1 alcanza el umbral de conmutación superior del disparador Schmitt en el amplificador operacional DA1.2, cambiará, el transistor VT1 se cerrará y el proceso se repetirá. Dado que la duración de la carrera de retroceso es mucho más corta que la carrera de avance, la frecuencia depende de la tensión de control de forma bastante lineal. Sin las resistencias R1 y R2, la frecuencia es cero cuando el voltaje de entrada es igual al voltaje en la resistencia R5. El circuito R1R2 le permite asegurarse de que la frecuencia sea cero con un voltaje de control cero. El ancho del bucle de histéresis del disparador Schmitt en el amplificador operacional DA1.2 en R7=R8 es Uhist = Upit/(1+2R9/R8), y la frecuencia generada se puede determinar mediante la fórmula fr= Uynp (1+2R9/R8) /Upit/ C1 C3. En la fig. 5 muestra la dependencia tomada experimentalmente de la frecuencia de la señal de salida del amplificador operacional DA1.2, que proporciona completamente el amplificador operacional de la serie en cuestión. También es importante que la amplitud de la señal en la salida del amplificador operacional DA1.2 fuera menor que los niveles de limitación de la señal en la salida del amplificador operacional DA1.1.
En el prototipo mencionado, esto se logró mediante una tensión de alimentación reducida del amplificador operacional DA1.2 en comparación con el amplificador operacional DA1.1. Un efecto similar en el generador según el circuito de la fig. 6 se logra transfiriendo el amplificador operacional DA1.2 al modo de limitación de amplificación, como resultado de lo cual se forman oscilaciones trapezoidales con un nivel reducido de armónicos en su salida en comparación con una señal rectangular generada por el amplificador operacional correspondiente en el prototipo.
Cuando se indica en la Fig. Con 6 valores nominales de elementos y una tensión de alimentación de 5 V, la resistencia R5 puede ajustar la frecuencia de la señal de salida entre 1600 ... 5800 Hz; sin embargo, a una frecuencia de 3000 Hz o más, la forma de la sinusoide generada se distorsionó notablemente y la amplitud se redujo al 60 % del valor a baja frecuencia. En C1=C2=0,047 µF, la banda de sintonía es igual a 170...640 Hz con una buena forma de señal, y la falta de uniformidad de amplitud sobre la banda no excedió el 10%. Autor: S. Biryukov, Moscú
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