运算放大器单稳态电路分析-KIA MOS管

基本运算放大器单稳态电路

在初始上电时（即t = 0），输出（V OUT）将向正电源轨（+ Vcc）或向负电源轨（-Vcc）饱和，因为这是允许的唯一两个稳定状态运算放大器。现在让我们假设输出已经朝着正电源轨+ Vcc摆动。然后，同相输入端的电压V B将等于+ Vcc *β，其中β是反馈分数。

反相输入保持在0.7伏，即二极管的正向压降D 1，并由二极管钳位至0v（接地），以防止其变为正电位。因此，V A处的电势远小于V B处的电势，输出保持稳定在+ Vcc。同时，电容器（C）充电至相同的0.7伏电位，并通过二极管的正向偏置电压降保持在该处。

如果我们向同相输入施加负脉冲，则由于V B现在为负，因此V A处的0.7v电压现在变得大于V B处的电压。因此，施密特（Schmitt）配置的运算放大器的输出切换状态，并向负电源轨-Vcc饱和。结果是，V B处的电势现在等于-Vcc *β。

这种暂时的亚稳定状态使电容器通过反馈电阻R从+0.7伏下降到也刚刚切换的饱和输出-Vcc，以相反的方向按指数方向充电。二极管D 1变为反向偏置，因此无效。电容器C将在时间常数τ= RC时放电。

一旦V A处的电容器电压达到与V B相同的电位，即-Vcc *β，运算放大器便会切换回其原始的永久稳定状态，而输出又会再次达到+ Vcc饱和。

请注意，一旦计时周期完成且运算放大器的输出变回其稳定状态并向正电源轨饱和，则电容器会尝试以+ Vcc反向充电，但只能充电至0.7v的最大值由二极管给定的正向压降。我们可以用图形方式显示此效果：

运算放大器单稳态波形

然后我们可以看到，负向触发输入将把运放单稳态电路切换到其临时不稳定状态。经过一段延时T之后，电容器C通过反馈电阻R充电，一旦电容器电压达到所需的电势，电路便切换回其正常稳定状态。

输出的矩形脉冲的此延迟时间（T），即不稳定状态时间为：

运算放大器单稳态时序周期

如果两个运算放大器的反馈电阻器具有相同的值，即：R 1  = R 2，那么上式也可以简化为：

显然，电容器需要一段时间才能从-Vcc *β再次充电至V D（0.7v），因此在此期间，第二个负脉冲可能不会启动新的计时周期。

然后，为了确保在施加下一个触发脉冲时运放单稳态电路正确运行，触发脉冲之间的时间间隔（T total）必须大于时序时间T加上触发脉冲所需的时间。电容器充电，（T充电）。

充电恢复时间为：

其中：Vcc是电源电压，V D是二极管的正向压降（通常约为0.6至0.7伏），β是反馈分数。

为了确保运算放大器单稳态电路具有良好的负触发信号，该信号在负向脉冲的上升沿开始计时周期，并且在电路处于稳定状态时也可以停止对电路的任何错误触发，我们可以在输入端添加一个RC差分电路。

微分器电路可用于根据方形或矩形输入波形产生负输出尖峰。比较器的阈值电压急剧下降到其反馈分数以下，β值将运放单稳态带入其定时周期。微分器电路是使用电阻器电容器（如所示的RC网络）形成的。

RC微分电路

上面的基本微分电路使用另一个电阻器（RC）网络，其输出电压是输入电压相对于时间的导数。当输入电压从0变为-Vcc时，电容器开始指数充电。由于电容器电压Vc最初为零，因此微分器输出电压突然从0跳升至-Vcc，从而产生负尖峰，然后随着电容器充电而呈指数衰减。

通常，对于RC微分电路，负尖峰的峰值大约等于触发波形的幅度。同样，作为一般的经验法则，为了使RC微分电路产生良好的尖锐窄尖峰，时间常数（  τ  ）应至少比输入脉冲宽度小十倍。因此，例如，如果输入脉冲宽度为10 ms，则5RC时间常数应小于1 ms（10％）。

使用微分器电路的优势在于，任何恒定的直流电压或缓慢变化的信号都将被阻塞，从而仅允许快速变化的触发脉冲来启动单稳态时序周期。二极管D确保到达运算放大器同相输入的触发脉冲始终为负。

将RC差分电路添加到基本运算放大器单稳态中可以得到：

运算放大器单稳态电路

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助

免责声明：本网站部分文章或图片来源其它出处，如有侵权，请联系删除。