Na tomto cvičení byste se měli seznámit s funkcí jednoduchého relaxačního generátoru a převodníku napětí/kmitočet. Oba obvody budou realizovány pomocí dvojice operačních zesilovačů. Rozmístění vývodů v pouzdrech je následující:
Relaxační generátor je astabilní multivibrátor, tj. obvod, který nemá stabilní stav a který neustále (periodicky) kmitá mezi dvěma mezními stavy. Tyto dva stavy souvisejí s maximem resp. minimem energie nahromaděné na akumulačním prvku, který je nedílnou součástí každého relaxačního generátoru. Akumulačním prvkem bývá kapacitor nebo induktor. Zdrojem resp. spotřebičem energie je zdroj napětí nebo proudu. Směr toku energie je řízen komparátorem, jehož výstup se mění vždy, jakmile množství energie nahromaděné v akumulačním prvku dosáhne mezního stavu. Chování relaxačního generátoru lze popsat následovně:
Nabíjení akumulačního prvku ->
dosažení horního mezního stavu ->
překlopení komparátoru ->
vybíjení akumulačního prvku ->
dosažení dolního mezního stavu ->
překlopení komparátoru ->
nabíjení akumulačního prvku...
Měřit se bude na relaxačním generátoru sestaveném z dvojice operačních zesilovačů (viz. Schéma). První operační zesilovač (U1A) pracuje jako integrátor, akumulačním prvkem je C1. Druhý operační zesilovač (U1B) pracuje jako komparátor. Lze odvodit (odvoďte!) vztah pro periodu a kmitočet kmitů generátoru:
Průběhy napětí uc a u2 vypadají takto (také odvoďte!):
Převodník napětí/kmitočet je obvod, který převádí vstupní veličinu - napětí na veličinu výstupní - kmitočet, je to vlastně napětím řízený generátor kmitočtu. Jednou z možností realizace převodníku U/f je modifikovaný relaxační generátor. Např. výše uvedený relaxační generátor lze modifikovat jednou diodou a rezistorem na převodník U/f (viz. Schéma). Funkce operačních zesilovačů v tomto zapojení je shodná jako u relaxačního generátoru.
Průběhy napětí uc a u2 vypadají takto (odvoďte si je!):
Lze odvodit (odvoďte!) vztah pro závislost periody výstupního napětí na vstupním napětí:
Vzhledem k tomu, že R1>>R4 a tedy i T1>>T2 lze dobu T2 oproti T1 zanedbat, frekvence výstupního napětí je potom: