Симметричный мультивибратор

Генераторы прямоугольных импульсов.

Одним из наиболее распространенных генераторов импульсов прямоугольной формы является Мультивибратор, представляющей двухкаскадный усилитель с глубокой положительной обратной связью (выход одного транзистора через малое сопротивление конденсатора соединен с входом второго и наоборот).

Мультивибраторы могут работать в ждущем и автоколебательном режимах (он генерирует незатухающие колебания без запуска извне)

Рассмотрим работу мультивибратора в автоколебательном режиме (автогенератор). Такие мультивибраторы бывают симметричные и несимметричные.

Элементы схемы подобраны так, чтобы обеспечить идентичность каждого усилительного каскада (рис.6.11. а) R_к1=R_к2 , R_Б1=R_Б2, С_Б1=СБ₂, параметры транзисторов одинаковые.

Рис. 6.11. Схема симметричного мультивибратора.

Казалось бы, при полной симметрии схемы после ее включения токи транзисторов и напряжение на электродах должны быть одинаковыми, а состояние схемы – устойчивое. Однако идеальной симметрии схемы добиться невозможно (нестабильность источника питания, разброс параметров элементов схемы); поэтому ток коллектора одного транзистора будет большие, другого – меньше. Пусть I_к1>I_к2, при этом увеличится падение напряжения на R_к1 (V_к1 = I_к1 R_к1)

На коллекторе Т₁ получится приращение положительного потенциала, т.к. напряжение на конденсаторе С_Б1 мгновенно изменится не может, то это приращение прикладывает к базе транзистора Т_2, начиная запирать его.

Коллекторный ток I_К2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе Т2 станет более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С_Б2 на базу транзистора Т₁, еще более открывая его, увеличивая ток I_к1. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Т₁ полностью открывается, транзистор Т₂ - запирается. Схема в этом случае находится в одном из своих устойчивых состояний. Открытое состояние транзистора Т₁обеспечивается отрицательным напряжением смещения на базе от источника Ек через резистор R_Б1, а закрытое состояние транзистора Т₂-положительным напряжением на конденсаторе С_Б1 (U_СБ1=U_Б2>0), который через открытый транзистор Т₁включен в промежуток базы – эмиттер транзистора Т₂. На рис. 6.11.б это момент времени t=0.

Теперь конденсатор С_Б2быстро заряжается на цели: +Ек, эмиттер – база Т₁, ±С_Б2, R_К2, -Ек до напряжения Ек.

Конденсатор С_Б1, заряженный в предыдущий период, разряжается по цепи: +С_Б1, R_Б2, + Ек источника, открытый транзистор Т₁, -С_Б1 и напряжение на нем уменьшается до – Ек (момент времени t₁. р ис. 6.11.б), напряжение U_СБ1=U_Б2 меняет знак (становиться отрицательным) и отпирает транзистор Т2, появляется ток I_к2.

Увеличение тока I_К2 приводит к процессу, аналогичному описанному (при увеличении тока I_К1), транзистор Т₂- откроется, а транзистор Т₁-запирается. Это второе устойчивое состояние схемы.

В промежуток времени t₁-t₂ происходит зарядка конденсатора С_Б1 и разрядка конденсатора С_Б2.

Таким образом, переходя периодически из одного временно устойчивого состояния в другое, мультивибратор формирует выходное импульсное напряжение почти прямоугольной формы, снимаемые с коллектора любого транзистора.

Полный период колебаний мультивибратора.

Т=τ₁ + τ₂= 1,4 R_Б С_Б, где

R_Б1=R_Б2=R_Б,

С_Б1=С_Б2=С_Б

τ₁≈ 0,7 R_Б2 С_Б1 – время разряда конденсатора С_Б1

τ₂≈ 0,7 R_Б1 С_Б2 – время разряда конденсатора С_Б2

Следовательно, частота генерируемых колебаний определяется скоростью перезарядки конденсаторов С_Б1 и С_Б2.

В несимметричном мультивибраторе транзисторы выбирают одинаковыми R_К1=R_К2 или R_Б1≠R_Б2, С_Б1≠С_Б2, τ₁ ≠ τ₂. Вследствие чего транзисторы Т₁ и Т₂ открыты в течение различных промежутков времени.

Чем короче должен быть один из импульсов, тем меньше выбирают соответствующую постоянную времени (τ₁ или τ₂₎. Колебательный процесс в несимметричном мультивибраторе приведен на рис. 6.12..

Рис. 6.12. Колебательный процесс в несимметричном мультивибраторе.

Дата добавления: 2015-06-04