Мультивибратор на транзисторах

Основное отличие мультивибратора от триггера состоит в замене резисторов положительных обратных связей на конденсаторы. Мультивибратор имеет два устойчивых состояния, но они меняются не под действием входных сигналов, а под действием сигналов через положительные обратные связи. Мультивибратор не имеет внешних входов. Это автоколебательное устройство. Схема мультивибратора представлена на рис.160, диаграммы работы - на рис.161.

Описание работы схемы. Примем за начальное состояние схемы ситуацию, когда транзистор VT1 - открыт, а VT2 - закрыт. При этом конденсатор С1 заряжен через Rк2(Rк2<<R_б). VT1 поддерживается в открытом состоянии за счет тока через R_б1 и базу VT1. Конденсатор С2 заряжается через R_б2 и открытый VT1. Полярность напряжения на С2 для этого процесса показана на схеме в скобках. Когда напряжение на С2 достигнет значения»0,6В, то к переходу Б-Э VT2 будет приложено положительное напряжение, открывающее этот переход. Переход Б-Э является диодом. Итак, VT2 открывается и напряжение на С1 через открывшийся VT2 прикладывается в обратном направлении к переходу Б-Э VT1, VT1 - закрывается. На этом заканчивается первый этап времени 0-t₁. На втором этапе t₁-t₂ напряжение на конденсаторе С1 медленно изменяется, происходит разряд С1 по цепи R_б1, К-Э VT2. Одновременно конденсатор С2 быстро заряжается через R_К1 и базовую цепь VT2 до напряжения питания +Uп, поддерживая VT2 в открытом состоянии. По окончании заряда С2 (раньше момента t₂) открытое состояние VT2 поддерживается цепью через R_б2. Когда напряжение на конденсаторе

p-n перехода область объемного заряда – рис.1. Этот объемный заряд образует потенциальный барьер. Энергия носителей зарядов оказывается недостаточной, чтобы преодолеть этот барьер, поэтому их диффузия прекращается.

Если к полупроводниковому диоду приложить внешнее напряжение так, чтобы его положительный потенциал присоединен к p-слою, то дырки и электроны будут как бы отталкиваются источником внешнего напряжения

в сторону р-n перехода. Потенциальный барьер уменьшается, переход основных носителей зарядов через границу (электронов из n-слоя и дырок из p-слоя) и их взаимная компенсация возрастают, следовательно, через диод будет протекать ток. Источник будет поставлять в n-слой новые электроны, а в p-слое создавать новые дырки.

При обратном знаке напряжения электроны притягиваются к положительному потенциалу источника, а дырки - к отрицательному, потенциальный барьер в области p-n перехода увеличивается, переход зарядов через границу почти прекращается, ток через диод очень мал. Этот ток обусловлен тепловым разрушением ковалентных связей в обоих слоях и образованием пар электрон-дырка. Неосновные носители (электроны в p-слое и дырки в n-слое) имеют такой знак заряда, который способствует их прохождению через переход.

Полупроводниковый диод – это своеобразный конденсатор: области n и p можно рассматривать как обкладки конденсатора, а p-n переход – как изолятор между обкладками. Различают диффузионную (при прямом приложенном напряжении) и барьерную (при обратном напряжении) емкости диода. Емкость полупроводникового диода – это бесплатное приложение к его основному свойству – к односторонней проводимости. Во многих случаях это свойство является вредным, т.к. ухудшает работу диода на высоких частотах, в импульсных режимах и обуславливает его инерционность.

Изображение диода на электрической схеме показано на рис. 2. Вывод p-слоя называется анодом (А). Вывод n-слоя называется катодом (К).

Включение диода в простейшую электрическую цепь показано на рис. 3, 4. На рис.3 диод является проводником, поэтому в цепи должен быть элемент, ограничивающий ток. Таким элементом является резистор Rн. Ток через него равен: I=(U - U_пр)/Rн.U_пр»0, поэтому I=U/Rн; U_Rн=IRн=U.

При обратном включении диода через него протекает незначительный обратный ток. Для диодов на малые токи обратный ток может составлять десятки нА, у больших диодов - десятки mА. Схема при обратном включении диода представлена на рис. 4. Для нее U=U_Rн+U_обр, U_Rн=I_обр×R_н»0, т.к. I_обр»0, поэтому U=U_обр.

Часто диод включен в схему, где приложенное напряжение является переменным. Виды этих напряжений:

1. Синусоидальное, показано на рис. 5.

2. Прямоугольное, показано на рис.6

3. Треугольное.

4. Экспоненциальное.

напряжение. Например, это выпрямленное отфильтрованное напряжение. Для схемы можно записать уравнение: Uпит=U_Rб+Uст; Uст=Uн. Условие нормальной работы схемы: Uст<Uпит.min. R_б -баластное сопротивление, на котором падает разница между Uпит и Uст. Наличие R_б в схеме обязательно. Выбор R_б выполняется на основе следующих уравнений:

I₁=Iст+Iн;

Iн=Uст/Rн; Iн.max=Uст/Rн.min.

Для худшего случая, когда ток нагрузки равен Iн.max:

I₁=Iн.max+Iст.min.

Для стабилитрона Iст.min величина заданная. R_б рассчитывается по уравнению:

R_б=U_Rб/I₁=(Uпит.min-Uст)/I₁.

Отсюда получаем:

R_б=(Uпит.min-Uст)/(Iн.max+Iст.min).

В этой схеме нельзя получить ток нагрузки больше Iст.max, если этот ток меняется в широких пределах от 0 при х.х. до max. Если ток нагрузки величина постоянная, то схема стабилизатора всегда работоспособна. Однако колебания Uпит будут приводить к изменению тока через стабилитрон и эти изменения не должны превышать диапазона Iст.min...Iст.max. В схеме стабилизатора возможно последовательное включение стабилитронов для получения нужного напряжения стабилизации Uст=Uст1+Uст2. Параллельное включение стабилитронов не применяется.

Дата добавления: 2014-01-06