Лекция 44. Мультивибратор и блокинг-генератор.

                1. Мультивибратор на транзисторе.

Мультивибраторы применяются для генерирования импульсов напряжения (тока)прямоугольной формы. Усилительными элементами для мультивибраторовслужат транзисторы (полевые и биполярные), интегральные микросхемы, электронные лампы, динисторы и другие приборы.

Типичная схема транзисторного мультивибратора приведена на рис.16.4,а. Он выполнен в виде двухкаскадного усилителя с перекрёстной положительной обратной связью, элементами которой являются конденсаторы  и : один из них  соединяет коллектор транзистора  c базой транзистора , второй  включён между выходом (коллектором) транзистора  и базой транзистора  Оба транзистора смещены отрицательным напряжением, подведённым к базам через резисторы , . Если транзисторы подобраны с идентичными параметрами и соблюдаются условия = = , = = , = = C, то мультивибратор называется симметричным. Мультивибраторы могут работать в одном из трёх режимов: автоколебательном, ждущем и режиме синхронизации.

В автоколебательном режиме мультивибраторы возбуждается и генерирует прямоугольные импульсы сразу же после включения источника питания. Процесс возбуждения и генерирования импульсов поясняется графиками на рис.16.4,б. В момент включения источника питания ( = ) один из транзисторов (с более отрицательным потенциалом на базе), до-

             

 

                                

Рис. 16.4. Принципиальная схема мультивибратора (а) и временные диаграммы его работы (б).

пустим , оказывается насыщенным, а второй  запертым, так как полная симметрия полностью недостижима. С этого момента конденсаторы также приобретают заряды, полярность которых показана на рисунке. Мультивибратор остаётся в этом состоянии, пока не уменьшится напряжение между обкладками конденсатора  до напряжения отпирания транзистора . Его разряд происходит преимущественно через резисторы , , источник питания и переходы открытого транзистора . Напряжение между обкладками (и на базе – график ) убывает по экспоненте, и тогда потенциал базы  станет равным напряжению отпирания, происходит переброс мультивибратора: транзистор отпирается, а транзистор  запирается. Процесс переключения происходит лавинообразно, поскольку изменения напряжения на коллекторе  передаются через ёмкость  на базу транзистора  и ускоряют его запирание.

Напряжения между обкладками конденсаторов не могут резко измениться, так как для этого требуется время, определяемое постоянными времени заряда  = C и разряда  = C. Поэтому после опрокидывания мультивибратор остаётся в таком состоянии, пока снова не откроется запертый транзистор  в результате уменьшения напряжения на конденсаторе . Таким образом происходит непрерывная генерация импульсов.

Ждущий мультивибратор предназначен для формирования прямоуголь-ных импульсов под воздействием внешнего (запускающего) напряжения. Схема ждущего мультивибратора отличается от обычного тем, что один из конденсаторов, например , в схеме на рис. 16.4,а заменён на резистор, а также сделан вывод базы на внешний выход. Ждущий мультивибратор самостоятельно не возбуждается и при отсутствии входного сигнала находится в состоянии устойчивого равновесия, когда один транзистор открыт, а другой закрыт. Подача на вход внешнего импульса опрокидывает ждущий мультивибратор. По прошествии времени, необходимого на разряд конденсатора , ждущий мультивибратор, возвращаясь в исходное состояние, выдаёт импульс прямоугольной формы. Новый запускающий импульс можно подавать через время, необходимое на восстановление мультивибратора, т.е. для зарядки конденсатора.

В режиме синхронизации на автоколебательный мультивибратор подаётся внешнее синхронизирующее напряжение. При этом мультивибратор будет переходить из одного состояния в другое не под влиянием собственных параметров, а под воздействием внешнего синхронизирующего напряжения. Для устойчивой синхронизации период повторения импульсов должен быть несколько меньше периода собственных колебаний. Синхронизация необходима для согласования одновременной работы нескольких импульсных устройств, для деления частоты сигналов и т.д.