Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Мультивибраторы






 

Мультивибратором называют релаксационный автогенератор пря­моугольных импульсов, представляющий собой двухкаскадный RС - уси­литель со 100 % - ной положительной обратной связью (рис. 5.18). Учитывая, что в мультивибраторе, так же как и в триггере, оба тран­зистора работают в ключевом режиме, мультивибратор можно рас­сматривать в виде схемы двух последовательно включенных ключей. Выходное напряжение первого ключа управляет вторым ключом, а выходное напряжение второго ключа - первым. Но в отличие от триггера выходные напряжения ключей воздействуют на входы дру­гого ключа не непосредственно, а через так называемые времязадающие RС -цепи. Наличие конденсаторов C1 и С2, имеющих в мультивибраторе принципиальное значение, приводит к тому, что процессы, происходящие в мультивибраторе, резко отличаются от процессов в триггере. Рассмотрим работу симметричного мультивибратора, для схемы которого справедливы следующие равенства: Rк1 = RK2 = Rк; R1 = R2, =R; С1 = С2 = С.

Рис. 5.18. Принципиальная схе­ма мультивибратора

В реальной схеме симметричного мультивибратора не может быт: абсолютной симметрии, поэтому в мультивибраторе обязательно оди транзистор окажется открытым, а другой запертым. Такое положении представляет собой состояние временно устойчивого равновесия. 3а счет внутренних процессов в мультивибраторе через некоторое время (без какого-либо внешнего воздействия) происходит переброс схемы во второе состояние временно устойчивого равновесия, затем мультивибратор снова возвращается в первое временно устойчивое состояние равновесия и т. д.

Для простоты пренебрежем инерционностью транзисторов, сопро­тивлением открытых р-n - переходов, тепловым током коллекторного перехода IК0 и напряжением запирания транзисторов е0. Параметры схемы подберем таким образом, чтобы открытый транзистор находился в режиме насыщения. Тогда с учетом сделанных допущений работу мультивибратора можно представить следующим образом.

Пусть для определенности в момент времени t = 0 произошло оп­рокидывание схемы мультивибратора, в результате которого открылся транзистор T1. Для этого состояния мультивибратора его эквивалентнaя схема будет иметь вид, представленный на рис. 5.19, а.

При этом (как будет показано далее) на конденсаторе С2 в момент времени t = 0будет напряжение Екс полярностью, показанной на схеме, а конденсатор Сгбудет полностью разряжен. В схеме начнутся процессы изменения напряжений на конденса­торах С1 и С2, заряд конденсатора С1и перезаряд конденсатора С2 от источника питания - Ек. Эти процессы будут неодинаковыми по скорости. Конденсатор Сх будет заряжаться через относительно малое сопротивление Rк, а конденсатор С2 - перезаряжаться через зна­чительно большее сопротивление R. Поскольку RК < < R, конденсатор С2 быстро зарядится до напряжения К\,

Рис. 5.19. Эквивалентные схемы мультивибратора

в то время как напряжение на конденсаторе С2, стремящееся к- Ек, будет медленно приближаться к ну­лю. Напряжение на конденсаторе С2 одновременно является напряжением на базе транзистора Т2 и, пока оно остается положительным, транзистор Т2 будет заперт. В моменг времени t = t1 напряжение на правой обкладке конденсатора С2 становится равным нулю, транзистор T2 открывается и в схеме мультивибратора происходит лавинообразный переброс, в результа­те которого транзистор T1 оказывается заперт, а транзистор Т2- открыт.

С момента времени t1 эквивалент­ная схема мультивибратора прини- мает вид, показанный на рис. 5.19, б. В момент времени t =t1 на­пряжение на конденсаторе Сх будет равно К\ (заряд произошел за время, когда мультивибратор находился в положении, соответству­ющем первой эквивалентной схеме), а напряжение на конденсаторе С2— нулю. При этом правые обкладки конденсаторов оказываются присоединенными к «земле» и запертое состояние транзистора T1 будет определяться напряжением на конденсаторе Сь Снова проис­ходит быстрый заряд теперь уже конденсатора С2, а когда медленно изменяющееся напряжение на конденсаторе Сг достигнет нуля (t = t2), открывается транзистор T1, происходит новый лавинообразный про­цесс и схема мультивибратора возвращается в исходное состояние.

Процессы заряда и перезаряда конденсаторов будут чередоваться, создавая незатухающие колебания в мультивибраторе. Обе эквивалентные схемы мультивибратора могут быть объединены в одну (рис. 5.19, в), где транзисторы T1 и Т2 заменены ключами, которые перебрасываются из одного положения в другое под воздей­ствием напряжения на конденсаторах С1и С2. С помощью последней эквивалентной схемы легко построить вре­менные диаграммы напряжений на базах, и коллекторах обоих тран­зисторов (рис. 5.20).

В момент времени t = 0 напряжение на коллекторе и на базе тран­зистора T1 равно нулю (точки 1, 2).Так как напряжение на конден­саторе С2 равно |ЕК|, напряжение на базе транзистора Т2будет равно +ЕК(точка 4), а поскольку UБ1 = 0, напряжение на коллекторе вто­рого транзистора будет равно нулю (точка 3).В схеме начинается заряд конденсатора С1со скоростью, определяемой постоянной вре­мени τ 1 = С1RК, и перезаряд конденсатора С2 со скоростью, определя­емой постоянной времени τ 2 = С2R. При этом напряжения на коллек­торе и на базе транзистора Т2 будут стремиться к - Ек. В момент времени t = t1напряжение U62 становится равным нулю. Ключи K1 и. K2 мгновенно перебрасываются в правое положение,

Рис. 5.20. Временные диаграммы работы мультивибратора

в результате чего заряженный конденсатор подключается. к базе транзистора T1, а напряжения на базе первого транзистора и на кол­лекторе второго транзистора скачком изменяются на величину + ЕК. После этого в схеме начинается заряд конденсатора С2 и перезаряд конденсатора С1. Только теперь конденсатор С2 будет заряжаться со скоростью, определяемой постоянной времени τ 1 = С2 RК, а конден­сатор C1 - перезаряжаться со скоростью, определяемой постоянной времени τ 2 = С1R. Напряжения на коллекторе и на базе транзистора T1 будут стремиться к - Ек. В момент времени t = t2, когда напряжение на базе первого тран­зистора становится равным нулю, происходит новый переброс ключей и т. д. Времена Т1и Т2определяют с помощью формул, аналогичных (5.16) - (5.18)

(5.19)

Для симметричного мультивибратора длительность полного ра­бочего цикла определяют по формуле T = T1 + T2 ≈ 1, 4RC (5.20)

или по более точной формуле

(5.21)

где — параметр, зависящий от Iк0 и е0.

Относительно стабильности частоты мультивибратора (f =1/Т)можно высказать те же соображения, что и относительно стабильности времени выдержки одновибратора. В большинстве схем.мультивибра­торов нестабильность частоты достаточно высокая.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.