Анализ принципиальной схемы мультивибратора управления разверткой

Костюм от дождя Norfin Rain

Мультивибра́тор

— релаксационный генератор электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами.

Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, используемый в электронике и радиотехнике. Обычно представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель, охваченный глубокой положительной обратной связью.

В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой схемотехникой, типом используемых активных компонентов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и другие), различающиеся режимом работы (автоколебательный, ждущие, с внешней синхронизацией синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и другими параметрами.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Некоторые типы и классификация мультивибраторов 2.1 Мультивибратор Шмитта
  • 2.2 Симметричный мультивибратор
  • 2.3 Ждущие мультивибраторы 2.3.1 Моностабильный мультивибратор
  • 2.3.2 Бистабильный мультивибратор
  • 2.4 Мультивибратор на операционном усилителе
  • 3 Принцип действия «классического» двухтранзисторного мультивибратора
      3.1 Частота мультивибратора
  • 4 См. также
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
  • Генератор ВВ. Симметричный мультивибратор и катушка зажигания

    Некоторое время назад у меня появилось желание сделать катушку Теслы, но кроме катушки зажигания ничего высоковольтного под рукой не было (получится ли ее использовать для этой цели или нет, прошу ответить спецов в комментариях). Встал вопрос как ее запустить? Из найденного в сети была только схема на асимметричном мультивибраторе, но подходящих деталей у меня не оказалось, а до ближайшего радиорынка 70 км. Пришлось ваять схему чем Бог послал. Вся конструкция собрана на деталях от старого Ч/Б телевизора и ЭЛТ монитора. В схеме мультивибратора используются два КТ961В, два резистора на 3,3кОм и два на 33 кОм, конденсаторы на 220нФ. Воткнул все это в плату найденную в телевизоре, без всякого травления и т.п. сложных заморочек. Сточил старые дорожки, повтыкал и спаял детали медными проволочками.

    Мультивибратор управляет транзистором TIP122, добытым из монитора, который, работая в режиме ключа, подает ток на катушку. Транзистор довольно сильно греется даже при питании от 5 вольт, так что необходим большой радиатор и принудительное охлаждение.

    Для защиты от самоиндукции к контактам катушки поставил диод 5TUZ47. С подключением диода возник вопрос, как его правильно ставить? В интернете нашел схему подключения диода к реле, по той схеме диод стоял наоборот, но у меня ничего не стало работать, воткнул как сейчас на схеме, все работает на ура.

    Схема рассчитывалась в Мультисим 12 с импортными аналогами BD135, под работу от 12 вольт от АКБ. Вместо катушки за ее отсутствием в проге, использовал лампочку с аналогичными характеристиками.

    На практике аккумулятора не оказалось, использовал БП от компа на 200Вт. От питания в 12 вольт разряд раза в два слабее, чем при питании от 5 вольт (и ключ и мультивибратор от 5В). Так же конструкция работает от двух пальчиковых батареек, разряд становится немного короче и в цвете прибавляется синего оттенка. Теперь о частоте работы. При подключении на ключ 5В, а на М/В 12 вольт, частота значительно увеличивается и разряд начинает пищать. Изначально в схеме мультивибратора был подстроечный резистор 47кОм для управления частотой (просто для эксперимента) По результатам моделирования в мультисиме частота мультивибратора была от 40 до 120 Гц. На практике, думаю, примерно так и было, на минимальной частоте было заметно мерцание светодиода, при увеличении частоты мерцание переходило в постоянное свечение, когда брался за выводы,была ощутимая пульсация по пальцам и пальцы немного немели. После удаления подстроечного резистора частота (при моделировании) стала около 500Гц с небольшими скачками в обе стороны. На практике, судя по ровному звуку, скачки не сильно отражаются на работе. С вывода катушки получается разряд длинной в 5-6мм белого с голубым оттенком цвета.

    Список радиоэлементов

    ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнот
    Q1, Q2Биполярный транзисторКТ961В2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    Q3Биполярный транзистор TIP1221Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    D1Диод5TUZ471Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    R1, R4Резисторы 3.3 кОм2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    R2, R3Резисторы 33 кОм2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    С1,С2Конденсаторы220 нФ2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
    L1Катушка зажигания027.37051От бесконтактного зажиганияПоиск в магазине ОтронВ блокнот
    Добавить все

    Теги:

    • Высокое напряжение
    • Multisim

    История[ | ]

    Рисунок из статьи Абрахама и Блоха — принципиальная схема мультивибратора, выполненного на электровакуумных триодах
    Мультивибратор изобретён в годы Первой Мировой войны французскими учеными Анри Абрахамом и Эженом Блохом и впервые описан в статье, опубликованной в журнале Annales de Physique в 1919 г.[1]

    Название мультивибратор

    для устройства предложил голландский физик ван дер Поль, и отражает тот факт, что в спектре прямоугольных колебаний мультивибратора присутствует множество высших гармоник — в отличие от генератора синусоидальных колебаний («моновибратора»).

    Некоторые типы и классификация мультивибраторов[ | ]

    Электрическая принципиальная схема моностабильного транзисторного мультивибратора (одновибратора). Электрическая принципиальная схема бистабильного мультивибратора (триггера).
    Существуют три типа мультивибраторов в зависимости от режима работы:

    • нестабильный
      ,
      автоколебательный
      или
      астабильный
      : устройство непрерывно генерирует колебания и самопроизвольно переходит из одного состояния в другое. При этом не обязателен внешний сигнал синхронизации, если не требуется захват частоты колебаний;
    • моностабильный
      : одно из состояний является стабильным, но другое состояние неустойчиво (переходное). Мультивибратор на некоторое время, определяемое параметрами его компонентов, переходит в неустойчивое состояние под действием запускающего импульса. Затем возвращается в устойчивое состояния до прихода очередного запускающего импульса. Такие мультивибраторы используются для формирования импульса с фиксированной длительностью, не зависящей от длительности запускающего импульса. Такой тип мультивибраторов иногда, в литературе, называют
      одновибраторы
      или
      ждущие мультивибраторы
      .
    • бистабильный
      : мультивибратор устойчив в любом из двух состояний и может быть переключён из одного состояния в другое подачей внешних импульсов. Такие устройства называют бистабильными триггерами, и такие триггеры иногда, не совсем корректно, называют «мультивибраторы», так как двусмысленно[
      что?
      ].

    Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы. В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают синхронизирующие сигналы.

    Режим синхронизации отличается от автоколебательного тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) колебания удаётся синхронизовать частоту колебаний автоколебательного мультивибратора под частоту синхронизирующего сигнала или сделать кратной ей (режим «захвата частоты») для автоколебательных мультивибраторов.

    Мультивибратор Шмитта[ | ]

    Иногда мультивибраторами называют триггеры Шмитта — электронные схемы, не являющиеся по сути мультивибраторами, а компараторами с гистерезисом.

    Симметричный мультивибратор[ | ]

    Принципиальная схема «классического» простейшего транзисторного мультивибратора на транзисторах одного типа проводимости
    Приведенная в качестве примера на рисунке «классическая» схема мультивибратора на двух транзисторах одного типа проводимости сейчас почти не применяется, так как имеет плохие частотные свойства и недостаточно крутые фронты, что ограничивает частоту его генерации единицами МГц. При уменьшении номиналов компонентов (сопротивлений резисторов и ёмкости конденсаторов) для повышения частоты генерации оба транзистора переходят в открытое или насыщенное состояние без генерации, — генерация самопроизвольно срывается, и для восстановления генерации устройство надо перезапускать, например, подачей импульса на базу одного из транзисторов, что во многих применениях неприемлемо.

    Симметричным

    мультивибратор называют при попарном равенстве сопротивлений резисторов R1 и R4, R2 и R3, ёмкостей конденсаторов C1 и C2, а также параметров транзисторов Q1 и Q2.

    Симметричный мультивибратор генерирует прямоугольные колебания («меандр») со скважностью 2, то есть прямоугольный сигнал, у которого длительность импульса и длительность паузы одинаковы.

    Симметричный мультивибратор по «классической» схеме широко используется для учебных и демонстрационных целей в качестве простейшего по устройству генератора электрических колебаний. Принцип работы этой схемы легко понять, а также эта схема удобна тем, что не требует для своей реализации громоздких и неудобных катушек индуктивности и трансформаторов.

    Ждущие мультивибраторы[ | ]

    Моностабильный мультивибратор[ | ]

    Разновидность ждущего мультивибратора, имеющего одно стабильное состояние и одно неустойчивое. При поступлении запускающего импульса одностабильный мультивибратор (одновибратор) переключается в неустойчивое состояние на время t = ln ⁡ ( 2 ) ⋅ R 2 ⋅ C 1 {\displaystyle t=\ln(2)\cdot R_{2}\cdot C_{1}} , причём это время не зависит от длительности запускающего импульса (для схемы на рисунке 2), а затем возвращается в устойчивое состояние.

    Одновибраторы применяются для преобразования формы импульсов в расширителях импульсов[2][3].

    Бистабильный мультивибратор[ | ]

    Бистабильный мультивибратор — разновидность ждущего мультивибратора, который имеет два стабильных (устойчивых) состояния, характеризующихся разными уровнями напряжения на выходе. Как правило, эти устройства переключаются из состояние в состояние сигналами, поданными на разные входы, как показано на рисунке. В этом случае бистабильный мультивибратор представляет собой триггер RS-типа. В некоторых схемах для переключения используется один вход, на который для переключения подаются импульсы различной либо одной полярности, при переключении состояний импульсами одной полярности на одном входе такие устройства называют «триггерами со счётным входом».

    Бистабильный мультивибратор, кроме выполнения функции триггера, применяется также для построения генераторов, синхронизированных внешним сигналом. Такой тип бистабильных мультивибраторов характеризуется минимальным временем пребывания в каждом из состояний или минимальным периодом колебаний. Изменение состояния мультивибратора возможно только по прошествии определённого времени с момента последнего переключения (так называемое «мёртвое время переключения») и происходит в момент поступления фронта синхронизирующего сигнала.

    Мультивибратор на операционном усилителе[ | ]

    Электрическая принципиальная схема мультивибратора, выполненного на операционном усилителе.
    Принципиально можно построить автоколебательный мультивибратор на инвертирующем компараторе с гистерезисом, охваченном отрицательной обратной связью. Пример такой структуры с использованием операционного усилителя (ОУ) приведён на рисунке справа.

    Делитель напряжения из пары резисторов R4, включенных в цепь обратной положительной связи переводят ОУ в режим компаратора с гистерезисом по инвертирующему входу, к которому подключена интегрирующая цепочка R2, C1. При переключении компаратора из состояние в состояние происходит изменение направления тока в интегрирующей цепочке и конденсатор начинает перезаряжаться в другую сторону до достижения другого порога компарации, и переключения полярности напряжения на выходе ОУ. В этой схеме ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжений разряда и заряда конденсатора, компаратора и выходного ключа.

    Схема транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми ёмкостными связями.

    Юный техник — для умелых рук 1983-10, страница 8

    Oi

    кшроп^ка

    ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНСТРУКТОР

    Блок Е2

    В № 6 приложения мы рассматривали принципиальную схему мультивибратора (блок Е). В схеме бегущих огней (см. приложение № 7) использовался мультивибратор с переменной частотой (блок Е1). В этом номере мы познакомим вас со схемой управляемого мультивибратора. Назовем его блок

    Этот мультивибратор включается электрическим сигналом и начинает свои колебания со строго определенного поло гения.

    Принципиальная схема управляемого мул /гивибратора приведена на рисунке 1. В отличие от исходной схемы мультивибратора — блока Е (см. рис. 1 в № 6) — у него два диода: кремниевый V2 и германиевый V4. При соединении вывода 5 с выводом 2 колебания мультивибратора срываются. При этом транзистор VI будет открыт, a V2 — заперт. Заря-мен нырд остается только конденсатор С2. При отключении вывода 5 от вывода 2 транзистор VI будет заперт, а VJ — открыт. С этого положения и начнутся колебания мультивибратора.

    Монтажная схема управляемого мультивибратора приведена на рисунке 2. Резисторы R1, R4 — 3,6 кОм; R2j R3 — 39 кОгл. Конденсаторы С1, С2 — 10 мкО>. Диод V2 — типа Д219, Д220, Д223. Диод V4 — типа Д9 с любым буквенным индексом. Транзисторы VI, V3 — МП39, МП42.

    Проверить собранный мультивибратор можно по схеме, приведенной на рисунке 3 в № 6. Если мультивибратор работает, то индикаторная лампочка будет мигать, а при соединении вывода 5 с выводом 2 — гореть спокойно.

    Где применяются управляемые мультивибраторы?

    (Продолжение. Начало см. в № 2, 3, 4, 6, 7, 8)

    В последнее время появились бездисковые телефонные аппараты с кнопочным набором телефонного номера. Для такого набора в аппаратах ставят генераторы числа импульсов с кнопочным управлением. В их схему входит управляемый мультивибратор. Чтобы вы лучше могли понять, как работает такой генератор, построим его простейшую модель. Она может давать 1, 2 или

    3 импульса. В качестве индикатора используем лампу накаливания.

    Принципиальная схема генератора числа импульсов приведена на рисунке 3. Он состоит из генератора импульсов, собранного на управляемом мультивибраторе Д2, счетчика импульсов на триггерах ДЗ, Д4, управляющего триггера Д5 и управляющих кнопок К1 — КЗ.

    Выходные импульсы генератора Д2 подаются на двухкаскадный двоичный счетчик. Сигнал с выхода этого счетчика подается на вход 5 управляющего триггера Д5, работающего в режиме с раздельными входами. С выхода 4 этого триггера сигнал подается на управляющий вход 5 мультивибратора Д2. С выхода 4 мультивибратора Д2 через усилитель Д1 сигнал попадает на лампочку HI. Схема усилителя дана в № 3 приложения (блок А).

    В исходном состоянии напряжение на выходе 4 триггера Д5 равно нулю. Мультивибратор Д2 не работает, напряжение на его выходе 4 равно нулю, и лампа HI не горит. Поскольку вход 6 триггера Д5 через кнопки К1—КЗ соединен с общим плюсом, то напряжение на нем тоже равно нулю. При нажатии на кнопку КЗ на вход 6 триггера Д5 через резистор R1 подается отрицательное напряжение. Конденсатор С2 триггера Д5 заряжается. При отпускании кнопки он даст сигнал переброса триггера в рабочее положение. На выводе

    4 появится отрицательное напряжение,

    у мультивибратор Д2 заработает. Замигает лампа HI. Сигнал, появившийся на выходе 4 триггера Д4 после третьего ирлпульса, через вход 5 вернет триггер Д5 в исходное состояние. При нажатии на кнопку К2 произойдет одновременно два действия: как и в предыдущем случае, зарядится конденсатор С2 триггера ДЗ, и через диод VI будет подан сигнал на опрокидывание в другое пояснение триггера ДЗ. При отпускании ннопки К2 триггер Д5 снова изпяеннт положение. Снова заработает мультивибратор Д2. Но в этом случае опрокидывающий сигнал на выходе счетчика появится уже после второго импульса.

    Аналогично работает и кнопка К1, но триггер Д5 возвращается в исходное состояние уже после первого импульса мультивибратора Д2, поскольку через диод V2 происходит переключение положения триггера Д4.

    Если добавить несколько триггеров в счетчик, увеличить соответственно число кнопок и коммутирующих диодов, то можно построить генератор и на большее число импульсов. Поставив вместо лампочки реле, можно его контакты включить вместо контактов норлеронабирателя телефона.

    Если вход усилителя Д1 подключить lie к мультивибратору Д2, а к выходу 4 триггера Д5, то лампочка HI будет непрерывно гореть в течение одного, двух или трех импульсов. Это говорит о том, что по такому принципу можно построить реле времени. Например, для фотопечати. Тогда для плавного регулирования времени горения лампочки управляемый мультивибратор Д2 должен быть с переменной частотой генерации. Для этого его базовые цепи следует сделать такими, как в генераторе Е1 (см. рис. 3 в 7).

    8

    Принцип действия «классического» двухтранзисторного мультивибратора[ | ]

    Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая относительно длительности нахождения в состояниях благодаря глубокой положительной обратной связи, охватывающей два каскада усиления.

    Пусть в состоянии 1 Q1 закрыт, Q2 открыт и насыщен, при этом C1 быстро заряжается током открытого базового перехода Q2 через R1 и Q2 почти до напряжения питания, после чего при полностью заряженном C1 через R1 ток прекращается, напряжение на C1 равно (ток базы Q2)·R2, а на коллекторе Q1 — напряжению питания.

    При этом напряжение на коллекторе Q2 невелико (равно падению напряжения на насыщенном транзисторе).

    C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), медленно разряжается через открытый Q2 и R3. При этом напряжение на базе Q1 отрицательно и этим напряжением он удерживается в закрытом состоянии. Запертое состояние Q1 сохраняется до того, пока C2 не перезарядится через R3 и напряжение на базе Q1 не достигнет порога его отпирания (около +0,6 В). При этом Q1 начинает приоткрываться, напряжение его коллектора снижается, что вызывает начало запирания Q2, напряжение коллектора Q2 начинает увеличиваться, что через конденсатор C2 ещё больше открывает Q1. В результате в схеме развивается лавинообразный регенеративный процесс, приводящий к тому, что Q1 переходит в открытое насыщенное состояние, а Q2 наоборот полностью запирается.

    Далее колебательные процессы в схеме периодически повторяются.

    Длительности нахождения транзисторов в закрытом состоянии определяются постоянными времени для Q2 — T2 = С1·R2, для Q1 — T1 = C2·R3.

    Номиналы R1 и R4 выбираются намного меньшие, чем R3 и R2, чтобы зарядка конденсаторов через R1 и R4 была быстрее, чем разрядка через R3 и R2. Чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем положительней окажутся фронты импульсов. Но отношения R3/R1 и R2/R4 не должны быть больше, чем коэффициенты усиления соответствующих транзисторов, иначе транзисторы не будут открываться полностью.

    Частота мультивибратора[ | ]

    Длительность одной из двух частей периода равна

    t = ln ⁡ 2 ⋅ R C {\displaystyle t=\ln 2\cdot RC}

    Длительность периода из двух частей равна:

    T = t 1 + t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 C 1 + ln ⁡ 2 ⋅ R 3 C 2 {\displaystyle T=t_{1}+t_{2}=\ln 2\cdot R_{2}C_{1}+\ln 2\cdot R_{3}C_{2}}

    f = 1 T = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 2 C 1 + R 3 C 2 ) ≈ 1 0.693 ⋅ ( R 2 C 1 + R 3 C 2 ) {\displaystyle f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{\ln 2\cdot (R_{2}C_{1}+R_{3}C_{2})}}\approx {\frac {1}{0.693\cdot (R_{2}C_{1}+R_{3}C_{2})}}} ,

    где

    • f
      — частота в ,
    • R2
      и
      R3
      — величины резисторов в омах,
    • C1
      и
      C2
      — величины конденсаторов в фарадах,
    • T
      — длительность периода (в данном случае, сумма двух частей периода).

    В особом случае

    , когда

    • t1
      =
      t2
      (50 % цикл),
    • R2
      =
      R3
      ,
    • C1
      =
      C2
      ,

    f = 1 T = 1 ln ⁡ 2 ⋅ 2 R C ≈ 0.721 R C {\displaystyle f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{\ln 2\cdot 2RC}}\approx {\frac {0.721}{RC}}}

    Мультивибраторы

    Мультивибратор на дискретных элементах. Простейшая схема MB, выполненного на дискретных элементах, представлена на рис. 5.2.1, а. Она состоит из двух усилителей-инверторов на транзисторах VT1и VT2, соединенных между собой коллекторно-базовыми положительными обратными связями через конденсаторы С1и С2. В качестве времязадающих используются RС-цепи, переходные процессы которых показаны на рис. 5.1.1, в. Работа мультивибратора в течение одного полного периода иллюстрируется временными диаграммами на рис. 5.2.1, б. Для упрощения анализа на этих диаграммах токи ІК0 не учитываются, падение напряжения на открытом транзисторе считается равным нулю, длительность переходных процессов в транзисторах при переключении схемы считается пренебрежимо малой по сравнению с переходными процессами во времязадающих цепях.

    Начнем анализ схемы с момента t1. До этого момента транзистор VT1 закрыт и его коллекторное напряжение практически равно- ΕК, коллекторный ток равен нулю (более точно iК1 = IК0, а иК1 = — ΕК + ІК0 RК1). Транзистор VT2открыт и стянут в точку, его коллекторный токiК2 = IКн2, а коллекторное напряжение UК2≈0. Открытое состояние VT2обеспечивается током базы

    iБ2 = ІБи2, протекающим от источника Εсм через сопротивление резистора RБ1. Запертое состояние VT1 обеспечивается положительным напряжением конденсатора С2, подключенного через открытый транзистор VT2прямо к эмиттерному переходу транзистора VT1, т.е. иБ1 = иС2.

    Конденсатор С1 заряжен через эмиттерный переход открытого транзистора VT2и сопротивление резистора RК1 до напряжения ≈ EК.

    Такое состояние схемы устойчиво только временно (квазиустойчиво), поскольку напряжение на конденсаторе С2 не остается постоянным. Конденсатор С2 перезаряжается от напряжения к напряжению —Eсм. Однако в момент t1 когда иС2 = uБ1 ≈ 0, транзистор VT1 начинает открываться, его коллекторное напряжение по модулю уменьшается, коллекторный ток возрастает. Базовый ток открытого транзистора VT2 зависит от трех источников напряжения: —E см, uC1≈ ЕКиuК1 (t).

    В силу быстротечности процессов переключения напряжение uC1 за это время практически не изменяется и процесс изменения тока базы iБ2 полностью определяется изменением напряжения иК1(t). Уменьшение (по модулю) этого напряжения приводит к уменьшению iБ2 и транзистор VT2 начинает закрываться. Это вызывает уменьшение коллекторного тока iК2 и увеличение (по модулю) коллекторного напряжения uК2, что по цепи обратной связи передается в базу транзистора VT1, вызывая рост его базового тока iБ1 и еще большее его отпирание и т. д. Таким образом, как показано на временных диаграммах (рис. 5.2.1, в), в моментt1 схема практически мгновенно переходит во второе квазиустойчивое состояние, в котором транзистор VT1открыт, а транзистор VT2закрыт. Это состояние обеспечивается тем, что заряженный ранее до напряжения конденсатор С1 через открытый транзистор VT1 подключен к базе транзистора VT2, обеспечивая его надежное запирание в течение всего второго квазиустойчивого состояния.

    С момента t1начинаются медленные переходные процессы в схеме. Суть их сводится к следующему. Ток базы транзистора VT1 iБ1 сначала скачком увеличивается, так как в первый момент этот ток определяется в основном составляющей, протекающей от источника напряжения ЕК через разряженный конденсатор С2 и резистор RК2, величина сопротивления которого значительно меньше сопротивления резистора RБ2. По мере заряда конденсатора С2 ток базы iБ1 уменьшается до своего квазиустановившегося состояния γ ІБн1, где γ = 1,2 … 1,5. Ток базы транзистора VT2 iБ2 в момент переключения меняет свой знак из-за подключения к эмиттерному переходу запирающего напряжения иС1 конденсатора С1, а по окончании процессов рассасывания объемного заряда базы и заряда паразитных емкостей становится равным нулю.

    Напряжение на коллекторе транзистора VT2, несмотря на то, что его коллекторный ток уменьшается скачкообразно до нуля, устанавливается не сразу, а нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени RК2C2. Это объясняется зарядом конденсатора С2через резистор RК2.

    Напряжение на конденсаторе С1 иС1 = иБ1 уменьшается по экспо-ненциальному закону с постоянной времени RБ1C1, изменяясь от начальной величины ЕК к напряжению источника смещения — Есм. В момент времени t2 uС1= = uБ10 происходит обратное переключение схемы, ход процессов в течение которого не отличается от рассмотренного.

    Недостатком схемы простейшего MB является завал фронтов импульсов коллекторного напряжения. Этот недостаток устранен в схеме (рис. 5.2.1, б). Здесь восстановление заряда конденсаторов С1 и С2 происходит не через коллекторные сопротивления RK1 и RК2, а через специальные зарядные сопротивления Rз1 и Rз2. Диоды VD1 и VD2 не влияют на работу времязадающих цепей RБ1 С1 и RБ2 С2, но препятствуют протеканию зарядного тока в процессе восстановления напряжения на конденсаторах через коллекторные резисторы. Переходные процессы формирования uK1 и иК2 показаны на временных диаграммах (рис. 5.2.1, в) штриховыми линиями.

    Рассмотрим основные соотношения, описывающие работу MB, по его эквивалентной схеме для одного из квазиустойчивых состояний (когда VT1 открыт, a VT2 закрыт — рис. 5.2.2). В этой схеме открытый транзистор VT1заменен эквипотенциальной точкой, закрытый транзистор VT2— источником ІКо. Заряженный конденсатор С1 опущен, так как не влияет на процессы, происходящие на этом этапе. Конденсатор С1 перезаряжается.

    Квазиустойчивое состояние этой схемы определяется двумя условиями:

    1) ток iБ1 должен быть не меньше тока базы насыщения ІБн1;

    2) напряжение иБ2 должно быть больше нуля.

    Второе условие выполняется самим принципом построения схемы

    (uБ2 = uС1 > 0), а для выполнения первого запишем значение базового тока iБ1:

    (5.2)

    Так как ІБн1= то условие (7 .2) можно переписать в виде

    (5.3)

    откуда можно определить максимально допустимое значение сопротивления резистора RБ2

    (5.4)

    Если принять Есм = kEк, то неравенство (5.4) окончательно запишется

    RБ2 ≤ βminkRК1 (5.5)

    При Eсм = ЕК RБ2 ≤ βminRК1

    Временные параметры схемы можно определить, пользуясь уравнением (5.1) и эквивалентной схемой замещения. Величины U(∞), U(0) и Uпор для данной эквивалентной схемы принимают значения:

    U(∞) = Eсм + ІК0RБ1;(5.6)

    U(0) = -(-EК + ІК0RК1);(5.7)

    Uпор = 0(5.8)

    Подставляя значение U(∞), U(0) и Uпор в уравнение (5.1), получим длительность импульса на выходе транзистора

    где τ1 = RБ1C1.

    Учитывая, что RБ1 >> RК1, и обозначив = υ, получим

    . (5.10)

    Здесь величина υ является фактором теплового тока, характеризующим отношение последнего к насыщающему току базы.

    Аналогично для второго полупериода

    , (5.11)

    где τ2 = RБ2С2.

    Если тепловой ток ІК0 очень мал (кремниевые транзисторы или низкая рабочая температура), а напряжение Eсм = EК, то формулы (5.10) и (5.11) упрощаются:

    tи1 = τ1ℓn2 ≈ 0.7С1R1; (5.12)

    2 =τ2ℓn2 ≈ 0.7С2R2; (5.13)

    В полностью симметричном мультивибраторе, в котором RБ1 = R Б2 = R; C1 = C2 = C,длительности полупериодов будут одинаковыми и полный период равен

    T = tи1 + tи2 = 2RCℓn (5.14)

    В факторе υ скрыта температурная зависимость длительности генерируемых импульсов, а следовательно, и рабочей частоты. С увеличением температуры возрастает ток ІК0, т. е. фактор υ, длительность импульсов уменьшается, а рабочая частота возрастает.

    Регулировать частоту колебаний мультивибратора, как видно из формул (5.10) и (5.11), можно, изменяя постоянные времени τ1 и τ2 или коэффициент k, т. е. значение напряжения смещения Eсм. Наиболее предпочтительно регулировать частоту изменением емкости конденсаторов С1 и С2, так как при этом не изменяются квазиустановившиеся режимы работы транзисторов. Однако изготовление конденсаторов с переменной емкостью является сложной задачей. Поэтому при необходимости изменять частоту в широком диапазоне используют ступенчатое подключение конденсаторов, разбивая весь диапазон регулирования на поддиапазоны, а внутри каждого поддиапазона регулируют величину напряжения смещения или величину сопротивлений резисторов RБ1 и RБ2. Следует отметить, что при изменении Есм изменяется частота колебания мультивибратора без изменения скважности. При изменении же постоянных времени τ1 и τ2, независимо друг от друга, изменяются и частота, и скважность генерируемых импульсов.

    Корсет для похудения со скидкой
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: