2.2. Автоколебательный мультивибратор.

Схема автоколебательного мультивибратора с дифференцирующими время задающими цепями на инверторах - элементах И-НЕ - приведена на рис. 3.

Рис.3. Автоколебательный мультивибратор с дифференцирующими времязадающими цепями

Если элемент Э1 закрыт, Э2 открыт, то при этом конденсатор С2 заряжается выходным током элемента Э1 , протекающим через резистор R2 , напряжение U_вх2 положительно и велико .Оно поддерживает в открытом состоянии элемент Э2. напряжение на конденсаторе С1 близко к нулю, этот конденсатор быстро разряжается в рассматриваемом интервале времени через выходное сопротивление элемента Э2 и резистор R1. Напряжение U_вх1 низкое и поддерживает элемент Э1 в закрытом состоянии. По мере заряда С2 убывает зарядный ток и уменьшается напряжение U_вх2 на R2 ; в момент достижения напряжением U_вх2 порогового уровня U_пор начинает запираться элемент Э2 и возрастать напряжение U_вых2. Рост U_вых2 передается через конденсатор С1 на вход элемента Э1, последний отпирается и развивается регенеративный процесс изменения токов и напряжений, завершающийся полным запиранием элемента Э2 и отпиранием Э1 - перехода мультивибратора во второе квазиустойчивое состояние. Теперь будет заряжаться конденсатор С1 через резистор R1 и выходное сопротивление элемента Э2 и вместе с тем будет разряжаться конденсатор С2 через выходное сопротивление элемента Э1 и резистор R2 .

Таким образом, в мультивибраторе имеет место автоколебательный режим. Период автоколебаний равен сумме интервалов квазиравновесия:

Т= t_n1 + t_n2 , , с учетом R1=R2=R; C1=C2=C ,

где R_вых1 -выходное сопротивление закрытого элемента.

Недостатком данной схемы является возможный срыв автоколебаний, когда оба элемента Э1 и Э2 закрыты. Это явление можно устранить, подав на вход Э1 или Э2 положительное смещение.

Если на выходе мультивибратора включить логический элемент И, то положительное смещение на входе Э1 или Э2 создается автоматически. Это автоматическое смещение подается на вход Э1 или Э2 когда на выходах Э1 и Э2 уровни напряжения высокие, и становится равным нулю, когда мультивибратор работает нормально (один элемент закрыт, и его U_вых высокое, а другой открыт, и его U_вых низкое).

Это достигается в схеме рис.4. Элемент И на выходе реализован с помощью двух элементов И-НЕ : Э3 и Э4 . При у₁ =1 , у₂ =1 имеем у₃ = 0 , у₄ = 1, и на вход Э2 поступает высокий уровень напряжения, который приводит к отпиранию Э2 и возникновению режима автоколебаний. Если на один из входов Э3 поступает сигнал 0, то у₃ = 1, у₄ = 0 , т.е. резистор R2 как бы заземлен, и мультивибратор работает в нормальном режиме.

Рис.4. Автоколебательный мультивибратор с защитой от закрытия элементов Э1 и Э2

3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ

3.1. Лабораторный стенд мультивибраторов типа ЭС8А.

3.2. Электронный осциллограф.

Стенд ЭС8А сконструирован в виде настольного переносного прибора. Все ручки и органы регулирования и управления, а также измерительные приборы расположены на передней панели .

На фальшпанели стенда и накладывающихся на нее панелях схем нанесены соответствующие надписи и схемы входных и выходных цепей и цепей нагрузки.

На фальшпанели устанавливаются сменные панели исследуемых схем мультивибраторов .

4 . ЗАДАНИЕ НА ИССЛЕДОВАНИЕ

4.1. Исследование схем автогенераторного мультивибратора на логических интегральных схемах типа И-НЕ :

а) определение параметров импульсов в характерных точках схемы;

б) исследование влияния параметров элементов времязадающей цепи и нагрузки на параметры выходных импульсов мультивибраторов .

4.2. Исследование схем ждущего мультивибратора на логических ИМС типа И-НЕ :

а) определение параметров импульсов в характерных точках схемы;

б) исследование влияния параметров элементов времязадающей цепи и нагрузки на параметры выходных импульсов мультивибраторов .

5 . ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1. Исследование схем автоколебательного мультивибратора на ИМС. На передней панели стенда установить сменную панель 5 и закрепить ее двумя невыпадающими винтами.

5.1.1. Для исследования верхней схемы панели 5 переключатель В2 группы “Выход . Нагрузка” установить в положение 1 .

Установить минимальное значение R4 (крайнее левое положение).

С помощью осциллографа снять и зарисовать в масштабе напряжения и времени импульсы в точках 4 , 5 , 8 и на выходе (в точке 10). То же самое проделать для среднего и максимального (крайнее правое положение ручки) сопротивления R4.

Для каждой осциллограммы (кроме точки 4) определить параметры импульсов:

U _m -амплитуду импульса ;

t_u - длительность импульса ;

t_n- длительность паузы ;

t_ф- длительность фронта ;

T - период следования импульсов ;

F-частоту следования импульсов.

Все результаты исследования свести в таблицу.

Параметр импульса	R4min			R4cp			R4max
	т.5	т.8	т.10	т.5	т.8	т.10	т.5	т.8	т.10
U m, B
tu, мс
tn, мс
tф, мс
T, мс
F, Гц

5.1.2. Для исследования нижней схемы панели 5 переключатель В2 установить и положение 2.

Для трех положений сопротивления R5 : минимального, среднего и максимального - снять осциллограммы в точках 6, 7 и на выходе (точка 10) мультивибратора. Зарисовать все осциллограммы в масштабе напряжения и времени. Значения параметров импульсов в точках 7, 10 занести в таблицу, аналогичную вышеприведенной.

5.1.3. Исследовать влияние нагрузки на параметры выходного

напряжения.

Для этого необходимо:

а) переключатель ВЗ группы "Нагрузка" установить в положение 1 и, изменяя R_g, просмотреть на экране осциллографа, вход которого подключить к гнезду 11 "Выход", форму напряжения на нагрузке; б) переключатель В3 группы "Нагрузка" установить в положение 2 и, изменяя R_g, пересмотреть на экране осциллографа, вход которого подключен к гнезду 12 "Выход", форму напряжения на нагрузке. Этот пункт необходимо выполнить для двух значений С11 с помощью переключателя В4 группы "Нагрузка".

5.2. Исследование схем заторможенного (ждущего) мультивибратора на ИМС. На передней панели лабораторного стенда установить смежную панель 6, закрепив ее двумя невыпадающими винтами.

С выхода генератора импульсов (одно из гнезд "Вых.ген.") соединительным шнуром подать запускающие прямоугольные импульсы положительной полярности через гнездо 2 (или 1) во входные цепи ждущих мультивибраторов. Соответствующими органами управления в группе "Генератор" установить такие значения амплитуды, длительности, частоты следования, а также форму выходных импульсов генератора, при которых в контрольных точках ждущих мультивибраторов импульсы имеют наилучшую форму (это примерно среднее положение органов управления генератора). Проконтролировать осциллографом сигнал в точке 1.

5.2.1. Для исследования верхней схемы ждущего мультивибратора переключатель В2 группы "Выход, нагрузка" установить в положение 1, переключатель ВЗ отключить. Для двух положений переменного сопротивления R1 (среднего и максимального) осциллографом снять импульсы в точках 8-10. Для всех импульсов определить параметры в соответствии с таблицей подп. 5.1.1.

5.2.2. Для исследования нижней схемы ждущего мультивибратора переключатель В2 установить в положение 2. Снять осциллограммы в контрольных точках 5 - 7, 10 аналогично подп. 5.2.1. Привести все осциллограммы в соответствующем масштабе.

5.2.3. Исследовать влияние нагрузки на параметры выходного напряжения. Опыт проделать аналогично п. 5.1.3.