5.6.2. Мультивибраторы
Мультивибратором называется релаксационный автогенератор прямоугольных импульсов, представляющий собой двухкаскадный RC усилитель со 100% гальванической ПОС. Мультивибраторы могут выполняться как симметричные устройства.
Типовая схема симметричного мультивибратора приведена на рис.5.19. Параметры схемы подбираются так, что RК1= RК2 = RК, R1= R2 = R, причем R >> RК.
В реальном мультивибраторе не может быть абсолютной симметрии, поэтому в какой то момент времени обязательно один транзистор окажется открытым, а другой – закрытым. Это временно устойчивое состояние. За счет внутренних процессов, через некоторое время (без какого либо внешнего воздействия) произойдет переброс схемы в другое временно устойчивое состояние. Далее процесс периодически повторяется.
Пусть, в момент времени (t = 0) транзистор VТ1 открылся, а транзистор VТ2 закрылся. Для этого момента времени, как будет показано ниже, на конденсаторе С2 будет напряжение ЕК с полярностью, как показано на рис.5.19 (конденсатор зарядился базовым током транзистора VТ2 за предшествующее временно устойчивое состояние, в котором транзистор VТ1 был закрыт), а конденсатор С1 будет полностью разряжен, так как напряжение на коллекторе открытого транзистора стремиться к нулю.
В схеме в момент времени t > 0 начнется процесс заряда конденсатора С1 базовым током открытого транзистора VТ1 и перезаряд конденсатора С2 от источника - ЕК. Эти процессы будут проходить с разными скоростями, так как С1 будет заряжаться через относительно малое сопротивление RК2 и открытый транзистор VТ1, а конденсатор С2 будет перезаряжаться через большое сопротивление R2 и открытый транзистор VТ1. Поскольку R >> RК, то конденсатор С1 быстро зарядится до напряжения источника, в то время как перезаряд конденсатора С2 будет происходить медленно, при этом напряжение на С2 будет приближаться к нулю.
Напряжение на С2 является базовым напряжением транзистора VТ2, и пока оно остается положительным транзистор VТ2 будет закрыт.
В момент времени t = t1 напряжение на С2 станет равным нулю, транзистор VТ2 откроется и в схеме мультивибратора произойдет лавинообразный процесс, в результате которого транзистор VТ2 откроется, а транзистор VТ1 закроется. С этого момента начинается перезаряд конденсатора С1 и заряд конденсатора С2. Процессы повторятся аналогично первому интервалу времени, но цепи заряда и перезаряда конденсаторов будут замкнуты через открытый транзистор VТ2.
Далее процессы в мультивибраторе будут чередоваться, при этом с коллекторных цепей транзисторов могут быть отведены во внешние цепи незатухающие периодические импульсные сигналы.
Времена Т1
и
Т2,
определяющие длительности импульсов
и длительности пауз, определяются из
соотношений
;
.
Стабильность параметров мультивибратора такая же низкая, как и одновибратора.
5.6.3. Принципы построения генераторов линейно изменяющегося напряжения и тока
Практически все
генераторы линейно изменяющегося
напряжения (ГЛИН) и тока основаны на
использовании заряда конденсатора
через резистор. Для того, чтобы нарастание
напряжения на конденсаторе было линейным
должно выполняться условие
const.
Поскольку
,
для формирования линейно изменяющегося
напряжения конденсатор надо заряжать
постоянным током. Кроме того, для
осуществления процессов заряда и разряда
конденсатора необходимо выполнение
коммутации зарядных и разрядных цепей.
Поэтому структурно ГЛИН состоит из двух
частей: токостабилизирующего устройства
и ключевого устройства.
В
качестве ключевых устройств в ГЛИН
используют обычные электронные ключи,
например, на транзисторах. Схемное
исполнение токостабилизирующих устройств
более разнообразно. В зависимости от
используемого типа токостабилизирующих
устройств различают: генераторы с
простой интегрирующей цепью (в настоящее
время практически не используются);
генераторы с токостабилизирующим
двухполюсником и генераторы с
компенсационными схемами.
Рассмотрим принцип построения ГЛИН с компенсационными схемами.
Такой генератор
может быть представлен в виде эквивалентной
схемы (рис.5.21), где последовательно с
источником питания Е,
обеспечивающим заряд конденсатора,
включен дополнительный источник
.
Для такой схемы
.
Очевидно, что, если компенсирующее напряжение изменять по такому же закону, как и напряжение на конденсаторе, то зарядный ток конденсатора будет постоянным.
Генераторы линейно изменяющегося напряжения главным образом используются для развертки в ЭЛТ с электростатическим отклонением луча, а также в аналого-цифровых преобразователях для создания регулируемой временной задержки.
Генераторы линейно изменяющегося тока используются главным образом в ЭЛТ с магнитным отклонением луча для питания отклоняющих катушек.