11. Яким процесом визначається час перебування одного з транзисторів (наприклад, vt1) в закритому стані? Оцініть цей час.

Перебування одного з транзисторів (у даному випадку VT1) визначається лавиноподібним процесом зменшення коллекторного струму I_K1, що власне і спричинює повне запирання транзистора. Так, наприклад, якщо з якоїсь причини струм першого транзистора I_K1 зменшиться, то це спричинить збільшення напруги U_K1 на його колекторі. Стрибок напруги пройде через ємність C₁ на базу другого транзистора і призведе до збільшення цього колекторного струму I_K2 і зменшення колекторної напруги U_K2. Підсилений стрибок напруги U_K2 через ємність C₂ потрапить на базу транзистора VT1 і призведе до подальшого зменшення струму I_K1.

Для оцінки часу знаходження транзистора VT1 у закритому стані скористаємося цим виразом: . При цьому напругу U_C2(0) слід вважати рівною , бо за час 
перезарядження ємність C₂ повинна встигнути відновити свій заряд і зарядитися до повної напруги джерела живлення E. Отже:

.

інтервал часу може бути визначений з умови U_Б1( ) = 0. Це дає:

.

12. Як працював би мультивібратор, якби верхні кінці резисторів R_Б1та R_Б2 були підключені не до джерела напруги Е, а до джерела більш високої позитивної напруги? Як би це відбилось на періоді коливань?

Оскільки для того, щоб транзистор VT1, наприклад, дійсно знаходився у стані насичення необхідне виконання умови: . Оскільки , а , то зі збільшенням значення E збільшаться пропорційно відповідно значення та . Умова насичення буде виконуватися. Але в той же час повинна справджуватись умова . Щодо періоду коливань, то вони збільшаться, адже конденсаторам доведеться заряджатися до більшої напруги, а отже процес зарядки-розрядки буде займати більше часу.

13. Чому передній фронт імпульсів колекторної напруги має закруглену форму, тоді як задній фронт різкий?

Після запирання транзистора VT2 починається відновлення заряду на ємності C₂. Струм через неї потече в зворотному напрямку через R_K2 і емітерно- базовий перехід транзистора VT1, який щойно відкрився. Цей процес буде тривати зі сталою часу і закінчиться тим, що напруга на C₂ досягне значення E (спадом напруги на відкритому емітерно- базовому переході U_Б1 нехтуємо). Проте, поки цей процес триватиме, через R_K2 буде протікати струм і напруга на колекторі VT2 буде залишатися дещо нижчою від E. Тому передній фронт імпульсу напруги U_K2 виявляється заокругленим і напруга U_K2 встановиться рівною E лише тоді, коли мине час порядку .

14. Чим можна пояснити невеликий позитивний заряд напруги uб, який з’являється в момент відкривання транзистора? Чим визначається тривалість цього викиду?

Одночасно з процесом, описаним в питанні 13, при протіканні струму, що заряджає ємність C₂ через базово-емітерний перехід VT1, на останньому буде створюватися невеликий позитивний імпульс напруги , який викличе невеличке додаткове збільшення струму I_K1 і короткочасне зменшення напруги U_K1. Щодо тривалості, то, по ідеї, вона визначається об’ємною ємністю переходу база-емітер транзистора і силою струму, що протікав. Але точно сказати не можу.

15. Чи зможе мультивібратор працювати, якщо не буде виконуватись умова насичення відкритого транзистора?

Не буде. В крайньому разі як мультивібратор. Це будуть імпульси дивної форми, далекої від прямокутних. Але впевнено нічого сказати не можна. По ходу, якщо подивитися на графіки імпульсів, в них зникне ділянка рівномірної напруги і буде лише повільний підйом напруги і різке падіння не доходячи до напруги живлення. Але хз.

16. Чому в мультивібраторі не вдіється одержати імпульси з високою шпаруватістю?

Важко отримати мультивібратор, у якого б напівперіоди сильно відрізнялися один від одного, бо відповідна ємність не буде встигати відновлювати свій заряд за коротший напівперіод. Найкраще мультивібратор працює, якщо напівперіоди однакові (режим меандру).

17. Чому у мультивібраторах не рекомендується брати великий запас для виконання умови насичення транзистора?

R_k * β > R_б Запас рекомендується брати не більше 1,5÷2. При більшому запасі відкритий транзистор буде знаходитися у стані глибокого насичення і при закривання буде надто довго виходити з цього стану. А це призведе до затримки лавиноподібного процесу і затягне тривалість фронтів імпульсів.

18. Чи можна вдосконалити мультивібратор, щоб і передній і задній фронти генерованих ним імпульсів були різкими?

Для покращення форми імпульсів та її наближення до прямокутної застосовують деякі вдосконалені схеми мультивібраторів.

а) мультивібратор з фіксуючими діодами

В цій схемі завдяки діодам, приєднаним до колекторів транзисторів зростання колекторної напруги обмежується фіксуючою напругою +E_Ф. При перевищенні колекторною напругою U_K1 або U_K2 рівня Е_Ф відповідний діод відривається і зростання колекторної напруги припиняється. Закруглення фронту стає менш помітним, але амплітуда генерованих імпульсів зменшується і визначається тепер вже не Е_К, а Е_Ф, яка менша за Е_К.

б) мультивібратор з комутуючими діодами

Особливістю схеми такого мультивібратора є те, що в ньому, з метою покращення форми генерованих імпульсів, у кола колекторів під’єднані діоди D₁ та D₂ і опори R_C1 та R_C2. Коли транзистор VT1 закритий, то струм, що перезаряджає ємність C₂ і утримує його в закритому стані, іде від джерела +Е_К через опір R_Б2, ємність С₂, діод D₂ і відкритий транзистор VT2.

Коли ж транзистор VT2 закривається, напруга на його колекторі стає одразу ж більшою, ніж напруга в точці “а”, і діод D₂ закривається. Струм, що відновлює заряд ємності C₂, протікає тепер через R_C2, ємність C₂ і базово-емітерний перехід відкритого транзистора VT1. Цей стум обминає опір R_K2 (бо діод D₂ закритий) і тому в момент закривання транзистора VT2 напруга на його колекторі відразу зростає до рівня +E_K, а, отже, імпульси, що утворюються на колекторах транзисторів, будуть прямокутними з різкими фронтами.

в) мультивібратор з повторюючим транзистором


Для одержання імпульсів гарної прямокутної форми паралельно до входу одного з транзисторів мультивібратора (наприклад, VT2) підключається ще один транзистор VT3. Він буде відкриватися і закриватися одночасно з VT2. Але оскільки до його колектора не під’єднана ємність (хіба що тільки паразитна), то обидва фронти імпульсу U_K3 будуть досить різкими.
Діод D ставиться для того, щоб зменшити опір відкритих базово-емітерних переходів VT2 та VT3 і зменшити таким чином позитивний викид базової і негативний викид колекторної напруги в момент відкривання цих транзисторів

Очікуючий мультивібратор з емітерним зв’язком

19. Чому в очікувальному мультивібраторі з емітерним зв’язком передній фронт вихідного імпульсу різкий, а не закруглений як у звичайного мультивібратора з емітерно-базовими зв’язками?

При подачі на вхід негативного пускового імпульсу достатньої величини цей імпульс пересилює утримуючу дію напруги URE , і VT1 відкривається. Напруга на його колекторі стрибком підвищується (стає менш негативною). Цей позитивний стрибок передається через ємність C на базу транзистора VT2 і закриває його. Напруга на виході стрибком досягає значення _(−E). Але поволі через опір RБ , ємність С , відкритий транзистор VT1 і опір RE ємність C перезаряджується від джерела (−E). Напруга на базі VT2 стає все менш позитивною і нарешті через час сумірний зі сталою часу RБС , коли базово-емітерна напруга VT2 проходить через нуль, цей транзистор відкривається, і схема повертається у вихідний стан.

20. Чим визначається проміжок часу після закінчення вихідного імпульсу, коли очікувальний мультивібратор з емітерним зв’язком стане знову придатним для спрацювання від наступного пускового імпульсу?

Час перебування першого транзистора у закритому стані визначається сталою часу кола R_б2 * С₂. θ = 0,7 * R_б2 * С₂ Після цього другий транзистор закривається і залишається закритим до наступного пускового імпульсу.