Мультивибраторы

Мультивибратор на транзисторах (транзисторные мультивибраторы)

Мультивибратор собранный по основной схеме представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель построенный на транзисторных ключах-инверторах.

Физические процессы в мультивибраторе

Рассмотрение работы мультивибратора начнем с момента когда транзистор Т2 насыщен, конденсатор С2 разряжается и напряжение на нем приближается к нулю. Напряжением UC2 транзистор Т1 заперт, т.к. левая по схеме обкладка С» непосредственно соединена с базой Т1, а правая оказывается подсоединенной к эмиттеру Т1 через насыщенный транзистор Т2. Когда напряжение UC2 на разряжающемся конденсаторе.

С2 станет примерно равным нулю, транзистор Т1 откроется. При одновременно отпертых транзисторах замыкается цепь положительной обратной связи- в схеме создаются условия для лавинообразного процесса. Отпирание Т1 приводит к уменьшению отрицательного потенциала его коллектора. Т.к. напряжение на С1 не может изменяться мгновенно , то этот положительный скачек напряжения целиком прикладывается между базой и эмиттером Т2, что вызывает уменьшение тока в его цепи.

Вследствии этого потенциал коллектора Т2 становится более отрицательным- отрицательный скачек напряжения через конденсатор С2 передается на базу Т1, что приводит к еще большему отпиранию его и т.д.

Мультивибраторы на логических элементах

Выходным каскадом цифровой интегральной схемы И-НЕ , а также ИЛИ-НЕ является усилитель. Это дает возможность построить на таких элементах мультивибратор, аналогичный мультивибратору на транзисторах. За счет положительной обратной связи в схеме развивается лавинообразный процесс, благодаря чему переход выходного напряжения с одного уровня на другой происходит с большей скоростью.

Физические процессы в мультивибраторе

Когда оба элемента будут находиться в активном режиме , вступит в действие положительная обратная связь за счет которой Uвых2 лавинообразно увеличивается , а Uвых2 аналогично уменьшается. В результате Э1 открывается , а Э2 закрывается. После этого конденсатор С2 начинает заряжаться , а конденсатор С1 быстро разряжается через диод Д2 и выходное сопротивление открытого элемента Э1- наступает второй полупериод , процессы в котором подобны описанным.

Напряжение на выходе каждой микросхемы пропорционально току через резистор R1.2, т.е. экспонеционально уменьшается по мере зарядки конденсатора С1.2.

Недостатки мультивибратора является возможность такого состояния , при котором оба элемента оказываются одновременно закрытыми (например, при медленном нарастании питающего напряжения при включении).

Мультивибраторы на микросхемах операционных усилителей

Возможность построения мультивибратора на интегральной микросхеме операционного усилителя или компаратора обусловлена тем, что напряжение на ее выходе может скачком переходить от положительного к отрицательному, при изменении знака разности входных напряжений. Чтобы получить последовательность прямоугольных импульсов, знак указанной разности должен изменяться периодически в ходе процессов , протекающих непосредственно в самой схеме.

Физические процессы в мультивибраторе

В процессе зарядки конденсатора напряжение на входе (-) может превышать по абсолютной величине напряжение на входе (+), в результате чего напряжение на выходе скачкообразно изменяет знак. Если к примеру U вых = U+ нас, то конденсатор С заряжается до момента времени t1, когда напряжение на нем окажется чуть больше U+ нас. Вслед за этим, как только транзисторы ИМС выходят из насыщения, восстанавливается действие положительной обратной связи. В результате выходное напряжение весьма быстро достигает уровня U- нас. С этого момента конденсатор перезаряжается до тех пор , пока напряжение на нем не станет чуть меньше U- нас, после чего начинается переключение U вых к уровню U+ нас

Синхронизированный мультивибратор

При воздействии переменного напряжения на автоколебательную систему возможен режим , при котором частота генерируемых колебаний изменяется и становится равной или кратной частоте воздействующего напряжения. Такое воздействие называют синхронизацией . Она необходима для строгой временной согласованности работы нескольких генераторов.

Физические процессы в мультивибраторе

Обычно синхроимпульсы вводятся в цепь базы. До их поступления мультивибратор генерирует колебания с периодом Т. Пусть в момент t, когда положительное напряжение на базе транзистора имеет еще большее значение, поступает первый отрицательный синхроимпульс. При этом понизившееся напряжение uб оказывается еще выше уровня отпирания транзистора и состояние схемы сохраняется прежним: транзистор Т1 остается запертым, транзистор Т2 – отпертым, С2 продолжает разряжаться. Аналогично действует и второй синхроимпульс.

Третий, четвертый, пятый и шестой импульсы поступают на базу транзистора Т1, когда он открыт , и поэтому не вызывают опрокидывания схемы. Только в момент t2 под действием седьмого импульса напряжение на базе запертого транзистора Т1 становится ниже нуля и он открывается. Появившийся ток iк1, обуславливает повышение потенциала коллектора Т1. В результате на базу Т2 передается положительный скачек напряжения, уменьшающий ток iк2 и т.д. Таким образом седьмой синхроимпульс вызывает опрокидывание схемы на время t раньше, чем оно наступило бы самостоятельно.