69. Класифікація та призначення генераторів імпульсних сигналів. Загальні відомості про автоколивальні мультивібратори, їх основні параметри і характеристики.

Генераторами електричних сигналів називають релаксаційні схеми, на виході яких виникає періодично-повторюваний сигнал певної форми. За формою сигналу виділяють генератори гармонічних сигналів і негармонічних (генератори імпульсів прямокутної, трикутної та ін. форми). Якщо схема, при ввімкненні живлення, автоматично переходить в релаксаційний режим роботи, то такі генератори називають автоколивними. Якщо для запуску схеми використовується початковий імпульс з іншої керуючої схеми, то такі генератори потребують зовнішньої синхронізації і їх ще називають загальмованими (типовий приклад – загальмований мультивібратор).

У мови виникнення автоколивань в системі можна вивести при розгляді схеми підсилювача зі зворотним зв’язком. Взагалі-то, генеруючим пристроєм, як правило, є двокаскадний підсилювач, охоплений 100%-ним додатнім зворотним зв’язком за змінною складовою сигналу.

Коефіцієнт передачі підсилювача визначається відношенням до і в частотному діапазоні може бути представлене в комплексному вигляді

Коефіцієнт зворотного зв’язку аналогічно визначається відношенням частоти напруги, що надається на вхід до напруги, яка знімається з виходу основного підсилювача:

та - амплітудні значення; - зсув фаз між вихідним та вхідним сигналом відповідно схеми основного підсилювача та ланки зворотного зв’язку.

Загальний коефіцієнт передачі за зворотнім зв’язком визначається:

;

Якщо знаменник останнього виразу →0, то коефіцієнт підсилення такого каскаду → . Це означає, що схема входить в режим самозбудження. Такі умови виконуються, якщо величина

З останнього виразу випливають 2 умови самозбудження каскаду із зворотним зв’язком при яких реалізується генеруючий режим роботи цього каскаду.

1. Умова балансу амплітуд

2. Умова балансу фаз

; n=1,2,3…

Для реалізації цих умов використовуються фазоповертаючі ланки з індуктивними або ємнісними елементами.

70. Мультивібратори на біполярних і польових транзисторах. Симетричні мультивібратори в інтегральному виконанні.

При проектуванні мультивібраторів як елементна база використають біполярні, польові й одноперехідні транзистори, а також аналогові й цифрові інтегральні мікросхеми. Останніми найчастіше є операційні підсилювачі й логічні елементи. Напівпровідникові прилади в мультивібраторах працюють у ключовому режимі.

При роботі мультивібратора в режимі автоколивань виробляються періодично повторювані імпульси прямокутної форми. Частота генеруючих імпульсів визначається параметрами часозадаючого ланцюга, властивостями схеми й режимом її живлення. На частоту автоколивань впливає підключене навантаження. Звичайно мультивібратор застосовується як генератор імпульсів великої тривалості, які потім використаються для формування імпульсів необхідної тривалості й амплітуди.

Таким чином, мультивібратори, що працюють в автоколивальному режимі, застосовуються найчастіше як задаючих генератори. Тому до них пред'являються вимоги високої стабільності частоти, що, однак, може бути досягнуто тільки застосуванням спеціальних заходів щодо стабілізації частоти періодичної послідовності імпульсів. Звичайно відносна нестабільність частоти при впливі різних дестабілізуючих факторів становить кілька відсотків.

Мультивібратори можуть також працювати в чекаючому режимі, і режимі синхронізації.

У чекаючому режимі мультивібратор має один стан стійкої рівноваги. При впливі імпульсу, що запускає, мультивібратор виробляє один прямокутний імпульс, після чого вертається в стан стійкої рівноваги. Вимоги, які ставляться до чекаючих мультивібраторів, аналогічні вимогам до тригерів.

У режимі синхронізації на мультивібратор впливає зовнішня періодична напруга часто синусоїдальної форми. При цьому частота періодичної послідовності прямокутних імпульсів, які генеруються мультивібратором, дорівнює або цілому числу раз менше частоти синхронізуючої напруги. При знятті синхронізуючої напруги мультивібратор продовжує працювати в автоколивальному режимі.

Мультивібратори на біполярних транзисторах

Мультивібратори на біполярних транзисторах найбільше часто виконують за симетричною схемою з колекторно-базовими зв'язками (рис. 1,а). Як і для тригера, симетричність означає ідентичність симетрично розташованих елементів, тобто R_K1=R_K2, R_Б1=R_Б2, С_Б1=С_Б2, параметри транзисторів однакові. Як видно з рисунка, мультивібратор складається із двох підсилювальних каскадів з ОЕ, вихідна напруга кожного з яких подається на вхід іншого. У схемі мультивібратора використані транзистори р-п-р-типа.

При приєднанні схеми до джерела живлення Е_к обидва транзистора пропускають колекторні точки (їхні робітники точки перебувають в активній області), оскільки на бази через резистори R_Б1 і R_Б2 подається негативний зсув. Однак такий стан схеми нестійкий. Через наявність у схемі позитивного зворотного зв'язка виконується умова βК_у>1 і двухкаскадний підсилювач самозбуджується. Починається процес регенерації - швидке збільшення струму одного транзистора й зменшення струму іншого транзистора.