Період коливань мультивібратора симетричної схеми

Т = 2t_і₁ = 1,4R_ВС_В. (8.21)

Отже, частота генерованих коливань визначається швидкістю перезаряджання конденсаторів С_B₁ та С_В2 які задають час. Амплітуда імпульсу U_т визначається як і для транзисторного ключа:

U_т = Е_С – І_С₀R_С – U_СЕ_нас ≈ Е_С. (8.22)

Визначимо тривалість фронту імпульсу з урахуванням сталої часу перехідного процесу в транзисторі (див. рівність (8.7)) і сталої часу колекторного кола

t_ф = Th₂₁_Е + С_СR_С, (8.23)

де С_С– ємність колектора.

Тривалість зрізу залежить від часу заряджання конденсатора

t₃ ≈ 3С_ВR_С. (8.24)

Від того, що ємність конденсатора, що задає час, звичайно велика і завжди виконується нерівність С_В >> С_С, t₃>>t_ф. Зменшити тривалість фронтів колекторних імпульсів можна без застосування додаткових елементів, але із застосуванням резисторів R_С менших номіналів. При цьому збільшується швидкість зростання напруги на колекторах транзисторів (збільшується крутизна фронтів). Зменшення опору резисторів R_С₁ та R_С2 призводить до збільшення струму, що протікає через мультивібратор, а отже, до збільшення розсіюваної ним потужності.

В практичні схеми мультивібраторів в інтегральному виконанні з колекторно–базовими зв'язками впроваджують додаткові елементи корекції форми імпульсів. Схема мультивібраторів в інтегральному виконанні (мікросхема 119ГГ1А) зображена на рис. 8.15, а. Навісні дискретні конденсатори С1 та С2 RС–кола, що задає час, під'єднують до зовнішніх виводів 6 –13 та 4 – 9 мікросхеми (рис. 8.15, б).

Для отримання близької до прямокутної форми імпульсів введені діоди VD1 та VD3, що роблять відсічку. В цьому випадку конденсатор С1 (при цьому транзистор VT1 закритий) заряджається через резистор R₃₁, бо більше за і діод VD1 закритий. При насиченні конденсатор розряджається через транзистор VT1 і відкритий В цей інтервал часу діод VD1. Еквівалентний опір колекторного навантаження зменшується:

R_Секв = R_С₁ С₃₁ /(R_С₁ + R₃₁).

Кола VD2, R1, R2, R3 і VD4, R4, R5, R6 служать для забезпечення ненасиченого режиму транзисторів за принципом транзисторного ключа з нелінійним негативним зворотним зв'язком (див. рис. 8.9, б),цим досягається висока швидкодія мультивібраторів в інтегральному виконанні.

Мультивібратори на операційних підсилювачах. Для побудови автогенераторних пристроїв з прямокутною формою генерованих коливань необхідно скористатися компараторним ввімкненням операційного підсилювача з позитивним зворотним зв'язком (п. 8.3). Основою мультивібратора (рис. 8.16, а) є компараторний пороговий вузол на операційному підсилювачі з пороговою характеристикою, поданою на рис. 8.5, в. Режим автоколивань в схемі забезпечується позитивним зворотним зв'язком, що охоплює операційний підсилювач з його виходу на неінвертуючий вхід за допомогою подільника напруги на резисторах R1, R2. Коло, що задає час і складається з конденсатора С та резистора R і забезпечує процес перемикання схеми з одного тимчасово стійкого стану в другий, ввімкнене між виходом ОП та інвертуючим входом в коло негативного зворотного зв'язку. Для нормальної роботи мультивібратора позитивний зворотний зв'язок має бути сильнішим.

Рис. 8.15

Суть перебігу процесів у мультивібраторі полягає в слідуючому. Припустимо, що в інтервалі часу від t = 0 до t = t₁ рівень напруги на виході операційного підсилювача U_вих = ≈ . Тоді напруга на неінвертуючому вході також позитивна і стала: , де β = R₁/(R₁ + R₂), а напруга на інвертуючому вході, яка дорівнює напрузі на конденсаторі ( ), експоненційно збільшується, прагнучи до асимптотичного рівня внаслідок заряджання конденсатора через резистор R. В момент часу , і операційний підсилювач входить у підсилювальний режим. Після цього вихідна напруга зменшується, а отже, зменшується, через подільник R1, R2 напруга , що викликає подальше зменшення вихідної напруги і т. д.

Такий лавиноподібний регенеративний процес закінчується тим, що U_вихстрибкоподібно досягає рівня = –Е_С, а (відбувається перемикання ОП в протилежний стан).

Рис. 8.16

Тепер конденсатор С розряджається через резистор R та вихід ОП, і напруга на інвертуючому вході зменшується з тією самою сталою часу τ = RС, що й при заряджанні конденсатора, прагнучи до асимптотичного рівня . В момент t = t₂, коли при перезаряджанні напруга на конденсаторі (вході, що інвертує) зрівняється з напругою на неінвертуючому вході, знов відбувається перемикання ОП. Цим завершується формування негативного імпульсу вихідної напруги тривалістю . в подальшому процеси повторюються із заданою періодичністю. При цьому шпаруватість імпульсної напруги дорівнює двом. Період коливань імпульсної напруги симетричного мультивібратора за рівності тривалостей підтримування високого й низького рівнів напруги

(8.25)

Частота слідування імпульсів

F = 1/T = 1/2t_і. (8.26)

Рис. 8.17

Інтервал часу t_і можна визначити, наприклад, через інтервал часу , протягом якого відбувається перезаряджання конденсатора С через резистор R в колі з напругою від до (рис. 8.16, б). Напруга перезаряджання конденсатора