3. Одновибратор

На рис.3 представлена схема одновибратора с коллекторной связью. В схеме используются два источника питания: Е_к и Е_см.

Одновибратор имеет одно устойчивое состояние, в котором транзистор VТ₂, имеющий отрицательный потенциал на базе, открыт и напряжение на его коллекторе близко к нулю. Транзистор VТ₁ заперт напряжением базового смещения Е_см. Такое состояние схемы может сохраняться неопределенно долго.

На рис.4 приведена диаграмма напряжений, поясняющая работу одновибратора. Начало диаграммы соответствует описанному устойчивому состоянию, когда транзистор VТ₂ открыт и u_к2 мало, а транзистор VТ₁ закрыт и напряжение u_к1 имеет величину, соизмеримую с Е_к (см. рис.4, б, в.)

В момент времени t₁ на вход схемы подается запускающий импульс положительной полярности u_вх (рис.4, а). Он снижает по абсолютной величине напряжение на коллекторе транзистора VТ₁. Изменение коллекторного напряжения транзистора VТ₁ через конденсатор С₁ передается на базу транзистора VТ₂. Последний начинает закрываться, и напряжение на его коллекторе растет по абсолютной величине. Изменение напряжения u_к2 передается на базу транзистора VТ₁ и в свою очередь способствует его открыванию. Возникает лавинообразный процесс, в результате которого схема опрокидывается: транзистор VТ₁ открывается, VТ₂ закрывается.

Это новое состояние схемы сохраняется некоторое время и после окончания запускающего импульса, так как конденсатор С₁, ранее заряженный до напряжения Е_к с полярностью, указанной на рис.3, теперь начинает перезаряжаться в пределе до величины Е_к +I_к02R_б2, но уже с другой полярностью. Ток перезаряда i₁, протекая через сопротивление резистора R_б2, вызывает на нем падение напряжения, достаточное для запирания транзистора VТ₂ (рис.4, г, д).

В то же время напряжение на коллекторе закрытого транзистора VТ₂ близко к Е_к. С помощью резистора R₂ это напряжение подается на базу транзистора VТ₁ и удерживает его в открытом и насыщенном состоянии вопреки действию напряжения Е_см.

Время, в течении которого сохраняется новое состояние, т.е. длительность t_и импульса u_вых на выходе одновибратора, определяется процессом перезаряда конденсатора С₁. Постоянная времени цепи перезаряда (сопротивлением открытого транзистора VТ₁ можно пренебречь)

По мере перезаряда конденсатора С₁ падает величина тока i₁ и наступает момент, когда i₁R_б2=Е_см. Потенциал базы транзистора VТ₂ становится нулевым и далее отрицательным. Транзистор VТ₂ приоткрывается, напряжение на его коллекторе увеличивается. Это изменение напряжения поступает в цепь базы насыщенного транзистора VT1 и переводит его из режима насыщения в нормальный активный режим. С этого момента и начинается лавинообразный процесс опрокидывания схемы, в результате которого одновибратор возвращается к устойчивому исходному состоянию.

Напряжение на коллекторе VТ₁ нарастает сравнительно медленно (рис.4, б), поскольку одновременно происходит заряд конденсатора С₁ (через резистор R_к1 и базу открытого транзистора VТ₂). Данный этап работы одновибратора носит название времени восстановления t_в. В это время схема еще не готова к приему следующего запускающего импульса. Сумма времен t_и+t_в образуют минимальный допустимый период Т_мин следования запускающих импульсов.

Время фронта t_ф1 выходного импульса определяется в основном процессом заряда конденсатора С₂ при запирании транзистора VТ₂.

Таким образом, особенностью одновибратора является независимость в некоторых пределах параметров выходного импульса схемы от запускающего сигнала. Поэтому одновибратор применяется для формирования импульсов напряжения заданной амплитуды и длительности.