Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра “Электропривод и автоматизация промышленных установок”

Мультивибраторы

Лабораторная работа № 3

по курсу

“Физические основы информационной электроники”

для студентов очного обучения специальностей 1804, 1807,1808

Нижний Новгород

2002

Составитель В. В. Ваняев

УДК 621.38

Мультивибраторы: Лабораторная работа № 3 по курсу “Физические основы информационной электроники” для студентов очного обучения специальности 1804,1807,1808/ НГТУ; Сост. В. В. Ваняев Н. Новгород, 2002. - 19 с.

Даны методические указания по изучению принципа действия автоколебательных и ждущих мультивибраторов на основе транзисторов, операционных усилителей и логических элементов.

Научный редактор С.В.Хватов

Редактор И.И.Морозова

Подп. к печ. 25.04.02. Формат 6084¹/16. Бумага газетная. Печать

офсетная. Печ.л. 1,25. Уч.-изд.л. 1,1. Тираж 300 экз. Заказ 385. _________________________

Нижегородский государственный технический университет.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

 Нижегородский государственный

технический университет, 2002

Введение

Мультивибраторы относятся к классу устройств импульсной техники, используемых в качестве задающих устройств в различных системах импульсного и цифрового действия. Целью работы является изучение принципа действия, устройства и свойств мультивибраторов, построенных на различной элементной базе.

1. Элементы теории мультивибраторов

М ультивибраторами называют генераторы импульсов прямоугольной формы. Они представляют собой широкополосные усилители с широкополосной положительной обратной связью (ОС), имеющие в петле ОС элементы, накапливающие энергию. Мультивибраторы разделяются на автоколебательные (далее просто мультивибраторы) и ждущие (одновибраторы). Первые работают в автоколебательном режиме без подачи входного сигнала. Вторые генерируют импульсы только при подаче входного сигнала, т.е. работают в ждущем режиме. Мультивибраторы и одновибраторы могут быть выполнены по различным схемам и на различной элементной базе: транзисторах, логических ИМС, операционных усилителях.

1.1. Мультивибраторы

1.1.1. Мультивибраторы на биполярных транзисторах

Мультивибраторы на биполярных транзисторах выполняют обычно по схеме, приведенной на рис. 1,а, в которой времязадающие R-C цепи R1C1, R2C2 питаются в общем случае от отдельного источника E_Б.

Рассмотрим работу устройства, начиная с момента времени t₁ (рис.2), когда транзистор VT1 закрыт (режим отсечки), а VT2 открыт (обычно режим насыщения). Полярность конденсаторов C1 и C2 показана на рисунке. Закрытое состояние VT1 поддерживается напряжением конденсатора C2, прикладываемым в запирающем направлении к эмиттерному переходу VT1 через открытый транзистор VT2. Транзистор VT2 открыт за счет двух составляющих базового тока, протекающих по цепям: +E_К - R_K1 - C1 - Б2 - Э2 - общая точка (ОТ); +E_Б - R1 - Б2 - Э2 - ОТ. Спустя интервал времени ₁  (34)R_K1C1 с момента переключения VT2 в открытое состояние первая (переменная) составляющая его базового тока становится практически равной нулю и транзистор остается открытым за счет в торой (постоянной) составляющей базового тока. Напряжения на конденсаторе C1 и коллекторе VT1 при этом принимают значения (при U_Б<<E_K, U_Б - напряжение эмиттерного перехода транзистора в открытом состоянии)

U_С1=U_К1=Е_К – R_К1I_К01,

где I_К01 - обратный ток коллекторного перехода VT1.

Когда VT2 открыт конденсатор C2 перезаряжается током, протекающим по цепи +E_Б - R2 - С2 - К2 - Э2 - ОТ, а также обратным током коллекторного перехода VT1 с постоянной времени ₂  R2С2 >> ₁. При этом потенциал базы VT1 повышается, в момент времени t₂ достигает значения U_Б1  0,65 В. Начиная с этого момента VT1 начинает отпираться, а VT2 запираться напряжением конденсатора С1. Запирание VT2 ведет к увеличению базового тока VT1 по цепям: +E_К - R_K2 - C2 - Б1 - Э1- ОТ; +E_Б - R2 - Б1 - Э1 - ОТ и еще большему его отпиранию и запиранию VT2. Процесс развивается лавинообразно и завершается полным отпиранием VT1 и запиранием VT2. Далее работа устройства повторяется.

Из приведенного описания работы устройства и эквивалентной схемы перезарядки времязадающего конденсатора (рис. 1,б) следует

, (1.1)

. (1.2)

Подставляя в (1.1) и (1.2) значения u_С1 = u_С2  0, можно определить длительности интервалов импульса t_И и паузы t_П , а также периода Т и скважности q выходного напряжения мультивибратора

,

,

.

При условии R₁, R₂ >>R_K, Е_K>>R_БI_K0

,

,

,

.

Таким образом, параметры генерируемых импульсов можно регулировать путем изменения параметров времязадающих цепей и напряжения Е_Б.