10.4. Транзисторный ждущий мультивибратор (одновибратор)

Схема ЖМВ на транзисторах (рис. 10.9) отличается от схемы ЖМВ на ОУ как по принципу действия, так и топологически и, кроме того, по виду формируемых сигналов. Если генератор на ОУ формирует двухполярные сигналы, то его аналог на транзисторах – однополярные импульсы. Принцип действия транзисторного ЖМВ поясняет рис. 10.10.

Во время паузы между импульсами схема находится в устойчивом состоянии: транзистор VT₁ закрыт, на его коллекторе потенциал практически равен Е_К. Транзистор VT₂ открыт, потенциал на его коллекторе, а значит и выходной сигнал практически равен нулю (точнее, равен ΔU_{КЭ нас} – напряжению между эмиттером и коллектором насыщенного транзистора). Делитель из сопротивлений ивключен между точкой с нулевым потенциалом и источником отрицательного напряжения −Е_Б. Средняя точка делителя, соединенная с базой транзистора VT₁, поэтому также имеет отрицательный потенциал _д, что способствует поддержанию VT₁ в режиме отсечки. Левая обкладка конденсатора С соединена с коллектором VT₁, правая – с базой открытого транзистора VT₂, имеющей нулевой потенциал, поэтому напряжение на конденсаторе С практически равно Е_К.

Рис. 10.9

При подаче на вход схемы (т. е. в базу транзистора VT₁) положительного импульса с амплитудой, превышающей имевшийся в этой точке отрицательный потенциал _д, транзистор VT₁ начинает открываться. Потенциал его коллектора снижается из-за падения напряжения на R_К1, вызванного появившимся коллекторным током I_К1. Соответственно, снижается напряжение на левой обкладке конденсатора. Однако напряжение на конденсаторе мгновенно измениться не может, поэтому потенциал правой обкладки становится отрицательным, что вызывает частичное закрывание транзистора VT₂. В результате закрывания VT₂ потенциал его коллектора растет и делитель оказывается включенным уже не между нулем и минусом, а между плюсом и минусом. Потенциал базы транзистора VT₁ становится устойчиво положительным (и по окончании импульса запуска), поэтому транзистор VT₁ открывается сильнее. В результате в схеме возникает лавинообразный процесс, результатом которого является полное открывание VT₁ и полное закрывание VT₂.

Рис. 10.10

Начинается формирование импульса, амплитуда которого равна потенциалу коллектора VT₂, примерно равному Е_К (точнее, U_вых = Е_К – (I_К0 + + I_дел + I_н)R_К2, где I_К0 – ток неосновных носителей заряда в транзисторе, I_дел – ток через делитель –,I_н – ток нагрузки). Одновременно начинает перезаряжаться конденсатор, который стремится поменять свою полярность на противоположную (теперь его левая обкладка соединена с коллектором открытого транзистора VT₁, т. е. практически с нулем, а правая – с базой закрытого транзистора VT₂). Перезаряд идет по трассе R_Б2–С–открытый VT₁, постоянная времени τ = СR_Б2. Когда в процессе перезаряда напряжение на конденсаторе доходит до нуля, то на базу VT₂ перестает подаваться запирающее транзистор отрицательное напряжение и транзистор VT₂ открывается. Импульс заканчивается, схема самопроизвольно переходит в устойчивое состояние в результате нового лавинообразного процесса, в ходе которого VT₂ полностью открывается, а VT₁ полностью закрывается. Длительность импульса, формируемого транзисторным ЖМВ, составляет τ_и = 0,7СR_Б2. Амплитуда импульса примерно равна Е_К, точнее она равна U_вых = Е_К – (I_К0 + I_дел + I_н)R_К2 – ΔU_{КЭ нас}. При увеличении нагрузки генератора и росте I_н амплитуда импульсов уменьшается.

По окончании импульса процессы в ЖМВ продолжаются. Конденсатор был разряжен, и его заряд происходит по трассе R_К1–С–открытый VT₂ за время 2,3R_К1С. Тот факт, что потенциал коллектора VT₁ не сразу после закрытия транзистора принимает значение ≈ Е_К, в ЖМВ не является недостатком, так как выходной сигнал снимается с коллектора другого транзистора.