3. Одновибратор.

Мультивибраторы являются генераторами незатухающих колебаний, так как запирающее напряжение между базой и эмиттером транзисторов, уменьшаясь, достигает уровня отпирания и мультивибратор периодически переходит из одного квазиустойчивого состояния в другое. Чтобы перевести мультивибратор в режим генерирования одиночных импульсов, необходимо одно из квазиустойчивых состояний сделать устойчивым, подав запирающее напряжение между базой и эмиттером одного из транзисторов. Такой «заторможенный» мультивибратор называется одновибратором или ждущим мультивибратором.

Рассмотрим работу одновибратора, схема которого приведена на рис. 3.

Он представляет собой два усилителя, транзисторы которых включены по схеме с общим эмиттером. Транзистор , его нагрузочное сопротивлениеи резистор, подключенный в цепь базы, образуют первый каскад, а транзистор, резистор– второй каскад. В исходном состоянии, когда подано напряжение писания, транзистор открыт, т.к. на его базу через резистор,

рис. 3.

подается отрицательное напряжение от источника . При правильном выборе величины, транзистор, сразу же после включения переходит в насыщение. И хотя коллекторное напряжениеотрицательно, однако его величина оказывается недостаточной для открытия транзистораи он находится в запертом состоянии.

Итак, после подачи напряжения питания в схеме установятся исходное состояние, которое характеризуется тем, что транзистор открыт (), а транзисторзакрыт (т.е.). В таком состоянии мультивибратор может находиться сколь угодно долго. Перевести в другое состояние схему может только внешний импульс. Импульс должен быть положительным, если он подается на базу открытого транзистора, или отрицательным, если подается на базу закрытого транзистора.

В описанном исходном состоянии конденсатор заряжается через резистори открытый переход база-эмиттер транзистора практически до напряжения источника питания. Если измерить напряжениеотносительно коллектора транзистора, то оно окажется положительным.

На рис. 4 приводятся диаграммы напряжений в схеме. Участок на временной оси от 0 и до момента прихода входного сигнала соответствует исходному состоянию. Напряжениена коллекторе транзисторапочти равно напряжению источника, а на коллекторе транзистора.

Рис.4

Подадим в момент времени на вход одновибратора положительный импульс с амплитудой, превосходящей отрицательное напряжение на базе транзистора. Под воздействием этого сигнала транзисторначинает запираться. Повышается его коллекторное напряжение. Этот рост напряжения сопровождается отпиранием транзистора, при этом напряжение на его коллекторепонижается. Напряжение на базе транзистора, равное сумме напряжений на конденсаторе() и коллекторе, становится положительным, вызывая запирание транзистора.

В этом проявляется действие положительной обратной связи в схеме. В результате транзистор почти мгновенно запирается,a открывается и переходит в насыщение. Его коллекторное напряжение. Следовательно, теперь правая обкладка конденсатораимеет тот же потенциал, что и эмиттер транзистора. В результате все напряжение, до которого был заряжен конденсатор, будет приложено «плюсом» на базе транзистора. Благодаря наличию положительного напряжения на базе, транзисторостается закрытым и после прекращения действия входного импульса. Для простоты положим, что входной импульс очень короткий, и не будем учитывать влияния его на дальнейшее поведение схемы.

Схема будет находиться в описанном состоянии до тех пор, пока будет оставаться положительным напряжение на базе транзистора . После открытия транзистораконденсаторначинает перезаряжаться пи цепочке:, резистор, источник питания, открытый транзистор. Напряжение на нем от величиныбудет стремиться к значению(предполагается, что напряжение измеряется относительно правой обкладки). Это изменение напряжения на конденсаторе, а, следовательно, и на базе транзисторапротекает по экспоненциальному закону. Однако полного перезаряда конденсаторане произойдет. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе перейдет нулевую линию, откроется транзистор, т.к. больше нет положительного смещения на его базе относительно эмиттера. После отпирания транзисторанапряжение на его коллекторе падает до нуля. Транзисторбыстро закрывается. Однако состояние схемы в целой при этом несколько отличается от исходного, т.к. напряжение на конденсаторепосле второго опрокидывания схемы близко к нулю. Только через некоторое время, после зарядки конденсаторачерез резистори открытий переход база-эмиттер транзистора, напряжение на коллекторе транзисторастанет равным исходному и теперь можно считать, что схема вернулась в первоначальное состояние устойчивого равновесия. Длительность выходных импульсов одновибратора, иными словами, время нахождения в состоянии квазиустойчивого равновесия определяется временем разряда конденсаторадо 0. Если бы процесс перезарядки конденсатора не прекращался отпиранием транзистора, то прибазовое напряжение достигло бы значения. Итак, напряжение на базе транзистораменяется по закону:

. (8)

В момент . Тогда , и длительность импульса равна

(9)