2. Принцип работы мультивибратора

Мультивибратор представляет собой генератор импульсов с самовозбуждением на основе двухкаскадного усилителя с ёмкостной положительной обратной связью.

Рис. 4.

Принципиальная схема мультивибратора на n-p-nтранзисторах

Он состоит из двух одинаковых полупроводниковых триодов и(рис.4), включённых параллельно через нагрузочные сопротивленияик источнику питания. Коллектор триодачерез конденсаторсоединяется с базой триода, а коллектор триодачерез конденсаторс базой триода. К базам триодовиподсоединены сопротивленияи.

Для рассмотрения принципа работы мультивибратора необходимо знать, для транзистора типа:

1. Транзистор открыт, если напряжение на коллекторе и базепо отношению к эмиттеру положительно, причём;

2. В мультивибраторе в открытом транзисторе сопротивления переходов эмиттер-база, база-коллектор настолько малы, что ими пренебрегают и считают, что эмиттер, база и коллектор соединены в одной точке. Такое состояние транзистора называют насыщенным.

3. В любом открытом транзисторе через переход эмиттер-база протекает ток , обусловленный зарядкой одного конденсатора, а через переход коллектор-эмиттер ток, обусловленный разрядкой другого конденсатора (рис. 6);

4. Транзистор закрыт, т.е. через него почти не идёт ток, если ;

5. В закрытом транзисторе через переход база-коллектор течёт обратный ток не основных носителей , который значительно меньше (в ~10³10⁴ раз) тока основных носителей транзистора в открытом состоянии, его величина10^-6А;

6. Мультивибратор, у которого ,,, называют симметричным;

Рабочий цикл мультивибратора состоит из двух полупериодов и. В течение полупериода, один транзистор, например, открыт, а второйзакрыт. Во втором полупериоде наоборот:закрыт, аоткрыт.

Пусть в момент времени (рис.5) транзистороткрыт, а транзисторзакрыт. При этом потенциал коллектораоткрытого транзисторанемного больше нуля, т.к. сопротивление открытого транзистора значительно меньшеи почти всё падение напряжения происходит на.

при

Потенциал базы закрытого транзистораотрицателен (рис. 5в), а потенциал коллектора примерно равен(рис. 5г) т.к. ток, текущий через закрытый транзистор, очень мал:

Через открытый транзистор текут ток, обусловленный разрядкой конденсаторапо цепии ток, обусловленный зарядкой конденсаторапо цепи(рис. 6).

Рис. 5.

Временные диаграммы работы мультивибратора

Открытое состояние транзистора определяется постоянной времени, т.е. временем перезарядки конденсатора. Перезарядка конденсатораидёт до тех пор, пока потенциал правой пластины ёмкости, а, следовательно, и базыне станет больше(рис. 5в), тогда в момент временитранзистороткрывается, потенциал его коллектора () резко изменяется отпримерно до нуля (рис. 5г). Быстрое изменение потенциаладифференцируется ёмкостьюи отрицательный импульс передаётся на базу транзистора, который закрывает его.

Потенциал коллектора триода резко возрастает (рис. 5б) отдо. Положительный скачок потенциалачерез ёмкостьпередаётся на базу триодаи ещё более открывает его. Таким образом, мультивибратор перешёл из одного состояния (, открыт,закрыт) в другое (закрыт, аоткрыт).

Через открытый транзистор течёт ток, обусловленный разрядкой конденсатора, по цепии ток, обусловленный зарядкой конденсаторапо цепи(рис. 7). Открытое состояние транзистораопределяется постоянной времени, т.е. временем перезарядки конденсатораи в момент времени, когда потенциал левой обкладки конденсаторастанет равным(потенциалтакже равен), транзистороткрывается, а транзисторзакрывается. Происходит быстрый скачок потенциаловот 0 до(рис. 5г) иотдо нуля (рис. 5б) и процесс повторяется вновь, как описано выше. Ёмкостииоказывают шунтирующее действие, что приводит к отклонению импульсов на выходе триггера (т.е. на коллекторе триодаили триода) от прямоугольной формы.

Рис. 6.

Эквивалентная схема мультивибратора с открытым транзисторомV₁

Рис. 7.