12

5. Мультивібратор

Мультивібратор - це генератор періодичних імпульсів, що за формою близькі до прямокутних. Мультивібратор лежить в основі цілої сім’ї радіоелектронних пристроїв, що служать для роботи з несинусоїдальними імпульсами різних форм: прямокутної, трикутної пилкоподібної форми, тощо.

Мультивібратор являє собою двокаскадний - підсилювач, охоплений стопроцентним позитивним зворотним зв’язком (рис.5.1а). Звичайно мультивібратор зображають у вигляді симетричної схеми (рис.5.1б). Однак навіть тоді, коли всі елементи схеми повністю симетричні, ця схема у симетричному режимі перебувати не може. Кожний з каскадів інвертує сигнал і тому випадково виникла флюктуація, пройшовши через обидва каскади, повернеться у вихідну точку з попередньою полярністю, але підсиленою уразів, де- коефіцієнт підсилення кожного з каскадів. Так, наприклад, якщо з якоїсь причини струм першого транзисторазменшиться, то це спричинить збільшення напругина його колекторі. Стрибок напруги пройде через ємністьна базу другого транзистора і призведе до збільшення цого колекторного струмуі зменшення колекторної напруги. Підсилений стрибок напругичерез ємністьпотрапить на базу транзистораі призведе до подальшого зменшення струму.¹ Цей процес буде розвиватися в геометричній прогресії, лавиноподібно і а в решті-решт призведе до повного запирання транзистора та відкривання(можливо, до повного насичення). При цьому один з транзисторів (або обидва разом) втрачають здатність до керування, і розвиток лавиноподібного процесу обривається. Встановлюється режим, який виявляється тимчасово стійким, і схема може перебувати в ньому певний проміжок часу.

1. Якісний розгляд роботи мультивібратора

Простежимо тепер за зміною напруги на базі транзистора, який щойно закрився. Ця напруга дорівнює. Однак, оскільки ми вважаємо, щовідкритий до насичення, напругамало відрізняється від нуля і отже можна вважати, що. Нехай в початковий моментнапруга надорівнює. Тоді і=. З часом ємністьбуде перезаряджатися від джерела живленнячерез резисторта відкритий транзистор. Напруга набуде поступово прямувати до, змінюючись за законом

(5.1)

де (внутрішнім опором джерела живлення та транзисторанехтуємо). Цей хід напругизображено на рис.5.2.

Доки ця напруга залишатиметься негативною, вона буде утримувати транзистор в закритому стані. Але в моментнапругадосягнуть нуля і перейде через нього. Напруга на базістане позитивною і він відкриється². Це спричинить лавиноподібний процес, в результаті якого відкриється, азакриється. Далі процес буде циклічно повторюватися.

Для того, щоб уявити собі хід процесів у всій схемі в цілому, розглянемо систему епюр, що зображають одночасні зміни напруг як на базах, так і на колекторах обох транзисторів (рис.5.3).

Коли один з транзисторів відкривається, його колекторна напруга стрибком зменшується від до напруги насичення, яка складає звичайно кілька десятих вольта. При запиранні транзистора колекторна напруга знову зростає до . Таким чином, напруга на колекторі кожного з транзисторів має являти собою періодичні імпульси прямокутної форми величиною. Напруга на базах визначається процесами перезарядження ємностейічерез резисториі і має вигляд імпульсів за формою близькою до трикутної.

Наведену картину слід доповнити деякими уточненнями. Так, після запирання починається відновлення заряду на ємності. Струм через неї потече в зворотному напрямку черезі емітерно-базовий перехід транзистора, який щойно відкрився. Цей процес буде відбуватися зі сталою часуі закінчиться тим, що напруга надосягне значення(напругою відкритого емітерно-базового переходунехтуємо). Однак, поки цей процес триватиме, черезбуде протікати струм і напруга на колекторібуде залишатися дещо нижчою від. Тому передній фронт імпульсу напругивиявляється зкругленим і напругавстановиться рівноюлише тоді, коли мине час порядку.

Одночасно при протіканні струму, що заряджає ємність через базово-емітерний перехід, на останньому буде створюватися невеликий позитивний імпульс напруги, який викличе невеличке додаткове збільшення струмуі короткочасне зменшення напруги³.

Все це буде справедливим і для перезарядження ємності , коли закритим буде транзистор.