1. Двухкаскадные релаксаторы

Релаксатор с нулевой мощностью покоя.В ждущем ре­жиме оба транзистора (рис. 12.1, а) закрыты. Входной импульс по­ложительной полярности открывает транзисторVT1 Коллекторный ток этого транзистора открывает транзисторVT2. Положительный перепад напряжения в коллекторе транзистораVT2 будет поддер­живать транзисторVT1 в открытом состоянии до тех пор пока кон­денсатор разряжается через резисторR1. Входное сопротивление транзистора УП можно считать значительно большим сопротив­ления резистораR1. Положительное напряжение в базе транзистора^VT1 будет постепенно уменьшаться. Наступит момент, когда тран­зисторVT2 выйдет из насыщения. Отрицательный перепад напряжения в коллекторе транзистораVT2 пройдет в базу транзистораVT1 и еще больше его закроет. Наступает процесс разряда конден­сатора. В этом состоянии релаксатор будет ожидать очередного входного импульса.

Рис. 12.1

Длительность импульса определяется постоянной времени RiC. Применение переменного резистораR1 позволяет регулировать длительность выходного импульса (рис. 12.1,6).

Релаксатор на дифференциальном усилителе.Одновибратор (рис. 12.2) имеет относительно малое время возврата в исходное состояние. При отсутствии входного сигнала транзисторVT2 за­крыт, а диод находится в проводящем состоянии. Входной сигнал отрицательной полярности открывает транзисторVT1. Положитель­ный перепад напряжения в коллекторе пройдет на базу транзистораVT2 и закроет его. В этом состоянии схема будет находиться до тех пор, пока зарядится конденсатор. Постоянная времени равнаRsCi. Порог открывания транзистораVT2 регулируется резисторомR6. По окончании импульса конденсатор разрядится через открытый диод и резисторR2. Схема возвращается в исходное состояние.

Релаксатор на составном каскаде.В исходном состоянии оба транзистора (рис. 12.3, а) закрыты. Входной импульс положитель­ной полярности проходит через диод и открывает транзисторVT2. Происходит разряд конденсатора через диодVD1 и резисторR3. При этом транзисторVT1 также находится в открытом состоянии. После прекращения действия входного сигнала транзисторы будут в открытом состоянии, поскольку начинается процесс заряда кон­денсатора через резисторR1 и транзисторVII. Этот транзистор поддерживает в открытом состоянии и второй транзистор. Транзи­сторы будут в открытом состоянии до тех пор, пока конденсатор зарядится до напряжения питания. После этого оба транзистора закроются. На рис. 12.3,6 приведена зависимость длительности вы­ходного импульса от емкости конденсатора С1.

Рис. 12.2

Рис. 12.3

Последовательная схема включения транзисторов.Входной сиг­нал (рис. 12.4, а) открывает транзисторVT1. Одновременно откры­вается транзисторVT2. Положительная обратная связь черезRl, C1 ускоряет открывание обоих транзисторов. На базе транзистораVT1 возникает положительный перепад напряжения. По мере заряда конденсатораС1 положительное напряжение на базе транзистораVT1 уменьшается. Наступает момент, когда транзисторVT2 выхо­дит из насыщения. Отрицательный перепад напряжения в коллек­тореVT2 через конденсатор С1 передается на базу транзистораVT1. Это приводит к быстрому закрыванию обоих транзисторов. На рис. 12.4, а приведены эпюры напряжений в точках схемы и зави­симость длительности выходного импульса от емкости конденсато­раС1.

Составной каскад с динамической связью.В исходном состоянии оба транзистора (рис. 12.5, а) открыты. Входной сигнал закрывает транзисторVT2. Положительный перепад напряжения на коллекто­ре этого транзистора закроет второй транзистор. В этом состоянии схема будет находиться до тех пор, пока конденсаторС1 зарядится через резисторR4 до напряжения 3 В, необходимого для откры­вания транзистораVT1. За открыванием транзистораVT1 следует открывание и транзистораVT2. При больших сопротивлениях ре­зистораR4 (>200 кОм), когда транзисторVT1 переходит в линей­ный режим, в схеме могут возникнуть автоколебания. Работа схемы проиллюстрирована на рис. 12.5,6.

Рис. 12.4

Рис. 12.5

Релаксатор с малым временем восстановления.Мультивибратор на транзисторах с разными типами проводимости (рис. 12.6, а) име­ет малое время восстановления. В исходном состоянии оба транзи­стора открыты. Входной импульс положительной полярности закры­вает транзисторVT1. Отрицательный перепад напряжения на кол­лекторе этого транзистора закроет диод, а следовательно, и тран­зисторVT2. ТранзисторVT1 будет поддерживаться в закрытом состоянии через резисторR4. Начинается процесс разряда конден­сатора через резисторыR2 иR3. Через некоторое время напряже­ние на конденсаторе будет близко к нулю. После этого последует открывание транзистораVT2, затем и транзистораVT1. С этого момента конденсатор заряжается через открытый транзисторVT1 и базовую цепь транзистораVT2. Длительность импульса на вы­ходе мультивибратора равна 0,5 мс. На рис. 12.6,6 проиллюстри­рована работа релаксатора.

Расширители импульсов. Устройство (рис. 12.7,а) предназна­чено для расширения импульсов отрицательной полярности длительностью порядка микросекунд на время порядка единиц милли­секунд. В исходном состоянии транзистор открыт. Коллекторный ток транзистора выбирается таким, чтобы падение напряжения на ре­зисторахR3 иR4 равнялось напряжению питания. Транзистор находится на границе линейного и насыщенного режимов. Входной импульс отрицательной полярности проходит через диод. С прихо­дом входного сигнала транзистор закрывается. Конденсатор заря­жается от входного сигнала. После прекращения действия входного сигнала транзистор будет находиться в закрытом состоянии за счет напряжения на конденсаторе. Начинается процесс разряда конден­сатора через резисторR4. Схема рис. 12.7,б близка по принципу действия к описанной. Отличие заключается в использовании состав­ного транзистора на основе полевого и биполярного транзисторов. Время, в течение которого транзистор закрыт, определяется выраже­нием т=R₄C lnU_Bx/U_Б (рис. 12.7, а) и т=R₄С 1nU_вх/U₀(рис.12.7,6), где U_Б— напряжение в базе транзистора;U₀ — напряжение отсеч­ки полевого транзистора; U_вх— амплитуда входного сигнала.

Рис. 12.6

Рис. 12.7

Схема задержки фронта импульса.Входной сигнал положитель­ной полярности с амплитудой 10 В подается на мостовую времяза-дающую цепочку (рис. 12.8). На базе транзистораVT1 напряжение падает, а на эмиттере возрастает, В тот момент, когда эти напря­жения сравняются, открывается транзисторVT1. За этим последует открывание транзистораVT2. Передний фронт выходного сигнала будет задержан относительно переднего фронта входного сигнала. Время задержки определяется параметрамиR1C1 иR2C2. Эту задержку можно приблизительно определить по формулеt_зад=R₁C₁(U₁/U₂)=0,5.10⁵.10⁴ = 5c.

Рис. 12.8

Рис. 12.9

Управляемый мультивибратор-преобразователь «напряжение — частота». Преобразователь напряжения в частоту построен по схеме релаксационного генератора с индуктивностью в коллекторе (рис. 12.9, а). Частота генератора определяется формулой f=U_BX/4WBS10^-8, гдеВ— индукция насыщения сердечника транс­форматора; 5 — сечение сердечника трансформатора (см²);W — число витков обмотки.

Линейность характеристики преобразования наблюдается в диа­пазоне входных напряжений от 0,5 д© 5 В, при этом частота гене­ратора меняется от 50 до 250 кГц. Крутизна преобразования равна 50 кГц/В. Амплитуда выходного сигнала пропорциональна уровню входного сигнала. При изменении температуры частота генератора меняется. Если сердечник изготовлен из пермаллоевых сплавов 50НП, 34НК.МП и 65НП, то частота меняется на 8% при изменении температуры от — 50 до +50° С. Для сплавов 79НМ, 80НКС в том же диапазоне температур частота уходит на 10%. На рис. 12.9,6 дана зависимость частоты выходного сигнала от входного напря­жения.

Рис. 12.10

Рис. 12.11

Двухвходовый управляемый мультивибратор.Мультивибратор (рис. 12.10, а) может работать при низких питающих напряжениях. Уже начиная с 0,6 В, на обоих выходах возникают колебания. За­висимость периода импульсного сигнала от напряжений на входах показана на рис. 12.10,б. Длительность импульса составляет около 1 мс. При U8x1 = 0,6 В колебания срываются, если наВход 2 будет подано напряжение более 2,5 В. Мостовой формирователь им­пульсов. Формирователь (рис. 12.11) построен на двух транзи­сторах разной проводимости. По­ложительная обратная связь осу­ществляется через мостR4, R6, Cl, C2. В исходном состоянии транзисторы закрыты, а конден­саторы моста разряжены. С при­ходом входного импульса поло­жительной полярности транзисторVTI открывается. Отрицательный потенциал в коллекторе транзи­стораVT1 откроет транзисторVT2. Коллекторный ток транзистораVT2 будет способствовать еще большему открыванию транзи­стораVT1. Лавинообразный процесс переведет оба транзистора в насыщение. Схема примет временное устойчивое состояние. Это состояние будет продолжаться до тех пор, пока протекает зарядный ток конденсатораС1. Как только напряжение на кон­денсаторахС1 иС2 будет близко к 6 В (половине напряже­ния питания), откроется диодVD2 и зарядный ток резко умень­шится. В результате транзисторVT2 начнет выходить из насыщения. Уменьшение коллекторного тока транзистораVT2 закроет транзи­сторVII. С этого момента начнется процесс возвращения схемы в исходное состояние. Конденсаторы С1 иС2 разряжаются через диодыVD2, VD3 и резисторR7. Время восстановления лежит в пределах 0,5 — 5% относительно длительности импульса. Длитель­ность импульса определяется выражением Г = т1п2. где т=R₄С₁=R₆С₂.