Лекція 22 Тема: Імпульсні генератори

1 Мультивібратори. Загальні відомості. Приклад схеми симетричного мультивібратора.

2 Генератори лінійнозмінної напруги.

1. Мультивібратором називають імпульсний генератор за допомогою якого енергія джерел живлення постійного струму перетворюється в імпульси напруги прямокутної форми однієї полярності. Застосовують мультивібратори у пристроях обчислювальної техніки, автоматизації та інших. В залежності від деяких характеристик вихідної напруги мультивібратори поділяються на дві групи:

І-симетрчна—це такі схеми в яких сквапність q=2. Це означає, що протяжність імпульсу дорівнює протяжності паузи між імпульсом.

ІІ-несиметрична, в яких q2.В залежності від режиму роботи мультивібратори також поділяються на дві групи:

1-автоколивальні—це такі схеми, в яких імпульси генеруються безперервно при включенні джерела живлення.

2-чекаючі—це такі схеми, в яких імпульс напруги на виході виникає тільки при надходженні спеціальної команди.

Приклад схеми автоколивального симетричного мультивібратора на біполярних транзисторах наведено на рисунку 22.1.

Рисунок 22.1—Схема симетричного мультивібратора

Схема симетричного мультивібратора виконана на основі двохкаскадного підсилювача напруги, у якому між каскадами виконується глибокий позитивний зворотній зв’язок.

Призначення елементів схеми.

С1,С4—вихідні розділяючи конденсатори;

R1,R4—резистори колекторного навантаження транзисторів;

С2R2,C3R3—кола зворотного зв’язку.

Транзистори працюють у ключовому режимі, тобто виконують функцію транзисторів ключів. Симетрія схеми досягається за рахунок наступного: транзистори повинні мати однакові характеристики, крім того С1=С4; R1=R4; C2=C3; R2=R3.

Робота схеми починається у момент включення колекторного джерела живлення, при цьому деякий час через транзистори проходять однакові за величиною колекторні струми. Однак, цей стан не може бути самим, бо за технологією виготовлення транзистори не можуть бути абсолютно однакові. Припустимо, що з якихось причин струм Ік1 першого транзистора збільшився, тоді потенціал колектора цього транзистора став більш позитивним. Ця зміна потенціалів за допомогою конденсатора С2 подається на базу транзистора VT2. колекторний струм цього транзистора зменшиться. Це призведе до того, що позитивний потенціал колектора цього транзистора зменшиться. Ця зміна потенціалу за допомогою конденсатора С3 подається на базу транзистора VT1 що призводить до подальшого зростання колекторного струму цього транзистора. Таким чином, зростання колекторного струму конденсатора VT1 призводить до зменшення колекторного струму транзистора VT2, то навпаки. Цей процес має лавинний характер: у результаті—практично миттєво транзистор VT1 відкривається, а транзистор VT2—закривається. При цьому мультивібратор знаходиться у першому квазістійкому стані. В наслідок цього, при включенні джерела живлення на виходах мультивібратора виникають стрибки напруги, тобто формуються фронти імпульсів. Це відображається на часовій діаграмі роботи симетричного мультивібратора (рисунок 22.2).

U_вих1 t

0

U_вих2 t_i t_n t

0

Рисунок 22.2—Часові діаграми роботи симетричного мультивібратора

За час перехідного періоду конденсатори С2 та С3 отримали якийсь заряд. По закінченні перехідного періоду конденсатор С3 продовжує заряджатися, а конденсатор С2 розряджається через наступне коло С2 R2 Ек VT C2.

Падіння напруги на резисторі R2 деякий час підтримує транзистор VT2 у закритому стані, тобто підтримується один квазістійкий стан.

Через деякий час розрядний струм конденсатора С2 зменшується, зменшується позитивний потенціал на базі транзистора VT2 і починає протікати струм. Позитивний потенціал на колекторі цього транзистора збільшується і подається на базу транзистора VT1. Струм цього транзистора зменшується і Т.д. Знов виникає лавинний процес, внаслідок якого транзистор VT1 закривається, а транзистор VT2—відкривається.

Відповідно на виходах схеми виникають стрибки напруги однакової величини, у схемі настає другий квазістійкий стан, при цьому конденсатор С2 заряджається, а конденсатор С3 розряджається по каналу:

С3 R3 Ek VT2 C3

Падіння напруги на R3 деякий час підтримує другий квазістійкий стан. Розряд конденсатора C3 у подальшому призводить до переходу схеми, знов у перший квазістійкий стан і т.д.

Іноді у наслідок додаткових перехідних процесів у імпульсах вихідної напруги фронти не досить швидко зростають. Вони мають форму, яка зображена на рисунку 22.3.

ti

t_ф

Рисунок 22.3—Форма вихідної напруги симетричного мультивібратора без проекції

Для корекції форми імпульсу послідовно з конденсаторами С2 та С3, вмикають напівпровідникові діоди.

2. В електронних пристроях застосовують різноманітні принципові схеми генераторів напруги, яка лінійно змінюється. Одну з таких схем можна побудувати за наступною структурою (рисунок 22.4).

U_вих

1-симетричний мультивібратор на біполярних транзисторах;

2-інтегруюче коло типу RC.

Рисунок 22.4—Структурна схема генератора лінійно змінної напруги

Принципова схема генератора лінійно змінної напруги зображена на рисунку 22.5

Рисунок 22.5—Принципова схема генератора лінійно змінної напруги