3. Схема мультивибратора на полупроводниковых приборах

П оявление полупроводниковых приборов различного класса и назначения дало возможность создать аналоги ламповых схем, вырабатывающих напряжение импульсной формы. Схема симметричного мультивибратора на транзисторах приведена на рис.7.

Рис.7. Схема симметричного мультивибратора на транзисторах.

Рис.8

Принципиальные отличия работы мультивибратора на транзисторах от работы мультивибратора на лампах заключаются в том, что при постепенном открывании транзистора наступает такой момент, когда при увеличении тока базы, управляющего работой транзистора, не наблюдается увеличения коллекторного тока и сколько-нибудь заметного изменения напряжения база-эмиттер. Такое состояние триода принято называть насыщенным.

Рассмотрим работу симметричного мультивибратора на транзисторах с помощью временных диаграмм напряжения и токов, изображенных на рис.8.

Пусть в момент t=0 открылся триод Т₁, т.к. потенциал базы U_б1 достиг нулевого значения. В результате насыщения триода Т₁, потенциал U_к1, который до скачка был равен E_к - J_коR_к, падает до нуля (а) и триод Т₁ как бы “стягивается в точку”. Напряжение U_C1 на емкости С₁ не может изменится скачком, поэтому оно в этот момент времени не меняется и остается равным E_к - J_коR_к. Коллекторный ток J_к1 в момент t₀ возрастает от величины J_к0 (тепловой ток) до величины равной

.

Величина 2E_кq₁, взята потому, что в момент времени t=0 резистор R₁ находился под напряжением 2Е_к, т.е.

.

Напряжение на емкости С₂ перед скачком было близко к нулю и сохраняет эту величину в момент времени t=0. Отсюда следует, что базовый ток J_б1 (который до опрокидывания был равен нулю) возрастает до величины Е_к(q_к2+q₂), потому что резисторы R_к2 и R₂ в первый момент соединены параллельно через незаряженную емкость С₂. Положительный скачок потенциала U_к1 передается через емкость С₁ на базу триода Т₂ и поддерживает его в запертом состоянии.

Коллекторный ток J_к2 до скачка был равен Е_к(q_к2+q₂), а после опрокидывания падает до нуля.

Начиная с момента t₀=0 величины токов и напряжений в схеме изменяются следующим образом. Потенциалы U_б1, U_к1 и токи J_к2, J_б2 остаются практически неизменными, близкими к нулю.

Потенциал U_б2, равный напряжению на емкости С₁, уменьшается с постоянной времени С₁R₁, стремясь к величине –( Е_к+ J_коR₁). По достижении потенциалом U_б2 нулевого значения отпирается триод Т₂ и происходит обратное опрокидывание схемы (момент времени t₁). Затем рассмотренный процесс повторяется с той лишь разницей, что теперь запирается триод Т₁, и через емкости С₁, идет лавинообразный процесс формирования импульсного напряжения на втором триоде Т₂.

Схема симметричного мультивибратора на полупроводниковых триодах имеет очень существенный недостаток. В момент включения мультивибратора в работу может возникнуть такое положение, когда оба триода находятся в режиме насыщения, и колебания не возникают. Поэтому режим работы триодов необходимо выбирать таким образом, чтобы избегать сильного насыщения и вводить дополнительные устройства, обеспечивающие симметрию схемы при первоначальном включении мультивибратора в цепи питания.