3. Ждущий мультивибратор

Для автоколебательного режима работы мультивибратора характерно отсутствие устойчивого состояния, вследствие чего схема непрерывно генерирует импульсы.

В ряде случаев необходимо получать одиночные импульсы в определённые моменты времени. Для решения этой задачи мультивибратору надо обеспечить одно устойчивое состояние равновесия. Такой режим можно получить запиранием одного усилительного элемента, вследствие чего схема не может выйти из такого состояния самостоятельно. В этом случае для возникновения генерации необходим внешний запускающий импульс. Поскольку схема «ждёт» такой импульс, подобный мультивибратор называют «ждущим», или «заторможенным». Роль запускающего импульса сводится к тому, чтобы приоткрыть запертый усилительный элемент, т.е. создать условия для возникновения лавинообразного процесса. Поэтому запускающий импульс должен иметь определённую амплитуду, полярность и длительность.

После опрокидывания во время формирования импульса схема находится в неустойчивом состоянии, из которого самостоятельно и тоже лавинообразно возвращается в исходное (устойчивое) состояние, а затем выводится из него следующим запускающим импульсом.

Ждущие мультивибраторы могут использоваться как элементы задержки. Действительно, если импульсы, сформированные ждущим мультивибратором, продифференцировать, а затем срезать импульсы, полярность которых соответствует полярности запускающих импульсов, то полученная последовательность окажется задержанной по отношению к запускающим импульсам. Время задержки при этом соответствует пребыванию мультивибратора в неустойчивом состоянии (рис.3.4).

Рис.3.4. Принцип задержки импульсов с помощью мультивибратора

Существует несколько разновидностей схем ждущих мультивибраторов. Наиболее часто используется ждущий мультивибратор с коллекторно-базовыми связями (рис.3.5).

В исходном состоянии транзистор VT₁ заперт от источника постороннего смещения – Е_см. Конденсатор C₁ будет заряжен по цепи:

+ Е_к → R_к1 → C₁ → (Б – Э)VT₂ → корпус (– Е_к) до величины ≈ + Е_к.

Для генерирования импульса необходимо вывести схему из устойчивого состояния. Для этого на базу транзистора VT₁ через разделительный конденсатор C_р подают положительный запускающий импульс. При двух отпертых транзисторах развивается лавинообразный процесс, приводящий к опрокидыванию схемы: VT₁ отпирается, а VT₂ запирается. Конденсатор C₁ перезаряжается по цепи:

+ C₁ (левая по схеме обкладка) → (К – Э)VT₁ → корпус → (– Е_к) → + Е_к →

→ R_б2 → – C₁ (правая по схеме обкладка).

Рис.3.5. Схема ждущего мультивибратора

В это же время конденсатор C₂ заряжается по цепи:

+ Е_к → R_к2 → C₂ → (Б – Э)VT₁ → корпус (–Е_к).

По мере перезаряда конденсатора C₁ потенциал базы транзистора VT₂ уменьшается по экспоненциальному закону, и при достижении нулевого напряжения на базе транзистор отпирается. С этого момента начинается новый лавинообразный процесс, в результате которого транзистор VT₁ запирается, а VT₂ отпирается. После этого конденсатор C₁ вновь заряжается от источника + Е_к через R_к1, и схема возвращается в исходное устойчивое состояние.

В данной схеме транзистор VT₁ удерживается в запертом состоянии не напряжением конденсатора C₂, а напряжением источника – Е_см. Поэтому связь коллектора VT₂ с базой VT₁ можно осуществить через резистор R. Для обеспечения более быстрой и чёткой передачи перепадов напряжения с коллектора VT₂ на базу VT₁ резистор R шунтируют «ускоряющим» конденсатором C небольшой ёмкости (рис.3.6).

Рис.3.6. Ждущий мультивибратор с ускоряющим конденсатором