1. Исследование автоколебательного мульвибратора на транзисторах

1.1 Физические процессы, происходящие в мультивибраторе

Поскольку мультивибратор является двухкаскадной регенеративной схемой, охваченной положительной обратной связью по переменному току, то при выполнении условия самовозбуждения в ней возникает скачки. Эти скачки состоят в поочередном быстром затирании одного и отпирании другого транзистора. Скачкообразное изменение состояний транзисторов, которые в схеме играют роль электронных ключей, часто называет опрокидыванием схемы. После каждого опрокидывания в схеме устанавливается квазиустойчивое состояние равновесия, в течение которого происходит разряд одного и заряд другого хронирующего конденсатора.

Рассмотрение физических процессов в схеме начнем с момента, когда после очередного опрокидывания транзистор V₁ оказался запертым, а транзистор V₂ открытым (эпюры, иллюстрирующие работу схемы, изображены в приложении В).

Конденсатор C₂, заряженный в предыдущем цикле работы, перезаряжается по цепи корпус-эмиттер-коллектор транзистора V₂ – C₂ – R_Б1 – ( – ) E_К. При этом падения напряжения на сопротивлении R_Б1 за счет тока перезаряда превышает величину E_К и результирующий положительный потенциал на базе транзистора V₁ удерживает этот транзистор в запертом состоянии. Конденсатор C₁ на этом этапе заряжается по цепи корпус-эмиттер-база транзистора V₂ – C₁ – R_К1 – ( – ) E_К.

Для нормальной работы мультивибратора необходимо, чтобы процесс заряда конденсатора протекал быстрее, чем процесс перезаряда. После окончания процесса заряда V₂ удерживается в открытом состоянии за счет протекания тока по цепи корпус-эмиттер-база транзистора V₂ – R_Б1 – ( – )E_К.

Чтобы получить импульс хорошей формы и стабильности амплитуды, открытый транзистор должен находиться в режиме насыщения.

Однако насыщение оказывает и вредное влияние на работу мультивибратора. Чем больше коэффициент насыщения, тем длительней процесс рассасывания носителей и, следовательно, тем медленнее осуществляется процесс опрокидывания схемы.

При перезаряде конденсатора C₂ напряжение на базе транзистора уменьшается. Когда оно упадет до куля, транзистор V₁ начнет отпираться и напряжение на его коллекторе станет возрастать. Это возрастание напряжения через конденсатор C₁ передается на базу транзистора V₂, который начнет запираться. При этом напряжение на коллекторе транзистора V₂ начнет уменьшаться, уменьшение напряжения через конденсатор C₂ передается на базу транзистора V₁, что содействует его отпиранию. Таким образом, происходит лавинообразный процесс опрокидывания схемы, в результате которого ранее открытый транзистор V₂ запирается, а закрытый транзистор V₁ открывается.

Как следует из рассмотрения физических процессов, длительность квазиустойчивых состояний (и соответственно длительность генерируемых импульсов) определяется временем разряда хронирующих конденсаторов.

Разряд хронирующих конденсаторов происходит по экспоненте.

Начальное значение экспоненты на базе транзистора определяется напряжением, до которого зарядился конденсатор. Хронирующий конденсатор заряжается практически до напряжения источника питания.

Отпирание транзистора определяет момент прерывания процесса.