9.18.2. Автоколебательный мультивибратор с

постоянным смещением

Схема автоколебательного мультивибратора с использованием логических элементов И–НЕ приведена на рис. 9.37. Логические элементы D₁ и D₂ выполняют роль инверторов. Резисторы R₁ и R₂ совместно с конденсаторами С₁ и С₂ выполняют роль времязадающих цепей мультивибратора. Диоды VD₁, VD₂, шунтирующие резисторы, защищают входы схемы от больших выбросов напряжений, возникающих на резисторах при разряде конденсаторов через насыщенные выходные транзисторы элементов D₁, D₂.

Мультивибратор работает следующим образом. Предположим, что на промежутке времени 0  t  t₁ логический элемент D₁ закрыт, а D₂ открыт. На выходе D₁ действует высокий уровень напряжения ( ), которым заряжается конденсатор С₁ по цепи: выход D₁, С₁, R₂, корпус. На резисторе R₂ создается падение напряжения, которое во времени уменьшается по экспоненциальному закону (рис. 9.37,б) и, поступая на вход элемента D₂, удерживает его в открытом состоянии. Постоянная цепи заряда конденсатора C₁ определяется выражением _з = R₂C₁. За время заряда конденсатора C₁ происходит разряд конденсатора C₂ по цепи: нижняя обкладка конденсатора C₂, насыщенный транзистор инвертора элемента D₂, корпус, диод VD₁, верхняя обкладка конденсатора C₂. Время разряда конденсатора C₂ определяется выражением

.

Как только напряжение на входе элемента D₂ станет меньше порогового U_пор, он начинает закрываться. Увеличение напряжения U_вых2 через конденсатор С₂ передается на вход элемента D₁, который начинает открываться. Уменьшение U_вых, через конденсатор С₁ передается на вход элемента D₂, схема начинает переходить во второе квазиравновесное состояние. После этого конденсатор C₂ начнет заряжаться, а C₁ – разряжаться.

Длительность импульса и паузы определяется по формулам

, (9.34)

,. (9.35)

где U₀  U_VD0.

Жесткий режим возбуждения колебаний в симметричном мультивибраторе может привести к срыву автоколебаний в результате одновременного насыщения или запирания транзисторов в инверторах обоих элементов D₁ и D₂.

Для вывода из этого состояния на входы элементов D₁ и D₂ необходимо подать положительное напряжение смещения, когда элементы закрыты, и снять напряжение, когда элементы D₁ и D₂ открыты.

9.18.3. Автоколебательные мультивибраторы с

автоуправляемым смещением

Мягкий режим возбуждения можно обеспечить при помощи дополнительных логических элементов, исключающих срыв колебаний. В зависимости от сочетания уровня выходного напряжения на дополнительных логических элементах вырабатывается управляющее напряжение смещения, исключающие жесткий режим работы.

Схема мультивибратора с автоуправляемым смещением представлена на рис. 9.38. Мультивибратор состоит из симметричного мультивибратора (D₁, D₂, С₁, С₂, R₁, R₂, VD₁ и VD₂) и схемы выработки управляющего напряжения смещения (собранной на элементах D₃ и D₄). Логический элемент D₃ осуществляет логическую операцию И–НЕ, а элемент D₄ служит инвертором.

Ж есткое самовозбуж-дение мультивибратора будет тогда, когда элементы D₁ и D₂ одновременно открыты. Для предотвращения этого режима на логические входы элементов D₁ и D₂ подают положительное напряжение. Это осуществляется таким образом: на входы элемента D₃ подаются уровни высокого напряжения с выходов мультивибратора. Под действием этих сигналов элемент D₃ открывается, и его низкое выходное напряжение поступает на вход инвертора D₄. Высокое выходное напряжение с выхода элемента D₄ поступает через резисторы R₁ и R₂ на входы D₁, D₂, открывая их, обеспечивая мягкий режим самовозбуждения мультивибратора.

При одновременном открывании элементов D₁ и D₂ на их выходах формируется низкое напряжение , которое, поступая на вход элемента D₃, закрывает его. На выходе элемента D₃ формируется высокое напряжение , которое открывает инвертор D₄. Резисторы R₁ и R₂ через малое выходное напряжение подключаются на корпус, замыкая входы мультивибратора на корпус. Элементы D₁ и D₂ начинают закрываться, что приводит к возбуждению колебаний мультивибратора.

В режиме автоколебаний логические элементы D₁ и D₂ поочередно находятся в открытом и закрытом состояниях. Элемент D₄ будет всегда открыт и замыкать резисторы R₁ и R₂ на корпус.

Регулировка длительности и периода повторения импульсов осуществляется дискретно с помощью конденсаторов C₁ и С₂.