Мультивибратор в автоколебательном режиме

Схема мультивибратора представляет собой двухкаскадный ключ с ОЭ.

Конденсаторы С _б1 и С _б2 входят во времязадающие цепи совместно с резисторами R _б1 и R _б2. Выходом являются коллекторные цепи Т1 и Т2.

Рис. 73. Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями: а) принципиальная схема; б) временная диаграмма разряда конденсатора; в, г) эквивалентные схемы.

Пусть в начале процесса Т1 насыщен, а Т2 заперт. Тогда U _к1» 0,

U _б1» 0. Напряжение с С _б2 с указанной полярностью приложено к переходу база-эмиттер транзистора Т2 и удерживает его в запертом состоянии. Для транзистора Т2 имеем U _к2» - E _к, U _б2» U _Сб2, которое в первоначальный момент времени близко к + Е _к. Под действием отрицательного напряжения – Е _к конденсатор С _б2 перезаряжается (момент времени t =0 на Рис. 74), напряжение на нем спадает по экспоненте. Цепь перезаряда: Т1 – С _б2 – R _экв.2 - (- Е _к). Здесь R _экв.2 = [(r _к2 + R _к2) R _б2] / (r _к2 + R _к2 + R _б2). При этом конденсатор С _б1 заряжается по цепи Т1 – С _б1 - R _к2 – (- Е _к).

По мере изменения заряда конденсатора в момент времени t ₁ напряжение на С _б2 уменьшится до нуля, произойдет лавинный процесс опрокидывания.

Рис.74. Временные диаграммы напряжений в схеме мультивибратора

Т2 открывается и насыщается, а Т1 – запирается. Через базовую цепь Т2 – С _б2 - R _к1 – (- Е _к) происходит заряд конденсатора С _б2 и одновременно медленный перезаряд С _б1 по цепи: Т2 – С _б1 - R _экв.1 – (- Е _к). На этом завершилось формирование импульса на выходе первого транзистора. Длительность импульса может быть определена как

(9.1)

где:

Поскольку сопротивление закрытого транзистора r _к велико, (10⁵ – 10⁶ Ом) и

r _к >> R _к, а также с учетом R _б1 << r _к1 и E _к >> I _ко R _б получим:

t _и1 = C _б1 R _б1 ln 2» 0,7 R _б1 C _б1 (9.2)

Аналогично t _и2 = 0,7 R _б2 C _б2. Период колебаний равен T = t _и1 + t _и2. Амплитуда импульсов равна:

U _макс = E _к - I _ко R _к» E _к. (9.3)

Длительности импульсов t _и1 и t _и2 можно регулировать изменением параметров схемы. Скважность импульсов равна Q =(t _и1+ t _и2)/ t _и1 = 1 + (t _и2/ t _и1). Скважность ограничивается временем полного заряда конденсатора с большей емкостью и для обычных транзисторов с b = 30 может быть не более 10.

Возможна ситуация, когда мультивибратор при подаче питания не сможет самовозбудится. Тогда надо подавать внешний запускающий импульс.

Для получения более плоской вершины импульса необходимо соблюдать условие: R _б1 < b R _к1; R _б2 < b R _к2.

Улучшить форму импульса, приближая ее к прямоугольной, можно применив схемы с отсекающими и фиксирующими диодами.