Схема автоколебательного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями показана на рис.1. Этот мультивибратор представляет собой двухкаскадный ключ с ОЭ с емкостной связью между каскадами и выходом, замкнутым на вход. Конденсаторы Сб1и Сб2 выполняют роль элементов связи (в отличие от резисторов в триггере) и входят во времязадающие цепи. Другим элементом времязадающих цепей являются резисторы Rб1и Rб2. Выходные импульсы снимаются с коллекторов транзисторов Т1 и Т2.
|
Напряжение базы запертого транзистора при перезаряде конденсатора уменьшается по экспоненте, стремящейся к уровню — Ек. Крутизна экспоненты вблизи порога отпирания достаточно велика, что улучшает стабильность частоты выходных импульсов. Так как мультивибратор работает в автоколебательном режиме, то описание процессов можно начать с любого момента, например, когда после очередного опрокидывания Т1 оказался насыщенным, а Т2 - запертым.
|
|
Насыщенный транзистор Т1 в этот момент можно представить эквипотенциальной точкой, поэтому Uк1» 0 и Uб1» 0. Напряжение на конденсаторе Сб2, заряженном в предыдущем цикле, с полярностью, показанной на рис.8.1, приложено между базой и эмиттером транзистора Т2 и удерживает последний в запертом состоянии. У запертого транзистора Т2 напряжение на коллекторе Uк2» -Ек, а напряжение на базе Uб2» Uсб2 в первоначальный момент близко к +Ек, а затем начинает уменьшаться по экспоненциальному закону вследствие перезаряда конденсатора Сб2.Перезаряд конденсатора протекает по цепи корпус - эмиттер-коллектор Т1 - Сб2 – Rэкв2 - (- Ек).Здесь Rэкв2 = [(rк2 + Rк2)Rб2]/(rк2 + Rк2 + Rб2), rк2 – сопротивление коллекторного перехода транзистора Т2.
В это же время заряжается конденсатор Сб1 по цепи корпус- эмиттер-база Т1- Сб1 - Rк2 - (-Ек) с полярностью, показанной на рис.8.1. Обычно элементы схемы выбираются так, чтобы процесс заряда конденсатора Сб1 протекал быстрее, чем перезаряд Сб2. После окончания заряда Сб1 транзистор Т1 удерживается в насыщении за счет протекания базового тока, достаточного для насыщения.
По мере перезаряда конденсатора Сб2 напряжение на нем уменьшается и в некоторый момент становится равным нулю. Начиная с этого момента развивается лавинообразный процесс опрокидывания триггера. Транзистор Т1 начинает открываться, и напряжение на его коллекторе Uк2 возрастает. Возникшее положительное приращение DUк2 через конденсатор Сб1 передается на базу транзистора Т1, вызывая его запирание. Это приводит к уменьшению Uк1 и возникновению на коллекторе Т1 отрицательного приращения напряжения DUк1, которое через Сб2 попадает на базу Т2, содействуя его отпиранию и т. д. В результате Т2 насыщается, Т1 запирается, а конденсатор Сб2 заряжается по цепи корпус - эмиттер-база Т2 - Сб2 - Rкl - (-Ек). Одновременно с зарядом конденсатора Сб2 происходит более медленный процесс перезаряда конденсатора Сб1. Далее процесс протекает аналогично рассмотренному выше.
|
|
Понимая под длительностью импульса tи время открытого состояния одного или другого транзистора, можно рассчитать скважность импульсов.
Скважность импульсов q = (tи1 + tи2)/tи1 = 1 + (tи2/tи1) ограничивается временем полного заряда конденсатора через соответствующее сопротивление. Поэтому максимальная скважность не превышает величины qмакс» [b/(3¸5)]. Например, при использовании транзисторов с обычным значением b = 30 максимальная скважность около 10.
Транзисторные мультивибраторы могут работать в жестком и мягком режиме самовозбуждения. Мягкий режим характеризуется обязательным возникновением генерации при включении источника питания. В жестком режиме для возникновения автоколебаний необходимо внешнее воздействие на схему, например, запускающий импульс.
Жесткий режим самовозбуждения наблюдается в мультивибраторах, когда при включении источника питания оба транзистора оказываются в насыщенном состоянии и не обладают усилительными свойствами. В этом случае условия самовозбуждения не выполняются, и автоколебания отсутствуют. Во избежание жесткого самовозбуждения, что недопустимо в задающих генераторах, необходимо предотвращать сильное насыщение транзисторов. С другой стороны, чтобы получить импульс с плоской вершиной и стабильной амплитудой, необходим насыщенный режим работы транзисторов. Для насыщения транзисторов следует выполнять условия bRк1 ³ Rб1; bRк2 ³ Rб2.
Чтобы удовлетворить приведенные выше противоречивые требования, неравенства не должны быть сильными. В этом случае транзисторы поочередно будут работать в режиме насыщения, но вблизи границы с активной областью.
Вывод: