Мультивибратор– релаксационный генератор, регенеративный процесс в котором осуществляется путем применения двух усилителей с положительной взаимной междукаскадной обратной связью. На рисунке 22, а изображена схема транзисторного мультивибратора, построенного на основе двухкаскадного резисторного усилителя.
В автоколебательном режиме транзисторы поочередно переходят из открытого состояния в закрытое и обратно. При включении источника коллекторного питания один из транзисторов окажется открытым, другой – закрытым. Если открыт, например, транзистор VT1, конденсатор С1, зарядившийся во время установления процессов в схеме, начинает разряжаться через (R1) и VT1. Разрядный ток создает на резисторе R1 падение напряжения (рисунок 22, б), убывающее по мере уменьшения этого тока по экспоненциальному закону. Это напряжение приложено к базе транзистора VT2 и поддерживает его в закрытом состоянии. В это же время конденсатор С2 заряжается от источника ЕК через участок «эмиттер – база» открытого транзистора VT1 и . По мере заряжания С2 ток, протекающий по уменьшается и потенциал коллектора VT2, изменяющийся по экспоненциальному закону, становится более отрицательным. Через τф = 3 · С2, когда С2 зарядится, потенциал коллектора станет примерно равным ЕК. Так как R1 >> , процесс разряда C1 проходит значительно медленнее, чем процесс заряда С2. Постоянная времени разряда C1 определяет длительность отрицательного импульса, снимаемого с коллектора VT2, т. е. τ ≈ 0,7 R1 · C1. Когда потенциал базы VT2 приблизится к нулю, транзистор VT2 приоткрывается и начинает проводить ток. С этого момента в результате действия положительной обратной связи происходит лавинообразный процесс, в результате которого VT2 открывается, a VT1 закрывается. В дальнейшем все процессы повторяются, но уже относительно открытого транзистора VT2.
t
t
t
t
t
t
R2
R1
б
а
VT2
Um
∆U
tср
tср
VT1
C2
t1
t2
EК
EК
t
tи
0,1
0,9
U
Um
C1
+EК
Рисунок 22 – Транзисторный мультивибратор:
а – электрическая схема; б – временные диаграммы
В реальных электрических цепях вследствие влияния паразитных емкостей и индуктивностей нарастание и исчезновение напряжения происходит за конечный промежуток времени, а вершина импульса имеет спад. Поэтому реальные импульсы (см. рисунок 22) характеризуется следующими параметрами:
Um– амплитуда импульса;
∆U – спад вершины импульса;
τф – длительность фронта импульса;
τс– длительность спада импульса;
τи – длительность импульса.
Значения τф τспринято определять на интервале времени, в течение которого сигнал изменяется в пределах (0,1 – 0,9) Um. Длительность импульса tи определяют на уровне 0,1·Um. Для периодической последовательности импульсов период следования T = tи + tп, скважность Q = , коэффициент заполнения J = и частота повторения импульсов F = .
В симметричном мультивибраторе:
– период колебания T ≈ 1,4 · R1 · C;
– амплитуда импульсов Um ≈ ;
– длительность импульсов τи ≈ 0,7 R1 · C;
– длительность переднего фронта τф ≈ 2RК · C.
Существенным недостатком рассмотренного мультивибратора является малая крутизна передних фронтов выходных импульсов, которые вырождаются в экспоненты из-за протекания зарядных токов конденсаторов по коллекторным нагрузкам. Этот недостаток устраняется введением дополнительных путей протекания токов с последующим их разделением диодами.
(R1) и VT1. Разрядный ток создает на резисторе R1 падение напряжения (рисунок 22, б), убывающее по мере уменьшения этого тока по экспоненциальному закону. Это напряжение приложено к базе транзистора VT2 и поддерживает его в закрытом состоянии. В это же время конденсатор С2 заряжается от источника ЕК через участок «эмиттер – база» открытого транзистора VT1 и 
. По мере заряжания С2 ток, протекающий по 
уменьшается и потенциал коллектора VT2, изменяющийся по экспоненциальному закону, становится более отрицательным. Через τф = 3 
· С2, когда С2 зарядится, потенциал коллектора станет примерно равным ЕК. Так как R1 >> 
, процесс разряда C1 проходит значительно медленнее, чем процесс заряда С2. Постоянная времени разряда C1 определяет длительность отрицательного импульса, снимаемого с коллектора VT2, т. е. τ ≈ 0,7 R1 · C1. Когда потенциал базы VT2 приблизится к нулю, транзистор VT2 приоткрывается и начинает проводить ток. С этого момента в результате действия положительной обратной связи происходит лавинообразный процесс, в результате которого VT2 открывается, a VT1 закрывается. В дальнейшем все процессы повторяются, но уже относительно открытого транзистора VT2.
, коэффициент заполнения J = 
и частота повторения импульсов F = 
.
;
