Генераторы сигналов прямоугольной формы

Генераторы сигналов прямоугольной формы называют мультивибраторами за исключением некоторых типов магнитно-транзисторных генераторов, имеющих собственные названия.

На рис. 7.8, а показана схема транзисторного мультивибратора. Она содержит два транзисторных однокаскадных усилителя, состоящих из транзистора VT 1 (VT 2), коллекторного резистора R _к1 (R _к2) и базового резистора R _б1 (R _б2). Связь между усилителями осуществляется при помощи конденсаторов С1 и С2. В схеме существует глубокая положительная обратная связь, которая приводит к самовозбуждению. При этом в схеме возможны два квазиустойчивых состояния: транзистор VT 1 закрыт, а транзистор VT 2 открыт, другое состояние - транзистор VT 1 открыт, а транзистор VT 2 закрыт. Открытое состояние транзисторов обеспечивается выбором соотношения между резисторами R _к и R _б (R _б £ b R _к, где b - коэффициент усиления транзистора по току).

На рис. 7.8, б приведена временная диаграмма работы мультивибратора. Допустим, что в промежутке времени t ₀ – t ₁ транзистор VT 1 закрыт (U _к1 = E _к), а транзистор VT 2 открыт (U _к1 = 0). Транзистор VT 1 удерживается в закрытом состоянии напряжением конденсатора С2, который будучи перед этим заряжен до напряжения питания теперь положительной обкладкой подключен к базе VT 1, а отрицательной через открытый транзистор VT 2 – к эмиттеру VT 1. Напряжение на базе VT 1 U _б1 в начале интервала равно E _к (см. рис. 7.8, б). Длительность интервала времени, в течение которого VT 1 будет в закрытом состоянии зависит от постоянной времени разряда конденсатора С2. Конденсатор С2 разряжается по цепи: +Е_к (общий провод), открытый транзистор VT 2, конденсатор С2, резистор R _б1, -Е_к. Постоянная времени цепи разряда равна t _р1 = R _б1 С₂. К моменту времени t ₁ конденсатор С2 разрядится до нуля и напряжение U _б1 станет равным нулю (см. U _б1 на рис. 7.8, б).

В промежутке времени t ₀ – t ¢ ₀ конденсатор С1 зарядился до напряжения Е_к по цепи: +Е_к (общий провод), переход эмиттер-база VT 2, конденсатор С1, резистор R _к1, -Е_к. Постоянная времени цепи заряда равна t _з1 = R _к1 С₁. Поскольку R _к1 << R _б1, то и t _з1 << t _р1. Однако заряд конденсатора приводит к искажению фронта выходного импульса мультивибратора. На рис.91, б видно, что в промежутке времени t ₀ – t ¢ ₀ имеется всплеск импульса тока I _б2, соответствующий заряду конденсатора С1. Этот импульс тока, проходя по резистору R _к1, создает на нем падение напряжения, искажающее передний фронт импульса напряжения U _к1, которое является выходным напряжением U _вых1.

В момент t ₁, когда напряжение на базе транзистора VT 1 становится равным нулю, транзистор начинает приоткрываться и обкладка конденсатора С1, имеющая отрицательный заряд, будет «притягиваться» через открывающийся транзистор VT1 к общему проводу, т.е. к эмиттеру VT 2. Вторая обкладка С1, имеющая положительный заряд, подключена к базе VT 2, поэтому транзистор VT 2 начинает закрываться. Увеличивающийся потенциал его коллектора через конденсатор С2 поступает на базу транзистора VT 1 открывая его еще больше. Процесс развивается лавинообразно. В результате транзистор VT 1 открывается, а транзистор VT 2 закрывается. К базе транзистора VT 2 прикладывается положительное напряжение U _б2 конденсатора С1, удерживающее его в закрытом состоянии, пока происходит его разряд с постоянной времени t _р2 = R _б2 С₁ (см. U _к2 и U _б2 на рис. 7.8, б).

Напряжение на коллекторе VT 2 (выходное напряжение U _вых2) увеличивается до Е_к за время t ₁ - t ¢ ₁, пока происходит заряд конденсатора С2 по цепи: +Е_к (общий провод), переход эмиттер-база VT 1, конденсатор С2, резистор R _к2, -Е_к. Постоянная времени, определяющая длительность фронта выходного импульса U _вых2, равна t _з2 = R _к2 С₂.

В дальнейшем, в интервале t ₂ – t ₃ и т.д. процессы повторяются. Частота выходных импульсов мультивибратора определяется длительностями разряда конденсаторов С1 и С2

f = 1/ T = 1/( t _к1 + t _к2 ) » 1/0,7( R _б1 С₂ + R _б2 С₁).

Недостатком рассмотренного простейшего транзисторного мультивибратора является пологий фронт формируемого импульса. Этот недостаток устраняется введением в схему так называемых отсекающих диодов. На рис. 7.9, а представлена схема мультивибратора с отсекающими диодами. В схеме предусмотрена возможность регулирования частоты и скважности выходных импульсов.

Для заряда конденсаторов в схеме предусмотрены специальные зарядные резисторы R _з1 и R _з2, которые отделены от коллекторных резисторов R _к1 и R _к2 отсекающими диодами VD 1 и VD 2. Поэтому в момент перехода транзистора в закрытое состояние (фронт выходного импульса) ток заряда конденсатора течет по зарядному резистору, а отсекающий диод заперт.

На временных диаграммах (рис. 7.9, б) видно, что фронты выходных импульсов стали крутыми.

В схеме рис. 7.9, а можно регулировать частоту импульсов. При помощи потенциометра R _р2 можно регулировать величину напряжения, до которого заряжаются конденсаторы. Время разряда конденсаторов, определяющее частоту выходных импульсов, напрямую зависит от величины этого напряжения.

При помощи потенциометра R _р1 можно регулировать скважность (величина, обратная коэффициенту заполнения) импульсов. Перемещение движка потенциометра в одну или другую сторону приводит к увеличению постоянной времени разряда одного конденсатора и уменьшению – другого при неизменной сумме длительностей разряда обоих конденсаторов (период импульса).

 

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться: