Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Транзисторные мультивибраторы



 

Мультивибратор – генератор множества колебаний.

 

Рисунок 3.32

Мультивибратор представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель, построенный на транзисторных ключах-инверторах.В схеме имеется ПОС за счёт того, что выход одного ключа соединён со входом другого (ПОС существует только тогда, когда оба транзистора открыты).

Физические процессы в мультивибраторе. Рассмотрение работы мультивибратора начнем с момента, когда транзистор VT2 насыщен, конденсатор С2разряжается и напряжение на нем приближается к нулю .

Транзистор VT1 запертнапряжением , так как левая по схеме обкладка С2непосредственно соединена с базой VT1, а правая оказывается присоединенной к эмиттеру VT1 через открытый транзистор VT2.

Этому состоянию соответствуют временные диаграммы (рис. 3.32 б) до момента времени ), в соответствии с которыми . Каждый период следования формируемых импульсов можно разбить на ряд стадий.

Формирование фронта импульса. Когда напряжение на разряжающемся конденсаторе С2станет примерно равным нулю , транзистор VT1 отпирается.

При одновременно отпертых транзисторах VT1, VT2 замыкается цепь положительной обратной связи (ПОС) — возникают условия для лавинообразного процесса. Отпирание транзистора VT1 приводит к уменьшению отрицательного потенциала второго коллектора. Так как напряжение на конденсаторе С1 не может изменяться мгновенно, то этот положительный скачок напряжения целиком прикладывается между базой и эмиттером VT2, что вызывает уменьшение тока в его цепи. Вследствие этого потенциал второго коллекторастановится более отрицательным — отрицательный скачок напряжения через конденсатор С2 передается на базу транзистора VT1, что приводит к еще большему его отпиранию и т. д.

Так как каждый последующий скачок напряжения на базе больше предыдущего (за счет усилительных свойств транзисторов), то описанный процесс нарастает лавинообразно и спустя небольшое время, исчисляемое долями микросекунды, транзистор VT2 оказывается запертым. С этого момента цепь положительной обратной связи обрывается и лавинообразный процесс прекращается. Параметры схемы выбраны так, что открывшийся транзистор VT1 оказывается в режиме насыщения. Запиранию транзистора VT2 соответствует участок a-bкривой (рис. 3.32б).

Во время лавинообразного процесса напряжение на конденсаторе С2 не успевает измениться и равно нулю. Только после запирания транзистора VT2 этот конденсатор начинает заряжаться током i3по цепи: К— «земля» — эмиттер — база насыщенного транзистора VT1 С2 — (-Ек). За счет этого потенциал коллектора VT2 постепенно приближается к установившемуся значению (участок bcкривой иК2на рис. 13.2). Когда конденсатор С2зарядится ( =0), напряжение на коллекторе примет значение иК2 к. На этом формирование фронта импульса закончится.

Формирование плоской вершины импульса. До момента времени t1конденсатор С1, присоединенный к коллектору запертого прежде транзистора VT1, был заряжен до напряжения Uc1≈ -Ек(аналогично тому, как сейчас заряжен конденсатор С2, присоединенный к коллектору запертого транзистора VT2).

После насыщения транзистора VT1 напряжение на этом конденсаторе оказывается приложенным между базой и эмиттером транзистора VT2 и удерживает VT1 запертым. Поэтому напряжение иК2остается неизменным — на коллекторе VT2 формируется плоская вершина импульса.

При насыщенном транзисторе VT1 конденсатор С1получает возможность разряжаться по цепи: + Ек— «земля» — VT1 С1 — (-Ек). Как только С1 разрядится, транзистор VT2 отпирается и в схеме вновь создаются условия для лавинообразного процесса. На этом (в момент времени t2; рис. 3.32 б) формирование плоской вершины заканчивается.

Формирование среза импульса. Начавшийся лавинообразный процесс протекает аналогично описанному с той лишь разницей, что теперь напряжение на коллекторе VT1 по абсолютному значению увеличивается, а напряжение на коллекторе VT2 уменьшается. В результате транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 насыщается — на коллекторе VT2 формируется срез импульса (участок deкривой иК2 на рис. 3.32 б).

Пауза. Через насыщенный транзистор VT2 происходит разрядка конденсатора С2по цепи: К— «земля» — VT2 С2 —(- Ек)(аналогично через соответствующие элементы схемы ранее разряжался конденсатор С1). Пока напряжение иC2 не приблизится к нулю, транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 насыщен. После отпирания VT1 начнется формирование очередного импульса на коллекторе VT2. Интервал t2— t3 (рис. 13.2) — пауза между импульсами.

В интервале t2 — t3 наряду с разрядкой конденсатора С2 происходит зарядка конденсатора С1 по цепи: К— «земля» — эмиттер — база VT2 С1—Rк1(к). Аналогично ранее заряжался конденсатор С2, когда транзистор VT1 был насыщен, а транзистор VT2 заперт.

Заметим, что если бы разрядка конденсатора (например, С1)не обрывалась из-за лавинообразного запирания транзистора VT1, то конденсатор перезарядился бы, т. е. напряжение на нем (и на базе транзистора VT2)изменило бы полярность и экспоненциально достигло значения — Ек(пунктирные кривые на рис. 3.32 б).

Особенностью рассмотренных процессов является также отрицательный выброс на базе отпирающегося транзистора. Так, при отпирании транзистора VT2 (например, в момент t2рис. 3.32 б) он обусловлен передачей через конденсатор С1 отрицательного перепада с коллектора закрывшегося транзистора VT1, а при отпирании транзистора VT1 — передачей через конденсатор С2 отрицательного перепада с коллектора закрывшегося транзистора VT2.

Основные параметры колебаний. Будем считать, что импульс формируется при запирании транзистора (когда потенциал его коллектора становится более отрицательным), а пауза — при его отпирании. В первом приближении напряжение на насыщенном транзисторе Uк насыщ≈ 0, а на запертом -Ек. Следовательно, амплитуда генерируемых импульсов Ек.

Как было показано, конденсатор, присоединенный к коллектору насыщенного транзистора, например VT1, разряжается, имея тенденцию перезарядиться. Поэтому положительное напряжение на нем (ис)и на базе запертого транзистора VT2 экспоненциально уменьшается, стремясь к значению -Ек(рис. 3.32 б):

(13.1)

где — постоянная времени разрядки конденсатора С1.

При t=0 С этого момента начинается формирование отрицательного импульса на коллекторе транзистора VT2.

Таким образом, длительностьtи2генерируемого им­пульса определяется продолжительностью разрядки конденса­тора (в данном случае С1), обеспечивающего запертое состояние транзистора VT2. Ее значение можно определить, имея в виду, что спустя время t=tи2(с начала разрядки конденсатора С1)потенциал базы транзистора VT2( ) станет равен нулю. С уче­том этого выражение (13.1) принимает вид

Отсюда после несложных преобразований получаем

Проведя аналогичные рассуждения по отношению к закрыв­шемуся транзистору VT1, находим

где — постоянная времени разрядки конденсатора С2.

Конденсаторы С1 и С2, определяющие длительности импуль­сов, называют времязадающими.

Очевидно, что период колебаний

(13.2)

Для симметричного мультивибратора

Поэтому .

Отсюда период колебаний, коэффициент заполнения и скваж­ность соответственно равны

Длительность переднего фронта импульса определяет­ся временем зарядки времязадающего конденсатора через коллек­торный резистор того же плеча:

Это время называют временем восстановления схемы.

 

Раздел 3.4.2 Транзисторный мультивибратор (Лекция 37, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Транзисторный мультивибратор: формирование вершины и среза импульса

2. Транзисторный мультивибратор: формирование паузы между импульсами

3. Основные параметры транзисторного мультивибратора

 

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 925; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.019 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь