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


Элементы теории мультивибраторов



 

Мультивибраторами называют генераторы импульсов прямоугольной формы, которые используют в качестве задающих устройств в различных системах импульсного и цифрового действия. Они представляют собой широкополосные усилители с широкополосной положительной обратной связью (ОС), имеющие в петле ОС элементы, накапливающие энергию. Мультивибраторы разделяются на автоколебательные (далее просто мультивибраторы) и ждущие (одновибраторы). Первые работают в автоколебательном режиме без подачи входного сигнала. Вторые генерируют импульсы только при подаче входного сигнала, т.е. работают в ждущем режиме. Основное отличие мультивибратора от триггера состоит в замене резисторов положительных обратных связей на конденсаторы. Мультивибратор имеет два устойчивых состояния, но они меняются не под действием входных сигналов, а под действием сигналов через положительные обратные связи. Мультивибратор не имеет внешних входов.

Мультивибраторы на биполярных транзисторах выполняют обычно по схеме, приведённой на рис. 6.3, а, с эквивалентной схемой перезарядки конденсатора (6.3, б), в которой времязадающие R C цепи R1C1, R2C2 питаются от отдельного источника EБ.

 

Рис. 6.3
 
 

Рис. 6.4

Рассмотрим работу устройства, начиная с момента времени t1 (рис. 6.4), когда транзистор VT1 закрыт (режим отсечки), а VT2 открыт (обычно режим насыщения). Полярность конденсаторов C1 и C2 показана на рисунке. Закрытое состояние VT1 поддерживается напряжением конденсатора C2, прикладываем в запирающем направлении к эмиттерному переходу VT1 через открытый транзистор VT2. Транзистор VT2 открыт за счет двух составляющих базового тока, протекающих по цепям: +EКRK1C1 – Б2 – Э2 – общая точка (ОТ); +EБR1 – Б2 – Э2 – ОТ.

Спустя интервал времени t1 » (3¼ 4)RK1C1 с момента переключения VT2 в открытое состояние первая (переменная) составляющая его базового тока становится практически равной нулю, и транзистор остаётся открытым за счёт второй (постоянной) составляющей базового тока. Напряжение на конденсаторе C1 и коллекторе VT1 при этом принимают значения (при UБ< < EK, UБ – напряжение эмиттерного перехода транзистора в открытом состоянии):

UС1=UК1=ЕКRК1IК01,

где IК01 – обратный ток коллекторного перехода VT1.

Когда транзистор VT2 открыт конденсатор C2 перезаряжается током, протекающим по цепи +EБR2С2 – К2 – Э2 – ОТ, а также обратным током коллекторного перехода VT1 с постоянной времени t2 » R2× С2> > t1. При этом потенциал базы VT1 повышается, в момент времени t2 достигает значения UБ1 » 0, 65В. Начиная с этого момента, VT1 начинает отпираться, а VT2 запираться напряжением конденсатора С1. Запирание VT2 ведёт к увеличению базового тока VT1 по цепям: +EК - RK2C2 – Б1 – Э1 – ОТ; +EБR2 – Б1 – Э1 – ОТ и ещё большему его отпиранию и запиранию VT2. Процесс развивается лавинообразно и завершается полным отпиранием VT1 и запиранием VT2. Далее работа устройства повторяется.

Из приведённого описания работы устройства и эквивалентной схемы перезарядки времязадающего конденсатора (рис. 6.3, б) следует

, (6.1)

. (6.2)

Подставляя в уравнения (6.1) и (6.2) значения uС1 = uС2 » 0, можно определить длительности интервалов импульса tИ и паузы tП , а также периода Т и скважности q выходного напряжения мультивибратора:

, , .

При условии RБ> > RK, ЕK> > RБIK0,

, ,

, .

Таким образом, параметры генерируемых импульсов регулируют, изменяя параметры времязадающих цепей и напряжения ЕБ.

 

 

Одновибраторы

Одновибраторы на биполярных транзисторах. Одновибратор служит для формирования импульсов заданной длительности из импульсов любой ширины. Схема одновибратора представлена на рис. 6.5, а. Схему одновибратора можно представить в виде двух частей: одна часть – это половинка триггера, другая часть – это половинка мультивибратора. Устройство содержит транзисторы VT1 и VT2, времязадающую цепь RБ, C2, резистор положительной ОС RЭ, цепь смещения R1, R2 и коллекторные сопротивления RК1, RК2 (причём RК1> RК2).

Рис. 6.5

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии VT2 насыщен базовым током, протекающим по цепи +EКRБ – Б2 – Э2– RЭ – ОТ. При этом uКЭ2 » 0 и . Параметры делителя выбраны так, что в исходном состоянии UЭ1> uR2 и транзистор VT1 заперт. Конденсатор C2 заряжен в указанной полярности до наибольшего напряжения (при IК01= IК02= 0):

.

При поступлении входного импульса положительной полярности в момент времени t1 (рис. 6.5, б) напряжение на резисторе R2 возрастает так, что uR2> UЭ1 и транзистор VT1 отпирается, при этом VT2 запирается обратным напряжением конденсатора C2, прикладываемым к его эмиттерному переходу через открытый транзистор VT1. Выходное напряжение одновибратора возрастает до величины uВЫХ » EК. Так как RK1> RK2, падение напряжения на резисторе RЭ резко уменьшается и выполняется условие

uR2 > UЭ2 = RЭEК / (RЭ+RК1).

За счёт этого по окончании входного импульса VT1 остаётся в открытом, а VT2 – в закрытом состоянии. Конденсатор C перезаряжается по цепи +EКRБC2VT1RЭ – ОТ с постоянной времени t1 » RБC2 (при RБ> > RК1 и RБ> > RЭ), при этом его напряжение стремится к минимальному значению

.

В момент времени t2 напряжение uC2 достигает нуля, что ведёт к лавинообразному отпиранию VT2 и запиранию VT1. Устройство возвращается в исходное состояние; процесс формирования выходного импульса закончен. Конденсатор C2 быстро перезаряжается до исходного напряжения по цепи +EКRК1 – Б2 – Э2RЭ – ОТ с постоянной времени t2 » (RК1+RЭ)C2< < t1, после чего устройство готово к формированию очередного импульса.

Из принципа действия устройства следует, что, при IК01=IК02=0 напряжение конденсатора при разряде изменяется по закону

,

откуда длительность формируемого импульса (при uС=0) равна

tИ = t1ln2 » 0, 7t1.

Время восстановления одновибратора (длительность зарядки конденсатора до исходного напряжения):

tВ = (3¼ 4)t2 = (3¼ 4)(RК1+RЭ)C2.

Минимальная скважность генерируемых импульсов:

.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Объясните устройство и принцип действия автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторах.

2. Объясните устройство и принцип действия ждущего мультивибратора на биполярных транзисторах.

 

 

ГЛАВА 7. ТИРИСТОРЫ

Принцип работы тиристора

 

Тиристор является четырехслойным прибором. Создается исключительно на основе кремния. Его структура показана на рис. 7.1. Вольт-амперные характеристики тиристоров представлены на рис. 7.2.

Р

Рис. 7.1 Рис. 7.2

Цепь управляющий электрод-катод (УЭ – К) является диодным переходом. В эту цепь допустимо подавать напряжение и управляющий ток только в направлении проводимости этого перехода. При отсутствии тока управления тиристор не проводит при любом знаке напряжения UАК, в том случае если это напряжение не превышает допустимых значений. Допустимые значения оговариваются классом прибора. Обратная ветвь ВАХ такая же, как у диода. Подавая ток управления, прямую ветвь можно изменять. Если подается номинальный ток управления, то прямая ветвь ВАХ превращается в диодную. Тиристор является полууправляемым прибором, т.к. снятие тока управления у проводящего тиристора не приводит к восстановлению прямой ветви. Тиристор является ключевым прибором и управляется импульсами тока управления. Переход с характеристики Iупр=0 на характеристику Iупр.ном происходит очень быстро.

 

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-26; Просмотров: 1081; 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! (0.03 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь