в режиме автоколебаний
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: