5. элементы импульсной и цифровой техники

5.6.2. Мультивибраторы


Мультивибратором называется релаксационный автогенератор прямоугольных импульсов, представляющий собой двухкаскадный RC усилитель со 100% гальванической ПОС. Мультивибраторы могут выполняться как симметричные устройства.
Типовая схема симметричного мультивибратора приведена на рис.5.19. Параметры схемы подбираются так, что R_К1= R_К2 = R_К, R₁= R₂ = R, причем R >> R_К.

В реальном мультивибраторе не может быть абсолютной симметрии, поэтому в какой то момент времени обязательно один транзистор окажется открытым, а другой – закрытым. Это временно устойчивое состояние. За счет внутренних процессов, через некоторое время (без какого либо внешнего воздействия) произойдет переброс схемы в другое временно устойчивое состояние. Далее процесс периодически повторяется.

Пусть, в момент времени (t = 0) транзистор VТ1 открылся, а транзистор VТ2 закрылся. Для этого момента времени, как будет показано ниже, на конденсаторе С2 будет напряжение Е_К с полярностью, как показано на рис.5.19 (конденсатор зарядился базовым током транзистора VТ2 за предшествующее временно устойчивое состояние, в котором транзистор VТ1 был закрыт), а конденсатор С1 будет полностью разряжен, так как напряжение на коллекторе открытого транзистора стремиться к нулю.

В схеме в момент времени t > 0 начнется процесс заряда конденсатора С1 базовым током открытого транзистора VТ1 и перезаряд конденсатора С2 от источника - Е_К. Эти процессы будут проходить с разными скоростями, так как С1 будет заряжаться через относительно малое сопротивление R_К2 и открытый транзистор VТ1, а конденсатор С2 будет перезаряжаться через большое сопротивление R₂ и открытый транзистор VТ1. Поскольку R >> R_К, то конденсатор С1 быстро зарядится до напряжения источника, в то время как перезаряд конденсатора С2 будет происходить медленно, при этом напряжение на С2 будет приближаться к нулю.
Напряжение на С2 является базовым напряжением транзистора VТ2, и пока оно остается положительным транзистор VТ2 будет закрыт.
В момент времени t = t₁ напряжение на С2 станет равным нулю, транзистор VТ2 откроется и в схеме мультивибратора произойдет лавинообразный процесс, в результате которого транзистор VТ2 откроется, а транзистор VТ1 закроется. С этого момента начинается перезаряд конденсатора С1 и заряд конденсатора С2. Процессы повторятся аналогично первому интервалу времени, но цепи заряда и перезаряда конденсаторов будут замкнуты через открытый транзистор VТ2.
Далее процессы в мультивибраторе будут чередоваться, при этом с коллекторных цепей транзисторов могут быть отведены во внешние цепи незатухающие периодические импульсные сигналы.
Времена Т₁ и Т₂, определяющие длительности импульсов и длительности пауз, определяются из соотношений ; .
Стабильность параметров мультивибратора такая же низкая, как и одновибратора.