RC-генераторы с самовозбуждением, страница 4

Кроме того, характеристики транзисторов VT1 и VT2 должны быть идентичны. Но в реальной схеме абсолютной симметрии и идентичности получить невозможно, поэтому при подключении схемы к источнику питания транзисторы оказываются в разных состояниях: один открыт, другой закрыт. Такое состояние мультивибратора не является устойчивым и называется состоянием квазиравновесия. Через некоторое время без внешних воздействий за счет токов, протекающих в схеме, происходит переброс мультивибратора в другое состояние, которое также является квазиравновесным. Этот процесс переброса схемы из одного квазиравновесного состояния в другое является непрерывным, в результате чего в мультивибраторе возбуждаются незатухающие колебания.

Рассмотрим работу схемы для исходного состояния (рис. 1.24): в момент времени t=0 транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 закрыт, при этом Uк1=0, Uк2=Ек, Uб2=-Ек, Uб1=0 (рис. 1.25).

Рис. 1.25. Временные диаграммы симметричного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями.

Конденсатор С1 будет заряжен до напряжения Ек, С2 – полностью разряжен. В схеме начнутся процессы заряда конденсатора С2 (ток i1) и перезаряда конденсатора С1 (ток i2) от источника питания Ек. Конденсатор С2 заряжается через резистор Rк2 с относительно малым сопротивлением, а конденсатор С1 перезаряжается через резистор R1 со значительно большим сопротивлением. Так как Rк2<<R1, скорость этих процессов будет неодинаковой. Конденсатор С2 быстро зарядится до напряжения Ек, а напряжение на конденсаторе С1, которое одновременно является напряжением на базе транзистора VT2, будет мало возрастать, стремясь к Ек, и пока оно останется отрицательным, транзистор VT2 будет закрыт. В момент времени t=t1 напряжение на правой обкладке конденсатора С1 становится равным нулю, транзистор VT2 открывается, и в результате лавинообразного процесса переброса транзистор VT1 окажется закрытым, а транзистор VT2 – открытым.

С этого момента времени (t1) будет происходить заряд конденсатора С1 и перезаряд конденсатора С2. Второе состояние квазиравновесия будет наблюдаться до тех пор, пока напряжение на базе транзистора VT1 будет отрицательным. Когда оно станет равным нулю, произойдет новый переброс, возврат в первое состояние квазиравновесия.

Длительность состояний квазиравновесия можно определить по формулам

T1=0.7C1R1,

T2=0.7C2R2.

Длительность полного рабочего цикла симметричного мультивибратора

T=T1+T2=1.4RC.

Недостатком симметричных мультивибраторов является невысокая стабильность периода колебаний, так как работа схемы сильно зависит от температуры.

Для устранения этого недостатка используют синхронизацию периода колебаний мультивибратора управляющими импульсами.

Для улучшения формы импульса за счет сокращения длительности фронта при запирании транзистора применяют мультивибраторы с отсекающими диодами (рис. 1.26) и с фиксирующими диодами (рис. 1.28).

Рис. 1.26. Мультивибратор с отсекающими диодами

В мультивибраторе с отсекающими диодами при заряде конденсатора С1 диод VД1 запирается и отключает резистор Rк1 от цепи заряда, и напряжение на коллекторе VT1 скачком уменьшается до –Ек, что уменьшает длительность фронта импульса (рис. 1.27).

Рис. 1.27. Временная диаграмма напряжения мультивибратора с отсекающими диодами

В мультивибраторе с фиксирующими диодами (рис. 1.28) уменьшение длительности фронта импульса достигается за счет фиксации коллекторного напряжения на уровне Еф, меньшем, чем напряжение Ек (по абсолютной величине). В этой схеме при заряде времязадающего конденсатора напряжение на коллекторе запирающегося транзистора стремится к –Ек. Формирование фронта заканчивается, когда напряжение на коллекторе становится равным напряжению Еф, и диод открывается (рис. 1.29). Чем меньше Еф, тем меньше  длительность фронта импульса.