Мультивибратор на дискретных элементах

Мультивибратор на дискретных элементах

Представляет из себя генератор прямоугольных импульсов релаксационного типа, не имеющий устойчивых состояний. Используются два усилительных каскада, охваченных обратной связью. Одна ветвь обратной связи состоит из R1C1, а другая - R2C2. Из-за наличия в цени обратной связи конденсаторов мультивибратор не имеет устойчивых состояний и обеспечивает генерирование прямоугольных импульсов, имеющих форму, близкую к прямоугольной. После включения питания в результате различия параметров элементов плечей один из транзисторов откроется, а другой закроется. Пусть в момент времени t0 VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Конденсатор С1 заряжен до определенного напряжения, полярность которого такова, что напряжение база-эмиттер отрицательное и VT2 закрыт. Конденсатор С1 разряжается током, текущим от источника питания через R1 и открытый VT1. Конденсатор С2 заряжается током, текущим через Rk2 в базу VT1. Напряжение на коллекторе VT2 увеличивается. В данной схеме должно быть R1 больше Rk2, тогда С2 зарядится быстрее, чем С1. Заряд С2 происходит по экспоненте с т'=Rk2*C2. Таким образом он зарядится почти до Uип-Uбэ.нас за время tф1=(3..5)*Rk2*C2. Зарядка С1 приводит к увеличению напряжения базы VT2 и пока оно не достигнет значения Uбэ.нас VT2 будет закрыт, а VT1 открыт, так как его быза подключена к плюсу источника питания через R2. Это состояние схемы характеризуется постоянством напряжений VT1 и пазывается квазиустойчивым. В момент времени t1 VT2 открывается, уменьшается его коллекторное напряжение, уменьшается базовый ток VT1, уменьшается коллекторный ток VT1, что компенсируется увеличением тока, ответвляющегося в базу VT2. Начинается лавинообразный процесс переключения схемы, результатом которого становится запирание VT1 и насыщение VT2. С1 заряжается от источника питания по цепи Rk2 - база VT2 с постоянной времени т''=Rk1*C1. Напряжение на С1 за время tФ2=(3..5)*Rk1*C1 достигает значения Uип-Uбэ.нас. Запертое состояние VT1 обеспечивается заряженным конденсатором С2, отрицательная обкладка которого подключена к базе VT1, а положительная - к коллектору насыщенного VT2. При этом С2 разряжается через R2 и открытый VT2. Когда напряжение на базе VT1 достигнет значения Uбэ.нас VT1 откроется. Открываение VT1 в момент времени t2 снова вызовет лавинообразный процесс в схеме и VT2 закроется. С1 будет заряжен до напряжения Uип-Uбэ.нас, а С2 будет почти разряжен. Это состояние схемы соответствует моменту времени t0. Круг замкнулся... Нагрузку можно подключать к одному из коллекторов. Длительность импульса на коллекторе VT2: tи=С1*R1*ln(2*Uип-Uбэ.нас-Uкэ.нас)/(Uип-Uбэ.нас). Аналогично для VT1: tи=С2*R2*ln(2*Uип-Uбэ.нас-Uкэ.нас)/(Uип-Uбэ.нас). Для того, чтобы транзисторы входили в режим насыщения, требуется, чтобы Rk2*h21э больше R1 и Rk1*h21э больше R2. Выбор элементов схемы нужно производить исходя из следующих соображений:

1.  Транзисторы обычно берут низкочастотные, подходящие по коллекторным току, напряжению, мощности.

2.  Коллекторные резисторы выбирают исходя из нагрузки схемы Rk=(Uип-Uкэ.нас)/Ik.

3.  Уменьшение коллекторных резисторов ведет к увеличению потребляемой схемой мощности.

4.  Базовые резисторы расчитывают исходя из R1 меньше Rk2*h21э и R2 меньше Rk1*h21э.

5.  Емкость конденсаторов расчитывают по параметрам сигнала, снимаемого с VT2: С1=tи/(R1*ln(2*Uип-Uбэ.нас-Uкэ.нас)/(Uип-Uбэ.нас)) С2=tп/(R2*ln(2*Uип-Uбэ.нас-Uкэ.нас)/(Uип-Uбэ.нас))