Условие:
На основании исходных данных, провести расчет параметров элементов схемы симметричного мультивибратора на транзисторах с коллекторно-базовыми связями.
Необходимо привести принципиальную схему мультивибратора и представить подробное описание принципа действия мультивибратора с диаграммами напряжений на коллекторах и базах транзисторов соответствующие своему варианту расчета.
Схема симметричного мультивибратора на рисунке 7 представлена без цепей питания. Указанные цепи и источник питания на схеме должны быть показаны.
Описание принципа действия мультивибратора
В современной электронике широко применяются устройства, работающие в импульсном режиме. Импульсный режим характеризуется тем, что сигналы, вырабатываемые в устройстве или воздействующие на него, являются прерывистыми и имеют характер импульсов, действующих в течение короткого промежутка времени.
Импульсом называется кратковременное изменение напряжения (тока) в электрической цепи, длительность которого соизмерима или меньше длительности переходных процессов в этой цепи.
По форме используемые импульсы весьма разнообразны, но наиболее часто применяются следующие: прямоугольные, трапецеидальные, пилообразные треугольные, экспоненциальные; колоколообразные.
Для генерации наиболее распространенных прямоугольных импульсов широко используются устройства, называемые мультивибраторами. В зависимости от назначения и схемного решения мультивибраторы могут функционировать в следующих режимах: режим генерации бесконечной последовательности импульсов (автоколебательный режим), ждущий режим (режим формирования одиночного импульса), режим формирования пачки импульсов (разновидность ждущего режима).
Мультивибратор, функционирующий в режиме генерации одиночного импульса называется одновибратором. Принципиальная схема симметричного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями представлена на рисунке 7.
При подключении схемы к источнику питания оба транзистора пропускают коллекторные токи, так как их рабочие точки находятся в активной области за счет отрицательного смещения на базах.
Но такое состояние является неустойчивым из-за наличия в схеме положительной обратной связи.
Допустим, что в результате любого случайного изменения напряжения на базах или коллекторах транзисторов несколько увеличился ток Ik1 транзистора VT1. При этом увеличится падение напряжения на резисторе R1 и на коллекторе транзистора VT1 увеличится положительный потенциал.
Поскольку напряжение на конденсаторе C1 мгновенно измениться не может, это увеличение потенциала будет приложено к базе VT2, в результате чего он начнет закрываться. Коллекторный ток VT2 уменьшится, напряжение на коллекторе VT2 станет более отрицательным, что еще более откроет транзистор VT1.
Процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор VT1 переходит в режим насыщения(полностью открыт), а транзистор VT2 – в режим отсечки (полностью закрыт).
Открытое состояние транзистора VT1 обеспечивается отрицательным смещением через резистор R1, а закрытое состояние транзистора VT2 – положительным напряжением на конденсаторе C1, приложенным к базе VT2.
Далее, конденсатор C2 быстро заряжается по цепи эмиттер – база VT1, C2, R4 – до напряжения источника питания. В то же время конденсатор С1 разряжается через резистор R2, поддерживая закрытое состояние VT2. Как только C1 разрядится, транзистор VT2 открывается и развивается лавинообразный процесс, приводящий транзистор VT1 в состояние отсечки, а VT2 – в состояние насыщения.
Таким образом на выходе мультивибратора формируется напряжение, по форме близкое к прямоугольным импульсам.
Полный период колебаний симметричного мультивибратора определяется выражением
Временные диаграммы, иллюстрирующие работу данного мультивибратора представлены на рисунке 6.1.
