Изучение работы автоколебательного и ждущего мультивибраторов
Цель работы: изучение принципа действия автоколебательного и ждущего мультивибраторов.
1 Краткие теоретические сведения
1.1 Введение
Мультивибратор представляет собой релаксационный генератор колебаний почти прямоугольной формы. Он является двухкаскадным усилителем на резисторах с положительной обратной связью, в котором выход каждого каскада соединен со входом другого. Само название "мультивибратор" происходит от двух слов: "мульти" - много и "вибратор" - источник колебаний, поскольку колебания мультивибратора содержат большое число гармоник. Мультивибратор может работать в автоколебательном режиме, режиме синхронизации и ждущем режиме.
При работе в режиме автоколебаний мультивибратор без внешнего воздействия вырабатывает импульсы, период повторения и длительность которых определяется параметрами схемы мультивибратора. В режиме синхронизации на мультивибратор действует извне синхронизирующее напряжение, частота которого определяет частоту импульсов. В ждущем режиме мультивибратор при отсутствии внешних импульсов запуска находится в состоянии покоя (в состоянии устойчивого равновесия) и не генерирует никаких импульсов. Лишь при воздействии импульсов запуска, поступавших от внешнего генератора, мультивибратор вырабатывает только один рабочий импульс, после чего возвращается в исходное состояние. Таким образом, частота следования пульсов, генерируемых ждущим мультивибратором, задается не параметрами схемы, а частотой следования импульсов запуска. Параметры же схемы определяют длительность вырабатываемых импульсов.
Мультивибраторы применяются в устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники (в т. ч. в релевремени (метроном- это часы, позволяющие по звуковым сигналам отсчитывать равные промежутки времени с точностью до долей секунды), задающих устройствах, формирователях ЭВМ и радиотехнических игрушках), в устройствах радиотехники в качестве задающих генераторов и формирователей импульсов, делителей частоты, бесконтактных переключателей тока и др.
1.2 Автоколебательный мультивибратор
Рассмотрим схему мультивибратора, показанную на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема автоколебательного мультивибратора
Транзистор VT2 находится либо в закрытом (интервалы T1, Uk2=E), либо в открытом (интервалы Т2, Uk2<E) состоянии (рисунок 2).
Рисунок 2 – Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2
Переход из закрытого состояния в открытое и обратный переход (интервалы Δt1 и Δt2) происходит очень быстро (Δt1, Δt2<<T1, T2). Транзистор VT1 работает в противофазе с транзистором VT2. (VT2 открыт, VT1 закрыт и т.д.). В течение переходных интервалов Δt1 и Δt2 оба транзистора открыты, усилитель обладает большим коэффициентом усиления, токи и напряжения транзисторов изменяются очень быстро. Затем следует интервал (Т1 или Т2) квазиустойчивого (т.е. устойчивого в течение некоторого промежутка времени) состояния, определяемого зарядом или разрядом конденсаторов.
Мультивибратор бывает как симметричным, так и несимметричным. У симметричного мультивибратора коллекторные сопротивления в обоих плечах одинаковы, одинаковы также базовые сопротивления и емкости (одинаковые транзисторы, сопротивления и емкости, т.е. R2=R4, R1=R3, C1=C2.).. Для простоты посмотрим работу симметричного мультивибратора. Будем считать изменение токов транзисторов мгновенным, т. е. время рассасывания зарядов много меньше времени зарядов конденсаторов.