1.2.1 Принцип работы мультивибратора

Если транзистор VT1 открыт и находится в режиме насыщения, то в это же время транзистор VT2 заперт (рисунок 2). При этом правая обкладка конденсатора С1 соединена через R4 с источником питания, а левая соединена с базой транзистора VT1. Протекающий зарядный ток поддерживает потенциал базы транзистора VT1 на уровне, близком к , вполне достаточном, чтобы VT1 находился в режиме насыщения. Напряжение на базеU_Б1 не может стать заметно большим этого напряжения из-за ограничивающего действия экспоненциальной входной характеристики транзистора и ограничения тока через резистор R4. Конденсатор С1 заряжается до напряжения . После окончания заряда конденсатора С1 напряжение остается примерно таким же и поддерживается за счет тока черезR4.

Во время и после окончания заряда конденсатора С1 транзистор VT2 остается запертым напряжением на конденсаторе С2, зарядившемся в предыдущий полупериод.

В самом деле, если С2 зарядился до напряжения , то все это напряжение приложено между базой и эмиттером VT2, так как потенциал левой обкладки конденсатора, равный напряжению коллектор-эмиттер насыщенного транзистора VT1, очень близок к нулю.

Чтобы транзистор VT2 открылся, необходимо, чтобы конденсатор С2 не только полностью разрядился, но и частично перезарядился до напряжения , при котором VT2 открывается. Как только транзистор VT2 начинает проводить, его коллекторный потенциалU_К2 падает. Понижение U_К2 передается через конденсатор С1 и вызывает падение потенциала U_Б1 на базе транзистора VT1. Вследствие этого транзистор VT1 переходит в активный режим, что вызовет дальнейшее увеличение тока транзистора VТ1, и т. д. Возникающий при этом регенеративный процесс быстро переключает схему из одного квазиустойчивого состояния в другое, при котором VT1 находится в закрытом состоянии, а VT2 – в открытом состоянии. Транзисторы меняются состояниями.

На рисунке 4 приведены зависимости коллекторного тока и напряжений на коллекторе и базе транзистора VT1. Аналогичные зависимости для транзистора VT2 имеют такой же вид, но сдвинуты по фаз на половину периода.

Разность потенциалов на обкладках конденсаторов С1 и С2 во время скачка не меняется, так как конденсатор пропускает скачок напряжения. Потенциал коллектора VТ2 за время скачка изменяется от нуля (открытого) до + Е, (когда он заперт). На такую же величину изменяется за время скачка и потенциал базы транзистора VТ1.

Рисунок 4 – Зависимости коллекторного тока и напряжений на коллекторе и базе транзистора VT1

Потенциал коллектора транзистора VТ1, при этом претерпевает скачок от Е, до нуля, а потенциал базы транзистора VТ2 изменяется от нуля до . После скачка система находится в неустойчивом квазистатическом состоянии, которое не может продолжаться сколь угодно долго. Конденсатор С1 заряженный во время предшествующего цикла до потенциала источника питания, будет разряжаться через открытый транзисторVТ1 и сопротивление R4 (рисунок 5) поддерживая положительный потенциал на базе транзистора VТ1 т. е. держа его открытым до тех пор, пока потенциал базы не упадет до нуля.

Рисунок 5 – Цепь разряда конденсатора С1 в мультивибраторе

Заметим, что цепь разряда конденсатора С1, такая: + Е, сопротивление R4, конденсатор С1, транзистор VТ1, –Е (рисунок 5). Влиянием сопротивления R1 можно пренебречь, так как оно много больше, чем сопротивление открытого перехода база-эмиттер транзистора VТ1.

В то время как цепь заряда конденсатора С2: +Е, R3, С2, открытый транзистор VТ1, –Е (рисунок 6).

Рисунок 6 – Цепь заряда конденсатора С2 в мультивибраторе

Вследствие заряда конденсатора С2 будет увеличиваться потенциал базы транзистора VТ2 – U_Б2. Появится ток через транзистора VТ2, который вызовет уменьшение потенциала его коллектора U_К2. Транзистор VТ2 начнет открываться. Это приведет к уменьшению тока коллектора транзистора VТ1 (закрывается), и т.д. В результате этого процесса произойдет новый скачок и система перейдет в другое квазиустойчивое состояние, при котором транзистор VТ1, окажется запертым, а транзистор VT2 открытым.

После чего конденсатор С2 будет разряжаться так, что будет поддерживать запертым транзистор VТ2, до тех пор, пока потенциал U_Б2 на базе VТ2 не станет равным нулю. Тогда начнет проходить ток через VТ1, и все повторится. Колебания будут представлять собой смену квазиустойчивых состояний.