В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

В мультивибраторе оба транзистора могут находиться в активном режиме очень короткое время, так как в результате действия положительной обратной связи схема скачком переходит в состояние, когда один транзистор открыт, а другой закрыт. Примем для определенности, что в момент времени t отранзистор VT1 открыт и насыщен, а транзистор VT2 закрыт (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Схема простейшего мультивибратора на транзисторах

Конденсатор С1 за счет тока, протекавшего в схеме в предыдущие моменты времени, заряжен до определенного напряжения. Полярность этого напряжения такова, что к базе транзистора VT2 относительно эмиттера приложено отрицательное напряжение и VT2 закрыт. Поскольку один транзистор закрыт, а другой открыт и насыщен, в схеме не выполняется условие самовозбуждения, так как коэффициенты усиления каскадов К1 = К2 = 0. В таком состоянии в схеме протекают два процесса. Один процесс связан с протеканием тока перезарядки конденсатора С1 от источника питания по цепи: резистор R1 — открытый транзистор VT1.

Второй процесс обусловлен зарядкой конденсатора С2 через резистор R к2и базовую цепь транзистора VT1, в результате напряжение на коллекторе транзистора VT2 увеличивается (рис. 8.12).

Рис. 8.12. Временные диаграммы мультивибратора

Поскольку резистор, включаемый в базовую цепь транзистора, имеет бóльшее сопротивление, чем коллекторный резистор (R1 > R к2), время зарядки конденсатора С2 меньше времени перезарядки конденсатора С1.

Процесс зарядки конденсатора С2 носит экспоненциальный характер с постоянной времени τ 2= R к2 C2. Следовательно, время зарядки конденсатора С2, а также время нарастания коллекторного напряжения u кэ2, т. е. длительность фронта импульса τ ф1= (3…5) R к2 C2. За это время конденсатор С2 заряжается до напряжения U C2= U п— U бэ. нас~= U п, где U п— напряжение источника питания.

В связи с перезарядкой конденсатора С1 напряжение на базе u бэ2транзистора VT2 нарастает, но пока u бэ2< U отп ~= U бэ. настранзистор VT2 закрыт, а транзистор VT1 открыт, поскольку его база оказывается подключенной к положительному полюсу источника питания через резистор R2. Базовое u бэ1и коллекторное u кэ1, напряжения транзистора VT1 при этом не изменяются. Это состояние схемы называется квазиустойчивым.

В момент времени t 1по мере перезарядки конденсатора напряжение на базе транзистора VT2 достигает напряжения открывания и транзистор VT2 переходит в активный режим работы, для которого К2 > 1. При открывании VT2 увеличивается коллекторный ток i к2и соответственно уменьшается u кэ2. Уменьшение u кэ2вызывает снижение базового тока транзистора VT1, что в свою очередь приводит к уменьшению коллекторного тока i к1. Снижение тока i к1сопровождается увеличением базового тока транзистора VT2, поскольку ток, протекающий через резистор R к1, ответвляется в базу транзистора VT2, и Δ i б2= — Δ i к1. После того как транзистор VT1 выйдет из режима насыщения, в схеме выполняется условие самовозбуждения К1 > 1. При этом процесс переключения схемы протекает лавинообразно и заканчивается, когда транзистор VT2 переходит в режим насыщения, а транзистор VT1 — в режим отсечки.

В дальнейшем практически разряженный конденсатор C1 ( u c1= U БЭ. нас — U КЭ. нас) заряжается от источника питания по цепи: резистор R к1— базовая цепь открытого транзистора VT2 по экспоненциальному закону с постоянной времени τ 1= R к1∙ C1. В результате в течение времени τ ф1= (3…5) С1∙ R к1происходит увеличение напряжения на конденсаторе С1 до u c1= U п— U БЭ. наси формируется фронт коллекторного напряжения и к|транзистора VT1.

Закрытое состояние транзистора VT1 обеспечивается тем, что первоначально заряженный до напряжения U nконденсатор С2 через открытый транзистор VT2 подключен к промежутку база-эмиттер транзистора VT1, чем поддерживается отрицательное напряжение на его базе. С течением времени запирающее напряжение на базе изменяется, поскольку конденсатор С2 перезаряжается по цепи: резистор R2 — открытый транзистор VT2. В момент времени t 2напряжение на базе транзистора VT1 достигает значения u отп~= U БЭи он открывается.

В схеме снова выполняется условие самовозбуждения и развивается регенеративный процесс, в результате которого транзистор VT1 переходит в режим насыщения, a VT2 закрывается. Конденсатор С1 оказывается заряженным до напряжения u c1= U п— U БЭ. нас, а конденсатор С2 практически разряжен ( u c2= U БЭ. нас— U КЭ. нас). Это соответствует моменту времени t 0, с которого началось рассмотрение процессов в схеме. На этом полный цикл работы мультивибратора заканчивается, так как в дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Как следует из временной диаграммы (рис. 8.12), в мультивибраторе периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы можно снимать с коллекторов обоих транзисторов. В случае, когда нагрузка подключается к коллектору транзистора VT2, длительность импульсов t иопределяется процессом перезарядки конденсатора С1, а длительность паузы t п3— процессом перезарядки конденсатора С2.

Примерную частоту колебаний мультивибратора можно подсчитать по такой упрощенной формуле: f= 700/( RC), где f — частота в герцах, R — сопротивление базовых резисторов в килоомах, С — емкость конденсатора связи в микрофарадах.

8.7.1. Генератор для настройки радиоаппаратуры[19]

Предлагается схема несложного генератора (рис. 8.13) для ремонта и настройки радиовещательных приемников и бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры.

Рис. 8.13. Схема генератора для настройки аппаратуры

В отличие от опубликованных ранее подобных схем, в нем отсутствуют их основные недостатки:

— нет намоточных элементов;

— нет необходимости пользоваться различными выходными зажимами или переключателем ВЧ-НЧ, т. к. сигнал на выходе состоит из НЧ (1 кГц) и ВЧ (465 кГц), промодулированной по амплитуде.

Для генератора характерны: