И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

Мультивибратор — это релаксационный генератор, состоящий из двух каскадов RС-усилителей. Второй каскад переворачивает фазу колебания, подводимого снова к первому каскаду. Таким образом создается ПОС без использования трансформатора, как это имеет место в случае блокинг-генератора.

На рис. 10.21 изображен автоколебательный мультивибратор по крестообразной схеме, т. е. анод первого каскада связан с сеткой второго каскада, а анод второго каскада — с сеткой первого каскада.

Рис. 10.21. Схема лампового мультивибратора и формы напряжения на электродах

Вторая связь является ПОС. Поскольку «идеальной» симметрии обоих плеч цепи не бывает, положим, что в начальный момент лампа Л 1закрыта и на конденсаторе С 1имеется большой отрицательный заряд. На ее аноде действует в этом случае полное напряжение питания. В это время лампа Л 2отперта. Такое состояние не может сохраняться долго, так как конденсатор С 1разряжается через R C1, в результате лампа Л 1начинает проводить. При этом напряжение на аноде лампы Л 1уменьшается, возникает увеличение отрицательного напряжения на сетке лампы Л 2и рост напряжения на аноде лампы Л 2и в результате увеличение напряжения на сетке лампы Л 1. Поэтому ток лампы Л 1еще больше возрастает, а ток лампы Л 2убывает. В конце концов лампа Л 2запирается. С этого момента напряжение на сетке лампы Л 1быстро убывает, а на сетке лампы Л 2увеличивается. Когда оно достигает напряжения отсечки, лампа Л 2отпирается, а лампа Л 1переходит в состояние запирания, и весь процесс повторяется снова.

Автоколебательный мультивибратор на транзисторе по схеме со связью «крест-накрест» изображен на рис 10.22. Схема работает таким же образом, как и с лампами. Однако следует подчеркнуть, что из-за явлений, происходящих в полупроводнике, и их инерционности форма получаемых колебаний несколько отличается от формы колебаний в ламповой схеме. В рассматриваемой схеме транзистор работает в режиме переключения из состояния непроводимости в состояние насыщения либо наоборот. Подобная работа транзистора обсуждалась в гл. 4 .

Рис. 10.22. Схема транзисторного мультивибратора

На рис. 10.23 изображена схема мультивибратора на лампах с катодной связью.

Рис. 10.23. Схема мультивибратора с катодной связью

Связь между анодом лампы Л 1и сеткой лампы Л 2такая же, как у мультивибратора со связью «крест-накрест». Однако ПОС с лампы Л 2на Л 1осуществляется с помощью общего катодного резистора R к. Он одновременно устанавливает смещение па сетках обеих ламп.

Работа схемы происходит следующим образом. Предположим, что в момент включения (начальный момент) проводит лампа Л 2. Через некоторое время начинает отпираться лампа Л 1. Напряжение на ее аноде убывает, что вызывает падение напряжения на сетке лампы Л 2, которая запирается. В дальнейшем проводит лампа Л 1. Когда конденсатор связи разрядится настолько, что напряжение на сетке лампы Л 1возрастет выше напряжения отсечки (напряжения запирания), лампа Л 2начинает проводить ток. При этом увеличиваются протекающий через резистор R кток и падение напряжения на этом резисторе, увеличивается отрицательное напряжение на сетке лампы Л 1и уменьшается ток лампы. Это приводит к увеличению напряжения на аноде лампы Л 1передаваемого через конденсатор на сетку лампы Л 2. В результате возрастает анодный ток лампы, что приводит лампу Л 1в состояние запирания. Таким образом, произошел возврат к начальному состоянию, после чего весь процесс повторяется снова.

В транзисторной схеме ПОС осуществляется с помощью общего резистора, находящегося в эмиттерных цепях. Это схема мультивибратора с эмиттерной связью. Подобная схема дает возможность легко осуществлять работу транзисторов без захода в область насыщения (например, путем соответствующего подбора резисторов), благодаря чему можно получить лучшие времена переключения, чем при работе с насыщением.

Частота колебаний в мультивибраторе зависит от времени, проходящего с момента возникновения максимального отрицательного напряжения на сетке до момента, когда это напряжение достигает значения, при котором через лампу может протекать ток, т. е. значения, приближенно равного напряжению отсечки. Этот период времени зависит от постоянных напряжений в схеме, а также от постоянных времени сеточных цепей, определяющих скорость изменения напряжения на конденсаторах. Постоянная времени сеточной цепи одной лампы определяет запертое состояние другой и наоборот.

Полный период колебаний мультивибратора зависит от обеих постоянных времени. Поэтому изменение периода колебаний мультивибратора, а также изменение отношения времени отпирания и времени запирания можно осуществлять с помощью регулировки постоянных времени. Обычно это делают с помощью переменных резисторов, изменяющих значения постоянной времени RC.

Если в схеме обеспечивается идентичность соответствующих друг другу элементов, изменений напряжений и токов, а также равенство времен запирания обеих ламп (транзисторов), то схема мультивибратора называется симметричной . При этом колебание на выходе имеет форму, называемую меандром. В несимметричном мультивибраторе постоянные времени должны быть различными и при этом получают прямоугольное колебание, у которого длительность импульса отличается от длительности паузы между импульсами.

Это генератор с двумя состояниями, причем лишь одно пассивное (состояние ожидания) является устойчивым состоянием, в котором генератор может находиться неограниченно долго. Под влиянием запускающего импульса, подведенного к генератору извне, может наступить скачкообразное изменение состояния, которое вызывает в генераторе процессы, приводящие к полному противоположному перебросу, после чего наступает возврат в исходное (устойчивое) состояние до следующего запускающего импульса, под влиянием которого схема может выполнить снова один цикл колебаний.