книги / Элементы промышленной электроники

звание генераторов импульсов или генераторов релаксационных колебаний (блокинг-генераторы, генераторы линейно изменяю­ щихся токов и напряжений, различного рода ограничители, дифференцирующие и интегрирующие цепи и др.). Особенно большое распространение для этих целей получили т. н. муль­ тивибраторы (т. е. генераторы большого числа колебаний).

Мультивибраторы применяются, главным образом, в качестве генераторов прямоугольных импульсов, задающих генераторов, делителей и умножителей частоты и переключающих устройств.

В зависимости от построения схемы различают: мультивибраторы, работающие непрерывно в автоколебатель­

ном режиме и не имеющие устойчивых состояний; мультиви­ браторы с одним устойчивым состоянием, которые после при­ нудительного перевода в нестабильное состояние с помощью внешнего сигнала возбуждения возвращаются к исходному ста­ бильному состоянию (т. н. ждущие мультивибраторы или одновибраторы); мультивибраторы с двумя устойчивыми состояниями (триггеры), которые под воздействием внешних сигналов могут переходить из одного стабильного состояния в другое. Муль­ тивибраторы всех трех типов могут работать в диапазоне частот от нескольких герц до нескольких сотен килогерц.

Наибольшее применение получили мультивибраторы, не­ прерывно работающие в автоколебательном режиме. При ра-' боте в автоколебательном (автогенераторном) режиме мульти­ вибратор является генератором с самовозбуждением, так как этот режим характеризуется отсутствием каких-либо внешних воздействий на схему. В этом случае выходное напряжение соз­ дается в результате процессов, происходящих в самом генера­ торе. При этом мультивибратор генерирует импульсы на собст­ венной частоте, определяемой параметрами схемы. В зависимо­ сти от соотношения между параметрами отдельных элементов, входящих в схему, различают симметричные и несимметричные мультивибраторы.

1. Симметричный мультивибратор.

Схема мультивибратора, работающего в автогенераторном режиме представлена на рис. 12— 1. Как видно из рис. 12— 1 схема мультивибратора содержит два усилительных каскада, выполненных на сопротивлениях, взаимосвязанных между со­ бой цепями положительной обратной RC-связи по напряжению. При этом выход первого усилительного каскада через цепочку RC-связи подключен ко входу второго каскада, а выход-второго каскада, также через цепочку RC-связи, подключен ко входу пер­ вого каскада. Если соответствующие элементы первого и второго

162

усилительных каскадов мультивибратора имеют одинаковые параметры, т. е. Rai ~ R(2; RCl = RC2 и = С2, а также одина­ ковы параметры ламп Л х и Л2, то мультивибратор называется симметричным.

Рис. 12-1. Схема лампового мультивибратора.

Рассмотрим работу схемы такого мультивибратора. При включении источника с э. д. с. Еа на зажимы мультивибратора на выходе каждого из усилительных каскадов, входящих в схему, возникают несинусоидальные электрические колебания, которые будут продолжаться до тех пор, пока будет действовать источ­ ник э. д. с.

Объясняется это следующим образом. Допустим, что в началь­

ное состояние схемы не может быть устойчиво, так как величина тока эмиссии катода во времени не остается неизменной из-за колебаний температуры нити накала и флюктуаций эмиссии электронов с поверхности катода, а т^кже из-за тепловых флюк­ туаций в сопротивлениях схемы. Пусть по какой-либо из указан­ ных причин или в результате совокупного воздействия их прои­ зойдет увеличение анодного тока, например, лампы Л х. Это при­ водит к увеличению падения напряжения на сопротивлении Rai. При этом, поскольку э. д. с. Еа источника питания величина по­ стоянная и для рассматриваемой схемы равная всегда сумме

163

падения напряжения на анодном сопротивлении Яв1 и анодного напряжения лампы Л х:

то с увеличением падения напряжения на сопротивлении Rai, напряжение на аноде лампы Л х с увеличением анодного тока /в|, соответственно уменьшится. Положительная обкладка конден­ сатора С2 непосредственно связана с анодом лампы Л х, поэтому с понижением потенциала анода понижается и потенциал обклад­ ки, что сопровождается разрядом конденсатора С2 через цепь, создаваемую лампой Лх и сопротивлением Rcy Избыток поло­ жительных зарядов, накопившихся на положительной обкладке конденсатора С2, перемешается к отрицательной его обкладке, создавая разрядный ток i^, протекающий по сопротивлению RC2в направлении от заземленной точки (цепь разрядного тока ip2 на рис. 12—1 показана пунктирной линией). При этом конден­ сатор С2 частично разрядится. Конец сопротивления ЛС2 соеди­ ненный с катодом лампы Лг, имеет строго фиксированный ну­ левой потенциал, так как катоды обеих ламп заземлены. Поэтому протекание разрядного тока в указанном направлении неизбежно понижает относительно катода потенциал верхнего конца со­ противления ЯС2 а следовательно, потенциал сетки лампы Л 2, непосредственно связанной с ним, на величину падения напря­ жения на этом сопротивлении, равную iP2RC2 что приводит к уменьшению анодного тока i02 лампы Л2. В результате этого потенциал анода лампы Л2 возрастет на величину уменьшения падения напряжения ia,Ra2 на анодном сопротивлении К02 что приведет к возрастанию потенциала положительной обкладки конденсатора Сх. непосредственно связанной с анодом этой лампы. Конденсатор Сх при этом будет заряжаться. Часть за­ рядного тока г31 протекая по сопротивлению RCl в направлении от сетки лампы Л х (цепь тока i3l на рис. 12— 1 показана штрихпунктирной линией) будет повышать относительно катода потен­ циал верхнего конца сопротивления ЯС1 а следовательно, и потен­ циал сетки лампы Л,, непосредственно связанной с ним, на ве­ личину падения напряжения i3iRCl на этом сопротивлении. Воз­ растание потенциала сетки лампы Л х относительно ее катода приводит к дальнейшему увеличению анодного тока этой лампы и уменьшению анодного тока лампы Л2 и повышению потен­ циала ее анода и т. д.

Процесс нарастания анодного тока лампы Л х развивается лавинообразно, в результате чего этот ток возрастает на вели­ чину, значительно превышающую первый флюктуационный тол-

164

Длительность времени импульса симметричного мультиви­ братора может быть определена через параметры схемы муль­ тивибратора:

При этом период колебаний мультивибратора запишется в виде выражения:

Из формулы (12—8) следует, что изменение длительности им­ пульса Ичастоты колебаний мультивибратора можно осуществить путем изменения параметров цепи RC-связи.

Постоянная времени заряда конденсатора связи (тр = Ra • Q определяет крутизну переднего фронта выходного импульса. При этом при Ra < Re можно получить импульсы прямоуголь­

ной формы, а при Ra > Rc— напряжение пилообразной формы.

2. Несимметричный мультивибратор

Во многих практических случаях возникает необходимость формирования импульсов, длительность которых отличается от длительности промежутков между ними, а так же необходи­ мость получения импульсов неодинаковой длительности (f„, Ф /Н2). Для этой цели используются т. н. несимметричные мультиви­ браторы. Схема несимметричного мультивибратора аналогична схеме рассмотренного выше симметричного мультивибратора (рис. 12— 1). Однако параметры схемы такого мультивибратора выбираются таким образом, чтобы постоянные времени заряда и разряда конденсаторов связи отдельных усилительных ячеек были неодинаковыми, вследствие чего лампы JIV и Л2 будут открыты в течение разных промежутков времени. Это дости­ гается при условии, что Ret Ф Ra2 либо RCl ф ЯС2 либо С\ Ф С2. Мультивибратор будет несимметричным и при одновременном удовлетворении двух или трех указанных неравенств. При этом соотношение между временем длительности импульсов опреде­ ляется степенью неравенства соответствующих параметров схемы.

Временные диаграммы, характеризующие работу несиммет­

169