Kazarinov 1 (Раздаточный материал), страница 10

Длительности полупериодов в несимметричном мультивибраторе различны, а термин «полупериодз условный. Длительность каждого полупериода определяется временем разряда конденсатора, включенного в цепь базы закрытого транзистора. Разряд конденсатора осуществляется через открытый транзистор, режим которого выбирают со степенью насыщения з = = 1,2 —:2.

При таком режиме обеспечивается хорошая форма и стабильность амплитуды импульсов и не наблюдается срыва колебаний. Длительности полупериодов колебаний Т, и Т, несимметричного мультивибратора определяются 139) а Рка,а Рб1,2 «йпвап ° з (2.2) Га Тт с1)хбе 1п 1 2+ 22 22 Тз = Са)721 1п, ' 1+21 х д /е (2.4) (2.4а) Т = 2Сгсб! и (2.5) Е к )) (капа ах)д бз, 2 (2.6) бк Йкппп (к кап (2.9) (2.10) б( Так как степень насыщения транзисторов з=!,2 —:2, то справедливо неравенство Да ба,а )) )121,2. (2.3) При этом выражения (2.1) приводятся к виду где (кааба,2 ~1,2 ак Полный период колебаний Т=Т,+Та. Для симметричного мультивибратора период колебаний Из приведенных выражений следует, что длительность периода колебаний, а следовательно, и их частота зависят от температуры.

Для повышения температурной стабильности частоты колебаний мультивибратора необходимо выполнить условие где 12„,2 — наибольшее значение обратного тока коллекторного перехода при максимальной температуре. В этом случае пря расчетах можно пользоваться приближенными равенствами Тд-СЛба !п2=-0,7Сдйбд, Т, = Сааба (п 2 =0,7Сзйб„ Т = —. 2С)сб )п 2 = 1,4С!сб. Для выполнения условия (2.6) следует уменыпать величину базовых сопротивлений )сб1,2 и выбирать транзисторы с малыми обратными токами коллекторньгх переходов. Как видно из (2.3), уменьшение величины сопротивлений Ябда при заданной степени насыщения транзисторов приводит к уменьшению величины коллекторных сопротивлений )7„„а следовательно, к повышению потребляемой мультивибратором мощности. Кроме того, минимальная величина )7„ограничена неравенством Поэтому величину базовых сопротивлений )2212 для большинства германиевых бездрейфовых транзисторов выбирают не менее 5 кОм.

Улучшение термостабильности достигается применением кремниевых транзисторов с малыми обратными токами коллекторных переходов и различными схемными решениями 116, 501. (Гк '(пляпа! б) Рис. 2.1. Схема мультивибратора с коллекторно. базовыми связями (о), временные диаграммы (б), схе,1а с уиравляемымн смещениями (е) Амплитуда импульса выходного напряжения ((~ = Š— (ка)Р— ((„„Е„. Длительность фронта положительного перепада коллекторного напряжения (в дальнейшем положительный фронт импульса) приближенно оценивается О,з —: о,б гф1,2 (2 —: 3) т„= где ~Ф1 2 и Т2,1 Подставляя в это неравенство (2.7) и (2.11), получим Предельно допустимая скважность импульсов 2."( при условии сохранения максимальной амплитуды Обычно несимметричность схемы достигается изменением емкостей времязадающих конденсаторов С, и С,. В этом случае, считая сопротивления в каскадах симметричными (!гб1 = !чба =2272 и Я„1 = 22'„ = )г„), с учетом неравенств (2.2) и (2.12) при степени насыщения з = 2 получим предельное значение скважности Ск О,аа„,ы а ..— 1+с 1+ — '"=1+0,15(),.

(2.!3) (2.12) Минимально возможная величина времязадающей емкости в симметричном мультнвибраторе приближенно оценивается 1391 Зга (2.14) 1'к )а~к С учетом (2.2) и (2.3) рекомендуется соблюдать соотношение )гб 1012„. (2.! 5) При этом максимальная частота колебаний симмебричного мультивибратора при заданном типе транзистора в соответствии с (2.8), (2.14) и (2,15) Е ааак= Т = ! 4С д2 ~0,15!а (2.16) К22п К2112 б Регулирование частоты колебаний. Плавная регулировка частоты (рис.

2.2) осуществляется с помощью потенциометров а цепях коллекторов, позволяющих изменять величину положительного перепада напряжения на базе запираемого транзистора. При этом во всем диапазоне регулировки степень насыщения транзисторов остается постоянной. 52 1 та = ~"'1а )а — предельная частота усиления тока базы 114). Длительность фронтоа отрицательных перепадов коллекторного напряжения (в дальнейшем отрицательный фронт импульса) определяется временем заряда конденсаторов С, и С, (Ф вЂ”;,2 = 2,3Сь,г„ь, (2.11) Для получения хорошей формы колебаний необходимо выполнить условие !441 При соблюдении условий (2.3) и (2.6) выражение для периода колебаний симметричной схемы имеет вид Т = 2С)22б 1п ' ' = — 2С12221п (!+ а), 12.

17) К где и =- Й'„Я„. Для несимметричной схемы полупериоды колебаний Т1 =- С1)1 ба 1п ~ 1 + д ак1 к1 (2.17а) (2.17б) Схема мультивнбратора (см. рис. 2.1, а) имеет свойства авто- колебательной системы с жестким режимом возникновения колебаний. Это означает, что в схеме возможно статическое равновесное состояние, при котором оба транзистора находятся в насыщении, и для перевода системы в 1~ режим релаксационных колебаний бя необходим внешний пусковой им- Л11 пульс.

При включении схемы веро- л К2 Аъ лй улз ятность возникновения статического равновесного состояния мала, однако если мультивибратор работает как задающий генератор, то й иногда следует изменять схему мультивибратора для получения мягкого режима самовозбуждения 1161. На рис. 2.1, в приведена схема Рис. 2.2. мультикибрктар с регуавтоколебательного мультивибра- лировкние21 частоты генерации тора с коллекторно-базовыми связями и управляемыми смещениями, у которого равновесное состояние неустойчиво, даже при работе открытых транзисторов в насыщенном режиме.

В этой схеме базовые сопротивления Я21,2 подключены не к источнику Е„а к промежуточным точкам коллекторных сопротивлений противоположных транзисторов. При этом смещения на базы транзисгоров периодически изменяются, этим обеспечивается сочетание мягкого режима самовозбуждения с насыщенным режимом работы. При равновесии мультивибратора оба транзистора находятся в активном режиме, так как базовые смещения меньше тех, при которых наступает режим насыщения. Полупериоды колебаний в схеме рпс. 2.1, а для несимметричного мультивибратора определяются выражениями Т К (22 К1" К1~ 1 Ек (2221+22к1)+222 (22222211+22к122к! ККК21) 2121 ЕКККК1+222 (22б22221+ачк122К1) (2.18) Т С ~(22 йикйк2 )1 ек (122+ак2)+Кка ("бк~ка 1~ккак2 — 22222) Т С ~ 22 + 1п к 22 к- ка ' к к к дк Кк2+гка (22б12222+222222к2) (2.18а) Полньш период колебаний в симметричном мультивибраторе при )хбг=)хбе =да, ахат=)к«г - гак )хкг=)скг= — )хк )хкч =)хкг=)хк С, = С,, = С определяется следующим образом: Т=2С Я ~ лхклхк11 ьк(гск+Пк)+уха(йбПк4-йкйк — Рк) бкйк+ Тха (Йблхк+ лх клх к) т =с (я +1'"Я"'~~1 11" Р1'", 1 1~ бг+ и Т,=С,~К,+~'~~п ~)1п~" +,"'г Т =- 2С ) геб + — '" ~ 1п —" ~ (2.19) (2.19а) (2.19б) При выполнении условия (2.6) выражения (2.18), (2,18а) и (2.18б) можно упростить: Обычно величину зарядного сопротивления выбирают равной значению коллекторного сопротивления Р,,е=Ркг, Во время заряда конденсаторов диоды закрываются и заряд конДенсатоРов осУЩествлЯетсЯ чеРез заРЯДные сопРотивлениЯ )тат и гс„.

При этом время установления коллекторного напряжения Тл Тг галл о ккг ак г гл При расчете самовозбуждающегося мультивибратора с управляемыми смещениями все элементы схемы, за исключением времязадающих емкостей С„Сг и С, определяются по формулам, приведенным для схемы рис. 2.1, а. Затем коллекторные сопро- тИВЛЕННЯ )б„ =ге„ =гбк ЗаМЕНЯЮт ДВУМЯ )с';. = е)с„и )с," = (в — 1) 1ск.

Величину н=-)с,',Я„выбирают равной 0,4 —:О,б. Для обеспечения мягкого режима самавозбуждения должно выполняться условие вс Вб РРк' Емкости базовых конденсаторов С,, или С рассчитываются по формулам (2.18), (2.18а) н (2.18б) или (2.19), (2.19а) и (2,19б). з 2.2. РАЗНОВИДНОСТИ СХЕМ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ Существенным недостатком схемы мультивибратора (см. рис. 2.1, а) является большая длительность отрицательных фронтов коллекторного напряжения, в связи с протеканием через коллекторные сопротивления зарядных токов.

Форма импульсов значительно улучшается в схеме рис. 2.3, а. Здесь параллельно коллекторным сопротивлениям )х'„г е включены зарядные сопротивления )с,ьа через блокировочные диоды Д, и Дг При разряде конденсаторов С, и С, диоды открыты и эквивалентные сопротивления коллекторной нагрузки ~кьл' а1 л )м'клг,а = мльл4-мапл Рис. 2.3. Схема мультивибратора с блокировкой иоллекторных потенциалов (а) и временные диаграмл1ы (б) (рис. 2.3, б) определяют временем запнрания транзистора и отрицательный фронт импульса 1ф ' примерно равен положительному фронту гф'.

Предельная скважность в этой схеме по сравнению со схемой рис. 2.1, а уменьшается Вк аллах= 1+0~18()кнк П ок+ а Уменьшения длительности отрицательного фронта импульса при одновременном повышении нагрузочной способности мультивибратора можно до- Лм лег ЛВ наг стигнуть, если в цепи связи т Тл использовать эмиттерньш повторитель ЭП (рис. 2.4), через дл С~ который н происходит заряд емкости. При выходном соп- л ротивленни ЭП гс,м, длительт т а I г ности отрппательпых фронтов выходного напряжения определяются как Рис. 2аь Мультивибратор с амиттерными — Зсй„мх, повторителями лф1,г лмх Схема мультивибратора с фиксацией коллекторных потенциалов (рис.