Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Схема автоколебательного мультивибратора дакного типа приведена нз рис. !!.9, а. Нетрудно заметить, что она фактически повторяет схему симметричного триггера. Отличие состоит лишь в том, что связи между схемами коммутации, как прямая, так н обратная, выполнены пе по постоянному, а по переменному току. Это качественно меняет свойства устройства, так как в отличие от симметричного триггера у схемы нег устойчивых состояний равновесия, в которых она находится сколь угодно длительное время. Вместо этого существуют два состояния квазиустойчпного равновесия, в каждом из которых схема может находиться строго фиксированное время.
Это время зависит от переходных процессов, протекавших в схеме. Поэтому и состоянии к вазиустойчнвого равновесия токи и напряжения злементон схемы н обшем случае не остаются постоянными. Работа устройства сводится л постоянной смейе этих состояний, что сопровождается формированием на выходе иаира. жения, близкого по форме к прямоугольному. Работу мультианбратора рассмотрим с использованием временных д)гаграмм, приведенных на рнс.
11.9,б, Прн юом трзнзис. 421 иатг Рнс 119 Схема снмметрнчнога муавтнвнбратора <а) н временен» тнаграммм, ноясняюнтве его работу <б) тор будем считать безынерционным элементом. а схему мультивибратора — симметричной (1?,г = 1?,т 1?,; С~ =Се= С: 1?»г =)?»я = 1?» Предположим, что в момент 1» происходит очередное переключение мультнвнбратора, и.транзистор МТ1 попадает в режим насыщения, а Ъ'Т2 — в режим отсечки С зтого момента в схеме начинают протекать два самостоятельных процесса, связанные с переварядом емкостей С1 н С2.
428 К моменту 7 Гм конденсатор С2 полностью разряжен н после насыщения транзистора УТ1 начинается заряд этого конденсатора через резистор гт,ь пс, Уп(1 — и "". ). (! 1.14) Так как конденсатор С2 через эмиттерный переход насыщенного транзистора УТ1 шунтирует коллектор-эмиттерные выводы транзистора УТ2, то процесс его заряда определяет скорость измене ння коллекторного напряженна транзистора УТ2.
Полагая, что процесс заряда заканчивается н момент Уст=О,ОУ„для длительности фронта коллектариаго нанря кения транзистора справедливо выражение (11 !5) 71 — ге Н„1С$ !и 1О Ж 2,5)7„,се В момент 4е ток базы транзистора УТ1 складывается нз постоянного тока резистора Ь ~ и импульсного тока заряда конденсатора С2.
Поэтому сразу после насыщения так базы УТ! су. щественно больше необходимого для ега насыщения, и напряжение эмиттерного перехода гранзнстара УТ1 имеет максимальное значение — Увэг,. По мере заряда конденсатора С2, напряжение Увэ~ падает да величины Уиэ1„, определяемой только током резистора Йм, Второй процесс в схеме связан с разрядом ранее заряженного почти да напряжения питания У„конденсатора С1. Этот разряд происходит через насыщенный транзистор УТ1, источник питания У, и резистор !!ьг. Так как УТ1 насыщен, то Увэг ~Ус~ н УТ2 надежно заперт. Процесс разряда конденсатора С( описывается выражением и~, У„(2ехР(-Г/АегСг) — 1(. (11.16) Этот процесс заканчивается в момент, когда Ус~ О.
Решая (11,16! относительно времени, для длительности разряда конденсатора С~ получаем, (11,17) Дг- Го- О,ЖзСгВ момент (г произойдет очередное переключение транзисторов Транзистор УТ1 запирается. а транзистор УТ2 насыщается. Далее процесс пойдет аналогично описанному. Поэтому длительности интервалов Гз — !г н Гг-Гг можно определить соответственно из выражений (1!.15) и (!1.17) при замене !г„,С~ на Я.гСг н Не|С~ на )7ыСг, Таким образом, длительность нахо кдення схемы в квазнустай. чнвом састоякнн определяется процессачн разряда, а длительность фронта каллекторнаго напряженна — процессами заряда конденсатора связи. Сравнивая (11.15) и (11.!7), можно сказать, 429 что поскольку Яа(гс„=11тгэ(г), где Π— степень насыШения трйизи стара (обычио гу 1,5...2), то длительность Фронта колленторного напряжения, равнан длительности интервала подготовки схемы к следующему переключению, всегда меньше длительности импульса выходного напряжения. В рассматриваемом случае выходное напряжение автоколеба тельного мультнвибратора близко к прямоугольному, причем длн тЕЛЬМОСтн ИМПуЛЬСа 1„Н ПауЗЫ 1« ВЫХОдиОГО НаПряжЕНИя рааиг между собой (!х (о к« гь — (т).
Если симметрия схемы нарушена, то на выходах форынруетс» напряжение, для которого !.=Ф~к. При проектировании таких схем необходимо заботиться о том, чтобы во всех режимах работы вре. мя подготовки схемы к следующему переключению было меньше нлн равно времени нахождения схемы н квазиустойчивом состоя. иин. Частота выходного напряжения симметричного автоколебатель. ного мультнвибратора ие зависит от напряжения питания и полностью определяется параметрами его элементов .у„,„ю 0,7 18МаС (11.18) Прнывр 11Л, Рассчнтать автоколсбательный мультнанбрвтор со слсдующяы! парамстрамп: ӄ— !2 В; Т=!О 1О-' с; г„=з !О-' с, Рсюснпа !.
Схема рассматркваемого мультпанбратора аналогнчна прн заданной на рнс. 11.О,и В нсй нспользуютса транзисторы р-л.р.тнпа, так как псточкнк пптанна имеет отрнпатгллную полярность. 2. Выбираем тнп транзнсторов нз слсдуюшнх условпйг !гкэ>!г.-!2в; ивз>сг.=-!2в;1>!17-)кг«. Псргчнслснным условпям удовлетворяет Л п.р-транзнстор КТ2035, для которого о'КЭ "««30 В: ЫВЭ™ 1к ккк = 55 10' Г«: )ты««10 ыа; 6 ты«= 30 ., 90, 3. Так как нагрузюг мультпвнбратора нс заданы. сонротпвлснне резного.
ра й«определим пз условна 1к м««=0,7 1к о*. ь«« (гг с)кч „)Ик к««ы)7«/07)к ть «« =1217=1 42кОм. Прнннмлсм )г„1,5 кОм. 4. Сопротивление Дь найдем нз условия обеспечения коэфФнпнснта насы- гпснна 4= 1,5 Дь Й йыэ«««14 1,5 3011,5 30 кОм. 5. Еыкостгг конденсаторов С! и С2 определим пз условна получения задан. ных длптсльпостгй импульса н паузы выходного напряжения. Согласно выра" женив !11.17) найдем Сг=Г 107 Л«=-3.10-«107,30,10« 143,Ю-«Ф.
Ск= !Т-г«)107))ь-(10 !О-' — 3 !0-«))07 30 10'=3,3 !О ь Ф. Прнкнмаам С~ !5 нФ; Сь=33 нФ. 6. Согласно выраженияг (11.!5), длительности фронтов выходного напряжении соответственно равны гф, 23ЯД 23,15,10т Гв 10-э 5! 75,10-ас. 2,3Л,С~ 2,3 1,5.!О' 33 1О ь 114 10 ас у. Проверим слему с точки эреиия иодготовки к следуюнгему перекла»- чепинг. Для этого гпах(гаи гаг)<пи(п(г °, Ы).
гпах(геь Гь,1 1,!4.10-'С пип(Г„, 1,1 3 10-'с. Следовательно условие выполияетги. Для перевода рассмотренной схемы в режим ждущего мультивнбратора необходимо, чтс>бга одно нз его квазиустойчивых состояний равновесия стало устойчивым. Этого можно добиться, если, например, хотя бы одну связь между схемами коммутаинн по переменному току заменить связью по постоянному току. Схема такого устройства приведена на рис. 11,!О, а. Устойчивым является состояние, при котором транзистор (гТ! насыщен током, протекающим через резистор //оп При этом конденсатор С2 заряжен практически до напряжения питания ((/ст= =(/ь — /кот/(.я — (/вэг =(/я, а конденсатор С( разряжен. Транзистор гТ2 заперт, что обеспечивается подачей иа его эмиттерный переход через резистор /2,, напряжения смещения ( — (/с ).
Очевидно, что это состояние может.сохраняться сколь угодно долго, так как при этом токи и напряжения всех элементов схемы неизменны во времени. Запуск ждущего мультнвибратора осуществляется подачей на эмнттерный переход транзистора УТ2 через резистор )са. импульса положительной полярности. Параметры этого импульса (амплитуда и длительность) выбираются из условия кратковременнога приоткрывания тйанзистора УТ2.
Возникающее при этом уменьшение напряжения икэт=и,,т приводит к появлению иа базе транзистора )гТ! отрицательного смешения (ивэг иам„т — ис ) и, вследствие действия механизма ПОС, его форсированному запи- РаНИЮ. УВЕЛИЧЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ НКЭГ '=Нам» ~ ПсрЕВОДИт тРаиЗИС тор )гТ2 в режим насыщения. Прн этом его базовый ток по мере ~аряда конденсатора С1 надает от /вт, =(/иЯю до установивщеГаея значения /ат.
=(/иЯаг+/Сот). Нанос сост~яНИе схеыы является квазнустайчивым, так как оно поддерживается лишь до тех пор, пака иа базе транзистора УТ! присутствует запирающее напряжение, т, е, пока не разрядится конденсатор С2. Поэтому для 431 Рае. 1ИО. Схема жлуагего муаьтнвабратора (о! н времеанме аиатраммм. аоаеняющае его работу (6! длнтельностн выходного импульса по аналогия с (11.17) можа записать г« - (г — уа - ОЛ~е1С'а (11.1! Как следует нз схемы мультивибратора (рнс.
! 1.10, а), скоРость изменениЯ напРЯжениЯ иамх~ пРн запиРанин 'тгТ1 опРеделЯ- 432 «тся процессом заряда конденсатора С! (рис. 11.10,б). Поэтому 2,З)ч>ст(х>„, С,)(ае + Яв). (11.20) После насыщения транзистора и'Т1 и формирования среза импульса и...> процессы в схеме не завершаются.
Это объясняется тем, что токи н напряжения ее элеме!чгов не соответствуют устойчивому состоянию равновесия, Поэтому для возвращения схемы в исходное состояние необходимо некоторое время, называемое вре. менем восстановления ч„,.:)т» время определяется процессом заряда конденсатора С2 до напряженна питания н определяется выражением 1„» нп 4)1„>Ст. (11.21) Если следующий запускающий импульс появится на входе схемы раныпе, чем закончится интервал восстановления, на выходе мультнвнбратора будет сформирован импульс длительностью, меньшей чем („ определенной и соответствии с (11.19). Проведенный анализ показывает, что в ждущем мультнвибра.
торе конденсатор С2, как и и аптогенераторной схеме, выполняет роль времязадающего конденсатора, определяющего длительность выходного импульса всего устройства. Конденсатор С) является форсирующим. Он, как и конденсаторы в триггере, лишь ускоряет процесс переключения транзисторов схемы и, поэтому может отсутствовать. Пример 11.2. Рассчитать одиовхбратор, обеспечивавший получение на выходе импульсов дхнтельиогв к> 1» !О ' с; (>» — 12 В; ()»» — ! В; (ч !О» с. Решение, 1 Схема одиовибрагора (ждущего иультивибратора) аналогична приведенной иа рис. 1!.1О,о. 2. Так как исходные данные на проектирование близки к условиям примерз 11.1.
выберем в качестве транзисторов КТ2036, )1,> Д>,т 1,5 кОм н Яч> -30 кОм. (см, решение примера 11.1). 3 Для транзистора выбранного типа 1»»=! ° !О-" А. следовательно й»н;У» l/хч 1ЛО ч-!О»Ом. Принимаем й„-100 кОм 4 Базовый резистор )г»х выбираем кз условия насышения транзистора УТ2: )>>.>+ )1»т=рх.зях>з,.!д 30 кОм. тогдз й»х 30 — 1,5 28,5 кОм Принимаем Ю»>=27 кОм. 5 Емкость времязадавшего конденсатора согласно выражеияв (11.10) рзвиа С, Г»10771»=!О-'/0,7.30 10>=0047 !О» Ф. Принимаем Сз-47 нФ. 6. Емкость ферсвруюшего конденсатора в соотяетствнв с выраженяен (11.20) АЬ(~аг й.) !О-'(Хт+!.6) 1(р О З )О я, ю%,г„КУЪ7.1!5 10 Прнннмаем С, ЗОО аф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
