Теоретическая часть. Мультивибраторы (МВ) являются генераторами релаксационных колебаний

Мультивибраторы (МВ) являются генераторами релаксационных колебаний. В импульсной и цифровой схемотехнике они широко применяются для получения импульсов прямоугольной формы.

Существует большое разнообразие принципов построения МВ и их схемотехнических решений. Наиболее часто для построения МВ применяются двухкаскадные транзисторные ключи, охваченные положительной обратной связью ПОС, элементами которой являются RC-цепочки.

МВ могут работать в одном из трех режимов: автоколебаний; ждущем (заторможенном) и синхронизации (деления частоты). В данной лабораторной работе рассматривается первый режим работы МВ, для которого характерны два состояния квазиравновесия. Во время этих состояний происходят относительно медленные изменения токов и напряжений в выходных и управляющих цепях МВ. Квазирезонансные состояния заканчиваются лавинообразным изменением токов и напряжений в этих цепях.

Для создания автоколебательного режима работы, рассмотренного выше двухкаскадного транзисторного ключа, охваченного ПОС, необходимо выполнение двух условий возбуждения:

баланс амплитуд:

, (10.1)

баланс фаз:

, (10.2)

где К_к_i – коэффициент передачи I-го ключа;

К_пос_і – коэффициент перчачи j-й ПОС;

- фазовый сдвиг соответственно і-го ключа и j-ой ПОС;

n – коэффициент фазового сдвига, значения которого принадлежат множеству К={0,1,2…}.

Условия самовозбуждения рассмотренного МВ должны выполняться не на одной частоте, как в генераторах гармонических колебаний, а в широком диапазоне частот f ().

На рис.10.1 приведено схемотехническое представление исследуемого МВ, который включает в себя: два транзисторных ключа (VT1, R_k₁ и VT2, R_k₂) и две цепочки ПОС (C1, R1 и C2, R2). Если оба ключа и их ПОС идентичны, то есть соответствующие элементы совершенно одинаковы (VT1 VT2, R_k₁ и R_k₂, С1 и С2, R1 и R2), то получим симметричный МВ, у которого значения напряжения на выходе ключей U_k₁=U_k₂, длительность импульса t_u равна длительности паузы t_u. Изменение значения одного или нескольких элементов схемы нарушает симметрию МВ и приводит к нарушению отмеченных выше равенств (U_k₁ U_k₂; t_и t_п), но при сохранении условий самовозбуждения автоколебательный режим сохраняется.