МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНЗИСТОРНОГО МУЛЬТИВІБРАТОРА ЗВІТ до лабораторної роботи №7 з курсу "ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ" МЕТА РОБОТИ Метою роботи є ознайомлення з принципом роботи транзисторного мультивібратора, експериментальна перевірка розрахункових співвідношень, дослідження впливу елементів схеми на основні її параметри. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП Мультивібратор - релаксаційний генератор, регенеративний процес в якому відбувається шляхом використання двох підсилювачів із взаємним міжкаскадним додатним зв(язком. Мультивібратори широко використовуються як генератори прямокутних імпульсів відносно великої тривалості (більше ніж декілька десятків мікросекунд). Найбільш поширеним є мультивібратор з колекторно-базовими ємнісними зв(язками (рис. 1). На транзисторах VT1 і VT2 реалізовані підсилюючі каскади, ємності C1 і C2 є хронуючими.
У двокаскадних регенера-тивних схемах при виконанні умови самозбудження виникають стрибки. Ці стрибки полягають в почерговому запиранні одного і відпиранні другого транзистора. Стрибкоподібні зміни стану транзисторів, що в схемі виконують роль електронних ключів, називають перекиданням схеми. Після кожного перекидання в схемі установлюється квазістійкий стан рівноваги протягом якого відбувається розряд одного і заряд іншого хронуючого конденсатора. Конденсатор C2, заряджений у попередньому циклі роботи, перезаряджається по колу: корпус - емітер-колектор транзистора T2 - C2 - Rб1 - (-)Eк. При цьому спад напруги на опорі Rб1 за рахунок струму перезаряду перевищує значення Eк і результуючий додатний потенціал на базі транзистора VT1 утримує цей транзистор в запертому стані. Конденсатор C1 на цьому етапі заряджається по колу корпус - емітер-база транзистора VT2 - C1 - Rк1 - (-)Eк. Для нормальної роботи мультивібратора необхідно, щоб процес заряду відбувався швидше ніж процес перезаряду. Після закінчення процесу заряду транзистор VT2 утримується у відкритому стані за рахунок протікання струму по колу корпус - емітер-база транзистора VT2 - Rб2 - (-)Eк. Струм бази можна визначити за формулою:
, (1) тому що Rб2 ( rвх2. Щоб отримати імпульс хорошої форми і стабільної амплітуди, відкритий транзистор повинен знаходитись в режимі насичення. Для цього необхідно виконати умову:
. (2) З виразу (2) виходить, що
. (3) Очевидно, така ж умова повинна бути виконана і для транзистора VT1, який буде відкритим в наступному циклі роботи. Отже
. (4) Однак насичення також негативно впливає на роботу мультивібратора. Чим більший коефіцієнт насичення, тим триваліший процес розсмоктування носіїв і, відповідно, тим повільніше відбувається процес перекидання схеми. Тому s звичайно вибирають 1,2 ( 1,5. Підставляючи це значення коефіцієнта насичення у формули (3) і (4), отримуємо
. (5) При перезарядці конденсатора C2 напруга на базі транзистора VT1 зменшується. Коли вона спаде до 0, транзистор VT1 почне відпиратися, а напруга на його колекторі збільшуватися. Це збільшення напруги через конденсатор C1 передається на базу транзистора VT2, який почне запиратися. При цьому напруга на колекторі другого транзистора почне зменшуватися; зменшення цієї напруги через конденсатор C2 передається на базу транзистора VT1, що сприяє його відпиранню. Таким чином, відбувається лавиноподібний процес перекидання схеми, в результаті якого раніше відкритий транзистор VT2 запирається, а закритий транзистор VT1 відкривається. Для того, щоб в схемі відбувався процес перекидання, необхідно виконувати умову самозбудження. Фазова умова в такій двокаскадній схемі, як було показано вище, виконується, а амплітудна умова виконується, якщо добуток коефіцієнта підсилення каскадів за напругою К1 і К2 більший від одиниці. Оскільки опір резисторів Rб1 і Rб2 значно більший ніж вхідні опори транзисторів, то коефіцієнти підсилення каскадів можуть бути визначені за формулами:
, (6)
. (7) Відповідно амплітудна умова самозбудження мультивібраторів визначається нерівністю:
. (8) За рахунок ускладнення схеми мультивібратора можуть бути значно покращені його технічні характеристики: зменшена тривалість фронту, збільшена стабільність, полегшене самозбудження тощо.