Мультивібратор на транзисторах
Мультивібратор на транзисторах є генератор імпульсів практично прямокутної форми, створений у вигляді підсилювального елемента з ланцюгом позитивно-зворотним зв'язком. Існують два типи мультивібраторів.
Першим типом є автоколивальні мультивібратори, які не мають сталого стану. Розрізняють два типи: симетричний – у нього транзистори однакові і однакові параметри симетричних елементів. У результаті дві частини періоду коливань рівні між собою, а шпаруватість дорівнює двом. Якщо параметри елементів не рівні, то це вже буде несиметричний мультивібратор.
Другий тип це чекаючі мультивібратори, які мають стан стійкої рівноваги і часто їх називають ще одновібратором. Застосування мультивібратора у різних радіоаматорських пристроях досить поширене.
Опис роботи мультивібратора на транзисторах
Принцип роботи проаналізуємо з прикладу наступної схеми.
Легко помітити, що вона практично копіює важливу схему симетричного тригера. Відмінність тільки в тому, що зв'язки між блоками перемикання, як пряма, так і зворотна, здійснені змінним струмом, а не по постійному. Це кардинально змінює особливості пристрою, тому що в порівнянні з симетричним тригером у схеми мультивібратора немає стабільних станів рівноваги, в яких він міг би перебувати тривалий час.
Натомість є два стани квазістійкої рівноваги, завдяки чому пристрій знаходиться в кожному з них строго певний час. Кожен такий проміжок часу визначається перехідними процесами, що відбуваються у схемі. Функціонування пристрою полягає у постійнійзміні даних станів, що супроводжується появою на виході напруги, що дуже нагадує формою прямокутне.
По суті своїй симетричний мультивібратор є двокаскадним підсилювачем, причому схема побудована, так що вихід першого каскаду з'єднаний з входом другого. Внаслідок цього після подачі живлення на схему обов'язково виходить, так що один з біполярних транзисторів відкритий, а інший знаходиться в закритому стані.
Припустимо, що транзистор VT1 відкритий і знаходиться в стані насичення струмом через резистор R3. Транзистор VT2, як було зазначено вище, закритий. Тепер у схемі відбуваються процеси, пов'язані з перезарядом конденсаторів C1 та C2. Спочатку конденсатор C2 абсолютно розряджений і за насиченням VT1 відбувається поступова зарядка його через резистор R4.
Оскільки конденсатор C2 шунтує колектор-емітерний перехід транзистора VT2 через емітерний перехід транзистора VT1, швидкість його заряду визначає швидкість зміни напруги на колекторі VT2. Після заряду C2 транзистор VT2 закривається. Тривалість цього процесу (тривалість фронту напруги колектора) можна обчислити за такою формулою:
t1a = 2,3*R1*C1
Також у роботі схеми протікає і другий процес, пов'язаний із розрядом раніше зарядженого конденсатора C1. Його розряд відбувається через транзистор VT1, резистор R2 та джерело живлення. У міру розряду конденсатора на базі VT1 утворюється позитивний потенціал, і він починає відкриватися. Цей процес закінчується після повного розряду C1. Тривалість цього процесу (імпульсу) дорівнює:
t2a = 0,7 * R2 * C1
Після часу t2a транзистор VT1 буде замкнений, а транзистор VT2 буде у насиченні. Після цього процес повториться зааналогічною схемою та тривалість інтервалів наступних процесів можна розрахувати також за формулами:
t1b = 2,3*R4*C2 таt2b = 0,7*R3*C2
Для визначення частоти коливань мультивібратора справедливий такий вираз: