Автоколебательный режим работы мультивибратора

Генераторы инфранизких частот

Генераторы инфранизких частот служат для создания сигнала синусоидальной формы с частотами 0,001 – 20 Гц. Структурная схема генератора аналогична схеме генератора низких частот. Однако соответствующие узлы генераторов низких и инфранизких частот могут существенно отличаться. Главное отличие заключается в схеме ЗГ.

Часто ЗГ генератора инфранизких частот представляет собой схему электронной модели колебательного процесса без затухания, описываемого дифференциальным уравнением

, (*)

 

где w₀ = 2pf₀ – угловая частота;

х = А₀sin(w₀t + j) – является решением уравнения и есть сигнал инфранизкой частоты f₀.

Для моделирования приведенного дифференциального уравнения применяют усилительное и интегрирующее звено, в котором входное и выходное напряжения связаны через производную.

U2

U1

R1

R2

U2

U1

R1

С1

 

 

С2

R2

R1

С1

Uх

К2Uх

R5

Uy

R4

-Uх

Uх

К = -1

R3

К1Uy

R3

UВЫХ

 

 

Рис.11 Генератор инфранизких частот

Обозначив в (*) , получим:

; .(**)

Вторые производные выражений (**) запишутся:

,

Подставив в полученные выражения производные из (**), получим

.

Сравнивая полученное выражение с (*), получим

 

.

Генераторы импульсных сигналов

Генераторы импульсных сигналов преобразуют (также как и генераторы синусоидальных сигналов) энергию источника постоянного тока в импульсную последовательность.

Импульсные генераторы могут работать в трех различных режимах:

1) автоколебательный режим. В этом режиме генератор начинает вырабатывать импульсные сигналы сразу же после подачи напряжения питания.

2) ждущий режим. В этом режиме генератор находится в одном единственном устойчивом состоянии, в котором может находиться сколь угодно долго до прихода запускающего импульса, с приходом которого генератор вырабатывает единственный импульс и устанавливается в устойчивое состояние до прихода следующего запускающего импульса;

3) режим синхронизации или режим деления частоты. Режим синхронизации аналогичен автоколебательному режиму, отличие состоит в том, что на генератор оказывает воздействие синхронизирующий сигнал. Частота выходного сигнала генератора или равна частоте синхросигнала или кратная ей.

 

Автоколебательный режим работы мультивибратора

В автоколебательном режиме работы мультивибратора существуют два квазиустойчивых состояния, в которых схема находится известное время и которое определяется элементами схемы.

Практически все электрические величины (токи и напряжения) схемы постоянно изменяются, что приводит к переключению активных элементов схемы и формированию в коллекторных цепях напряжений, близких по форме к прямоугольным.

Работу мультивибратора рассмотрим в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1. Если R_k1 = R_k2 = R; С₁ = С₂ = С; R_б1 = R_б2 = R_б и транзисторы идентичны, то мультивибратор будет симметричным. Предположим, что в момент времени t₁ происходит переключение транзисторов мультивибратора, т. е. T₁ находится в состоянии насыщения (транзистор открыт), а T₂ - в состоянии отсечки (транзистор закрыт).

 

Рис. 1. Схема мультивибратора и временные диаграммы

Начинают протекать два независимых процесса. К моменту времени t = t₁ емкость С₁ заряжена до напряжения E_К, а С₂ разряжена. Как только T₁ откроется, С₂ начинает заряжаться по цепи источник питания - R_k2 – С₂ – переход «база – эмиттер» транзистора T₁.

Ток базы T₁ складывается из двух составляющих. Одна составляющая – ток через резистор R_б1, а другая - ток заряда емкости С₂. Поэтому после времени t₁ имеет максимальное значение, которое постепенно уменьшается по мере заряда С₂ до величины, определяемой составляющей тока через R_б2.

В тоже время происходит разряд конденсатора С₁, процесс разряда конденсатора С₁ описывается выражением:

.

Необходимое время для разряда С₁ до 0 составит: .

По мере разряда С₁ будет уменьшаться падание напряжения на , которое приложено к участку «база – эмиттер» T₂ и сохраняет T₂ в закрытом состоянии. Как только оно достигает значения напряжения открывания, T₂ мгновенно откроется, а T₁ закроется за счет падения напряжения на . Далее все процессы повторяются: T₂ окажется открытым, а T₁ – закрытым, емкость С₁ будет заряжаться, С₂ – разряжаться.

На коллекторах T₁ и T₂ получим импульсные сигналы, сдвинутые относительно друг друга на 180°.