При работе мультивибраторов в цифровых устройствах они обычно выполняют вспомогательные функции, к ним не предъявляется жестких требований по стабильности временных параметров генерируемых сигналов.
В качестве элементов мультивибратора используются те же элементы, что и для всего цифрового устройства, это позволяет унифицировать элементную базу и обеспечить хорошее их согласование с цифровой аппаратурой. Использование ключевого режима работы транзисторов в цифровых логических элементах означает, что в автоколебательных мультивибраторах возбуждение колебаний может быть жестким.
Мультивибраторы, работающие в автоколебательном режиме, строятся по схемам с постоянным и автоуправляемым смещением.
Автоколебательный мультивибратор с
Постоянным смещением
Схема автоколебательного мультивибратора с использованием логических элементов И–НЕ приведена на рис. 9.37. Логические элементы D1 и D2 выполняют роль инверторов. Резисторы R1 и R2 совместно с конденсаторами С1 и С2 выполняют роль времязадающих цепей мультивибратора. Диоды VD1, VD2, шунтирующие резисторы, защищают входы схемы от больших выбросов напряжений, возникающих на резисторах при разряде конденсаторов через насыщенные выходные транзисторы элементов D1, D2.
Мультивибратор работает следующим образом. Предположим, что на промежутке времени 0 £ t £ t1 логический элемент D1 закрыт, а D2 открыт. На выходе D1 действует высокий уровень напряжения (
), которым заряжается конденсатор С1 по цепи: выход D1, С1, R2, корпус. На резисторе R2 создается падение напряжения, которое во времени уменьшается по экспоненциальному закону (рис. 9.37,б) и, поступая на вход элемента D2, удерживает его в открытом состоянии. Постоянная цепи заряда конденсатора C1 определяется выражением tз = R2C1. За время заряда конденсатора C1 происходит разряд конденсатора C2 по цепи: нижняя обкладка конденсатора C2, насыщенный транзистор инвертора элемента D2, корпус, диод VD1, верхняя обкладка конденсатора C2. Время разряда конденсатора C2 определяется выражением
.
Как только напряжение на входе элемента D2 станет меньше порогового Uпор, он начинает закрываться. Увеличение напряжения Uвых2 через конденсатор С2 передается на вход элемента D1, который начинает открываться. Уменьшение Uвых, через конденсатор С1 передается на вход элемента D2, схема начинает переходить во второе квазиравновесное состояние. После этого конденсатор C2 начнет заряжаться, а C1 – разряжаться.
Длительность импульса и паузы определяется по формулам
, (9.34)
,. (9.35)
где U0 ¹ UVD0.
Жесткий режим возбуждения колебаний в симметричном мультивибраторе может привести к срыву автоколебаний в результате одновременного насыщения или запирания транзисторов в инверторах обоих элементов D1 и D2.
Для вывода из этого состояния на входы элементов D1 и D2 необходимо подать положительное напряжение смещения, когда элементы закрыты, и снять напряжение, когда элементы D1 и D2 открыты.
