Транзисторный ждущий мультивибратор (одновибратор)

Схема ЖМВ на транзисторах (рис. 9.9) отличается от схемы ЖМВ на ОУ как по принципу действия, так и топологически и, кроме того, по виду формируемых сигналов. Если генератор на ОУ формирует двухполярные сигналы, то его аналог на транзисторах – однополярные импульсы. Принцип действия транзисторного ЖМВ поясняет рис. 9.10.

Во время паузы между импульсами схема находится в устойчивом состоянии: транзистор VT ₁ закрыт, на его коллекторе потенциал практически равен Е _К. Транзистор VT ₂ открыт, потенциал на его коллекторе, а значит и выходной сигнал практически равен нулю (точнее, равен Δ U _{КЭ нас} – напряжению между эмиттером и коллектором насыщенного транзистора). Делитель из сопротивлений и включен между точкой с нулевым потенциалом и источником отрицательного напряжения − Е _Б. Средняя точка делителя, соединенная с базой транзистора VT ₁, поэтому также имеет отрицательный потенциал f_д, что способствует поддержанию VT ₁ в режиме отсечки. Левая обкладка конденсатора С соединена с коллектором VT ₁, правая – с базой открытого транзистора VT ₂, имеющей нулевой потенциал, поэтому напряжение на конденсаторе С практически равно Е _К.

Рис. 9.9

При подаче на вход схемы (т. е. в базу транзистора VT ₁) положительного импульса с амплитудой, превышающей имевшийся в этой точке отрицательный потенциал f_д, транзистор VT ₁ начинает открываться. Потенциал его коллектора снижается из-за падения напряжения на R _К1, вызванного появившимся коллекторным током I _К1. Соответственно, снижается напряжение на левой обкладке конденсатора. Однако напряжение на конденсаторе мгновенно измениться не может, поэтому потенциал правой обкладки становится отрицательным, что вызывает частичное закрывание транзистора VT ₂. В результате закрывания VT ₂ потенциал его коллектора растет и делитель оказывается включенным уже не между нулем и минусом, а между плюсом и минусом. Потенциал базы транзистора VT ₁ становится устойчиво положительным (и по окончании импульса запуска), поэтому транзистор VT ₁ открывается сильнее. В результате в схеме возникает лавинообразный процесс, результатом которого является полное открывание VT ₁ и полное закрывание VT ₂.

Рис. 9.10

Начинается формирование импульса, амплитуда которого равна потенциалу коллектора VT ₂, примерно равному Е _К (точнее, U _вых = Е _К – (I _К0 + + I _дел + I _н) R _К2, где I _К0 – ток неосновных носителей заряда в транзисторе, I _дел – ток через делитель – , I _н – ток нагрузки). Одновременно начинает перезаряжаться конденсатор, который стремится поменять свою полярность на противоположную (теперь его левая обкладка соединена с коллектором открытого транзистора VT ₁, т. е. практически с нулем, а правая – с базой закрытого транзистора VT ₂). Перезаряд идет по трассе R _Б2– С –открытый VT ₁, постоянная времени τ = СR _Б2. Когда в процессе перезаряда напряжение на конденсаторе доходит до нуля, то на базу VT ₂ перестает подаваться запирающее транзистор отрицательное напряжение и транзистор VT ₂ открывается. Импульс заканчивается, схема самопроизвольно переходит в устойчивое состояние в результате нового лавинообразного процесса, в ходе которого VT ₂ полностью открывается, а VT ₁ полностью закрывается. Длительность импульса, формируемого транзисторным ЖМВ, составляет τ_и = 0,7 СR _Б2. Амплитуда импульса примерно равна Е _К,точнее она равна U _вых = Е _К – (I _К0 + I _дел + I _н) R _К2 – Δ U _{КЭ нас}. При увеличении нагрузки генератора и росте I _н амплитуда импульсов уменьшается.

По окончании импульса процессы в ЖМВ продолжаются. Конденсатор был разряжен, и его заряд происходит по трассе R _К1– С –открытый VT ₂ за время 2,3 R _К1 С. Тот факт, что потенциал коллектора VT ₁ не сразу после закрытия транзистора принимает значение ≈ Е _К, в ЖМВ не является недостатком, так как выходной сигнал снимается с коллектора другого транзистора.