Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

крытого транзистора, который может превысить допустимую вели­ чину, что скажется на надежности мультивибратора, и, кроме того, при больших коллекторных токах падает величина ß.

Наиболее широко применяется метод стабилизации длительно­ сти импульсов (пли периода колебаний), основанный на включе­ нии в базовую цепь транзистора Т2 (в случае автоколебательного мультивибратора — в цепи баз обоих транзисторов Ти Т2) диода с малым обратным током (см. рис. 5.7а). Полярность включения диода Д 2 такова, что в режиме квазиравновесия он закрыт и тем самым изолирует перезарядную цепь от тока базы запертого тран­ зистора Т2. Недостатком диодной стабилизации является увеличе­ ние длительности процессов опрокидывания в мультивибраторе.

В некоторых случаях термостабилизацию длительности импуль­ сов или периода автоколебаний мультивибратора осуществляют при помощи термозависимых ре­ зисторов, а также за счет пред­ отвращения режима насыщения открытых транзисторов, приме­ няя нелинейную отрицательную обратную связь.

У л у ч ш е и не ф о р м ы и м-

через RK2 , вследствие чего потенциал коллектора запирающегося транзистора Т2 почти скачком принимает значение Ек. Когда тран­ зистор Т2 открыт, конденсатор Сі разряжается, диод Д2 открыт и коллекторной нагрузкой транзистора можно считатьR* = RK2 1| R'Lp, так как сопротивление диода мало по сравнению с RK2 и ^зар.

С о к р а щ е н и е в р е м е н и в о с с т а н о в л е н и я . В ряде слу­ чаев возникает важная задача сокращения длительности восстано­ вления ждущего мультивибратора (или длительности заряда кон­ денсаторов автоколебательного мультивибратора). В схеме рис. 5.7а для этой цели применен фиксирующий диод Д\. На анод диода Д\ подается напряжение Еф < Ек. Поэтому заряд конденсатора С2 практически прекращается, как только напряжение аКІ на коллек­ торе запирающего транзистора Т\ достигнет величины —Еф. Заме­ тим, что при этом сокращается и длительность формируемого им­ пульса, так как уменьшается начальный перепад напряжения на коллекторе Ті и базе Т2\ теперь этот перепад равен (без учета влия­ ния /ко и малых напряжений на электродах насыщенного транзи­ стора) не Ек, а Еф и длительность импульса согласно ф-ле (5.18)

ta « C2 R6 2 ln £к* £ф = COR6 2 ln (l + .- ^ - ) ,

305

Вместо германиевого диода Д\ с источником Еф в схеме рис. 5.7а можно применить кремниевый стабилитрон.

На рис. 5.76 приведена схема ждущего мультивибратора, в ко­ торой сокращение длительности восстановления достигается бла­

Рис. 5.7

годаря использованию эмиттерного повторителя; заряд конден­ сатора С2 после обратного опрокидывания мультивибратора происходит не через сопротивление RK\, а через малое выходное со­ противление эмиттерного повторителя; разряд С2 идет через диод Д.

5.5.РАСЧЕТ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ

СКОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВЫМИ СВЯЗЯМИ

Полученные выше количественные соотношения позволяют произвести рас­ чет мультивибратора в ждущем н автоколебательном режимах. Исходными данными для расчета обычно являются длительность импульса Л, (или период автоколебаний Т), его стабильность в заданном интервале температур, длитель­ ность восстановления іПос (или скважность Q импульсов), амплитуда импульсов Um\ иногда задаются и требования по допустимой длительности фронтов /ф доп.

рым другим параметрам.

В мультивибраторе напряжение ико на коллекторном переходе может суще­ ственно превышать величину напряжения коллекторного питания Ек. Действи­ тельно, в режиме квазиравновесня напряжение, действующее между коллектором

во внимание при выборе типа транзистора. Особенно нежелателен большой раз­ брос коэффициента усиления ß, что приводит к существенным различиям в дли­ тельности рассасывания заряда в различных экземплярах мультивибраторов, а также к появлению нестабильности импульсов при смене транзисторов.

Важными являются требования малого значения / к0 большого входного сопротивления запертых транзисторов, шунтирующего цепь разряда конденса­ тора.

306

При невысоких частотах автоколебаний или невысоких требованиях к дли­ тельности фронтов применяются бездрейфовые транзисторы. Для более быстро­

условий (5.28) или (5.29)]. Кроме того, температурная стабильность будет обес­

[для автоколебательного мультивибратора емкости Сі и Сг определяются из ф-л (5.30) и (5.31) для /1 и h].

Следует проверить выполнение условий нормальной работы (5.38) — (5.40) и при необходимости внести соответствующие коррективы в выбранные параметры или применить схемы, в которых сокращены время заряда конденсаторов и вре­ мя рассасывания избыточного заряда.

5. Сопротивление Rm в схеме ждущего мультивибратора можно выбрать по ф-ле (5.17) для длительности восстановления. Можно также выбрать RKi = R H2 и проверить удовлетворение требований к длительности восстановления; если последние не удовлетворяются, то следует сократить время восстановления при помощи фиксирующего диода, эмиттерного повторителя.

6. Цепь связи R, R еі, Ео и емкость С' рассчитываются так же, как и в триг­ гере, с учетом соотношений (5.3), (5.14).

7. После выбора ближайших к расчетным стандартных значений параметров следует определить мощности, рассеиваемые в резисторах, и выбрать соот­ ветствующие резисторы, а также среднюю мощность, рассеиваемую в транзи­ сторе, и сравнить ее с допустимой величиной.

Наконец, необходимо определить длительности фронтов (так же, как в триггере или транзисторном ключе с емкостно-резистивными связями) и сравнить полученные результаты с требуемыми.

5.6. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ

Мультивибраторы с эмиттерной связью чаще всего применяются в ждущем режиме; именно этот режим здесь рассматривается. Схема ждущего мультивибратора и иллюстрирующие его работу временные диаграммы приведены на рис. 5.8.

В исходном состоянии транзистор Т\ закрыт, а Т2 открыт и на­ сыщен. При запуске (например, отрицательным импульсом на базу Ті) восстанавливается петля положительной обратной связи и так же, как в триггере с эмиттерной связью (см. разд. 4.8), возни­ кает лавинообразный процесс, завершающийся запиранием тран­ зистора Т2 и отпиранием Ту\ при этом Т\ может оказаться как в ре­ жиме насыщения, так и в активном режиме. В последнем случае необходимая стабилизация режима осуществляется за счет нали­ чия отрицательной обратной связи по току в каскаде транзисто­ ра Т\.

С отпиранием Т\ начинаются разряд конденсатора С (состояние квазиравновесия) и связанный с этим спад напряжения на базе Т2.

307

В момент, когда напряжение «ß32 между базой и эмиттером Т2 достигает порогового уровня, Т2 отпирается и возникает регенера­ тивный процесс обратного опрокидывания, завершающийся запи­ ранием транзистора Тѵ и насыщением Т2. Далее идет процесс вос­ становления исходного устойчивого состояния: заряд конденса­ тора С и установление напряжений на всех электродах транзисторов.

Приближенные формулы для длительности импульса здесь совпа­ дают с соответствующими формулами для ждущего мультивибра­ тора с коллекторно-базовыми связями. Методы улучшения характе­ ристик мультивибратора с эмиттерной связью, а также способы регулировки длительности импульсов такие же, как в случае мультивибратора с коллекторно-базовыми связями.

308

5.7. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ С НЕНАСЫЩАЮЩИМИСЯ ТРАНЗИСТОРАМИ

Задержка, обусловленная рассасыванием заряда в базе насы­ щенного транзистора, приводит, в частности, к тому, что мультивиб­ раторы с насыщающимися транзисторами не могут быть использо­ ваны для генерирования импульсов с высокой частотой повторения (например, свыше 10 МГц). Для предотвращения насыщения от­ крытых транзисторов можно использовать нелинейную ООС. Со­ ответствующая схема автоколебательного мультивибратора при­ ведена на рис. 5.9; в ней напряжение смещения на германиевые

На рис. 5.10 приведена другая схема автоколебательного муль­ тивибратора с ненасыщающпмнся транзисторами.

Действительно, транзистор Д при практически любых значе­ ниях параметров схемы не может оказаться в режиме насыщения’,, так как напряжение UQk2 между его базой и коллектором положи­ тельно. Вместе с тем параметры схемы можно выбрать так, чтобы,

ложительной обратной связи в схеме развивается регенеративный процесс, завершающийся запиранием одного транзистора, например транзистора Д (предполагается, что коэффициент петлевого усн-

309