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

логом транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыміт связями, мультивибратор с кагодной связью является аналогом мультивибратора с эмиттерной связью; существуют ламповые аналоги транзисторных много­ фазных мультивибраторов и т. д.; однако некоторые транзисторные схемы не имеют ламповых ана­ логов (например, мультивибратор с дополнительной симметрией).

Для ламповых схем характер­ на более высокая стабильность временных параметров формируе­ мых импульсов и, в частности, существенно более высокая тем­ пературная стабильность.

Схема ждущего мультивибра­ тора и временные диаграммы на­ пряжений приведены на рис. 5.14.

В исходном состоянии напря­ жение ив2 на сетке Л2 равно нулю

Рис. 5.14

и эта лампа открыта. Параметры схемы, в частности величины сопротивлений R, Rgi и отрицательное смещение Eg, выбираются таким образом, чтобы напряжение ug\ на сетке первой лампы Л і было меньше напряжения запирания £ goi этой лампы. При. подаче запускающего импульса" (например, отрицательного импульса на сетку Л2) произойдет опрокидывание схемы, в результате чего лампа Л\ окажется открытой, а лампа Л2— запертой. По оконча­ нии процесса опрокидывания наступает состояние квазнравновесия схемы. В этом состоянии конденсатор С2 разряжается через резистор Rg2. По мере разряда конденсатора С2 уменьшается ве­ личина разрядного тока и напряжение ие2 на сетке лампы Л2 растет (убывает по абсолютной величине) по экспоненциальному

315

закону. Состояние квазиравновесия длится до тех пор, пока напря­ жение ug 2 не достигнет значения Ее02) при котором лампа Л 2 отпи­ рается.

Длительность состояния квазиравновесия определяет длитель­ ность формируемого импульса tiu как видно из временных диа-

_$) +£ грамм рис. 5.14:

равновесия конденсатор С2 стремится перезарядиться от началь­ ного уровня ис {0) = - { - Еа до уровня ис (оо) = — (£а — ца10). По­ этому напряжение иС2 вблизи порогового уровня Ей02 изменяется более резко, чем в схеме с «нулевой» сеткой, что обеспечивает луч­ шую стабильность длительности импульса при изменении Eg02.

Схема автоколебательного мультивибратора изображена на рис. 5.15; период Т автоколебаний определяется длительностью обоих состояний квазиравновесия:

5.11. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ

На практике мультивибраторы применяются для различных це­ лей, прежде всего, для генерирования прямоугольных импульсов заданной длительности и с заданным периодом повторения.

Ждущие мультивибраторы широко применяются для получения регулируемых временных задержек импульсов. Если подвергнуть дифференцированию (укорочению) формируемый мультивибрато­ ром прямоугольный импульс длительностью tn, то получим два укороченных импульса: один из них, соответствующий заднему фронту прямоугольного импульса, запаздывает относительно за­ пускающего импульса (совпадающего во времени с передним фрон­ том прямоугольного импульса) на время t„. Ждущие мультивибра­ торы позволяют получить весьма большие временные задержки — до десятков и сотен секунд.

Мультивибраторы применяются также для деления частоты повторения импульсов. Для этой цели можно использовать автоко­ лебательный мультивибратор в режиме синхронизации с соответ-

316

ствующим коэффициентом деления частоты. Этот режим рассмат­ ривается в гл. 7. Здесь же рассмотрим использование ждущего мультивибратора для деления частоты (рис. 5.16а), основанное на использовании нечувствительности к входным импульсам схемы мультивибратора, находящейся в состоянии квазиравновесия. На рис. 5.166 показана форма напряжения «С2 на базе Т2. В состоянии квазнравновесия входные положительные импульсы не изменяют состояния схемы. Только после восстановления исходного устой­ чивого состояния очередной входной импульс вызывает опрокиды­ вание мультивибратора.

£

Для нормальной работы схемы необходимо чтобы (п — 1)-й входной импульс заканчивался до обратного опрокидывания, а п-іі импульс поступал на вход после полного восстановления устой­ чивого состояния. В этом случае каждый п-й входной импульс вы­ зывает опрокидывание схемы и передний фронт формируемого импульса совпадает во времени с п-м входным импульсом. Диффе­ ренцируя формируемые релаксатором импульсы, получим серию импульсов, частота /с = 1/Тс повторения которых в п раз меньше частоты повторения входных импульсов f = 1/Т. При нестабильно­ сти периода входных импульсов, равной ± Д Т, и нестабильности длительности формируемого импульса ± A tu указанное выше усло­ вие будет соблюдено, если, как следует из рис. 5.16s, выполняется неравенство п(Т — Д Г)> + Дta + tB0C.

Полагая, что формируемый релаксатором импульс заканчи­ вается в середине периода Т, как показано на рис. 5,166, т. е.

317

6

Б л о к и н г - г е н е р а т о р ы

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Блокинг-генератором называют релаксационный генератор с положительной обратной связью, созданной при помощи импульс­ ного трансформатора, в котором могут быть использованы как ненасыщающнйся, так и насыщающийся сердечник, в частности серддечннк с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ).

Блокинг-генераторы широко применяются в качестве мощных (т. е. обладающих малым внутренним сопротивлением) источников коротких импульсов (длительностью от сотых долей до десятков микросекунд) с крутыми фронтами, повторяющихся с относительно большой скважностью, а также в качестве преобразователей по­ стоянного напряжения низкого уровня в напряжение более высо­ кого уровня. Блокинг-генераторы используются, в частности, для формирования управляющих (тактовых) импульсов в магнитных переключательных устройствах; для деления частоты повторения импульсов при синхронизации с кратным отношением частот; в ка­ честве разрядной цепи в накопительных счетчиках; в качестве элементов сравнивающих устройств, запоминающих элементов; для управления выходными каскадами модуляторов импульсных радиопередатчиков и т. д.

Блокинг-генераторы, подобно мультивибраторам, могут рабо­ тать в различных режимах: ждущем, автоколебательном, синхро­ низации и деления частоты.

6.2. ЖДУЩИЕ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ

6.2.1. СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Схема ждущего блокинг-генератора на транзисторе ОЭ и соот­ ветствующие временные диаграммы приведены на рис. 6.1.

Будем считать, что сердечник трансформатора в процессе ра­ боты не насыщается и поэтому связь между индукцией В и напря-

319

^ценностью поля Н, как и между магнитным потоком Ф и намагни­

Обмотки ш,( и йУб включены так (начала обмоток отмечены точ­ ками), чтобы обратная связь была положительной-, последнее, в частности, означает, что при возрастании коллекторного тока ік напряжение «2 на обмотке We отрицательно, что способствует от­ крыванию транзистора.

Активная нагрузка Ru подключена при помощи дополнительной

«Г .

заданной величиной; если /?„ подключено к коллектору через раз­ делительный конденсатор, то следует считать па = 1. Назначение шунтирующей цепочки Rm, Ди показанной на рис. 6.1а пунктиром, будет выяснено ниже. Резистор RK (или Ra), также показанный на рис. 6.1а пунктиром, иногда включается для ограничения коллек­ торного тока на уровне, не превосходящем допустимый для дан­ ного транзистора; резистор Rwn включается для возможного регу­ лирования или стабилизации длительности формируемых импуль­ сов (см. ниже). В ждущих блокинг-генераторах часто отсутствуют элементы С, Re (С = О, Re = 0). Поэтому в дальнейшем будем от­ мечать особенности процессов при отсутствии С, Re в схеме рис. 6.1.

На рис. 6.2 приведена упрощенная эквивалентная схема бло- дииг-генератора, в которой параметры цепи базы и нагрузки пере­ считаны в коллекторную цепь (в первичную обмотку); емкость С0, показанная пунктиром, представляет собой суммарную эквива­ лентную паразитную емкость, приведенную к коллекторной об­ мотке (включающую в себя емкости трансформатора, нагрузки,

Rm рассматривается Явхэкв = RBS. + RR<m) и емкость С (естественно, при С = 0 отсутствует и емкость в эквивалентной схеме).

Ее на базу транзистора выбирается запирающим, т. е. положитель­ ным для транзистора типа р-п-р и отрицательным для транзистора типа п-р-п. При этом напряжение иа базе запертого транзистора «бз = Ее\ «с(0) = Ее\ с учетом обратного тока базы и сопро-

тивлення Re (если оно включено)

чальным намагничиванием, обусловленным током /,{0, пренебре­ гаем) : / = 0, Ф = 0.

Исходное состояние является состоянием устойчивого равнове­ сия, в котором блокинг-генератор может находиться сколь угодно

циальной обмотки в импульсном трансформаторе или через раз­

роста коллекторного ік и базового іф токов транзистора: рост коллекторного тока ;к = г’і приводит к росту по аб­ солютной величине напряжения и2 (на базовой обмотке Шб), имеющего отри­ цательную полярность; последнее при­ водит к росту /'G и к дальнейшему ро­ сту і'і(.

Если коэффициент петлевого уси­ ления Ко > 1, то рост токов г'к, і6 и на­ пряжений Ui, и2 на обмотках транс­ форматора носит лавинообразный ха­ рактер. Регенеративный процесс изме­ нения токов и напряжений в схеме длится до тех пор, пока действует по­ ложительная обратная связь и выпол­ няется условие /Со>1; нарушение

его наступает при переходе транзистора в режим насыщения в ре­

тически до уровня Ек, а |ык| уменьшается практически до нуля (точнее, до ыкн).

Перепад напряжения на базовой обмотке равен примерно пЕк,

322