Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf

запуска. Это является важным достоинством схемы, ибо связь между источником запуска и блокинг-генератором имеется лишь в течение весьма короткого времени, после чего каждый каскад работает независимо от другого. Недостатком схемы является то, что удлиняется фронт импульса запуска при прохождении через импульсный трансформатор.

Г Л А В А 16

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

§16.1. К Л А С С И Ф И К А Ц И Я М У Л Ь Т И В И Б Р А Т О Р О В

Под мультивибраторами в широком смысле слова понимают весьма обширную группу Генераторов импульсов релаксационного

(или транзисторы) являются нелинейными элементами, обеспечи­ вающими получение колебаний релаксационного типа *.

тельность фронта (спада) имеет порядок 0,1 мксек. Каждый пе­ риод колебаний Т состоит из двух тактов х1 и т2 , которые, как пра­ вило, мало отличаются друг от друга.

отпирается, а другая —запирается. В момент t2 также имеет место лавинообразный процесс, но при этом открытая лампа запирается, а запертая — отпирается.

В зависимости от режима работы и схем мультивибраторы раз­ деляются на следующие группы.

* Для краткости рассматриваются свойства ламповой схемы, которые относятся и к транзисторному мультивибратору.

84

Мультивибратор с самовозбуждением. Мультивибратор с само­ возбуждением — автоколебательная система, генерирующая ре­ лаксационные колебания прямоугольной формы. В таком мульти­ вибраторе длительности тактов и т2 зависят исключительно от внутренних процессов, происходящих в схеме. Следовательно, каж­

Мультивибратор с самовозбуждением — генератор автоколебаний, не имеющий ни одного устойчивого состояния.

Рис. 16.1. Форма напряжений:

а—и мультивибраторе с самовозбуждением; б-в спусковом устройстве; в—в триггере.

Спусковое устройство (электронное реле). В этом устройстве от внутренних процессов зависит только длительность такта t i (или тг). Для приведения в действие электронного реле необходимо в мо­ мент ti подать внешний запускающий импульс (рис. 16.1,6). Если этот импульс единственный, то через промежуток времени х\ рабо­ та электронного реле закончится и схема возвратится в первона­ чальное состояние. В этом состоянии спусковое устройство может находиться как угодно долго.

Если запускающие импульсы повторяются, то действие элек­ тронного реле возобновляется периодически, причем период коле­ баний определяется периодом следования импульсов запуска. Спу­ сковое устройство — это мультивибратор с внешним возбуждени­ ем, имеющий одно устойчивое состояние. Работа его подобна дей­ ствию блокинг-генератора в заторможенном режиме.

85

импульсов и3 1 . Чтобы вернуть схему снова в состояние /, необхо­ дима вторая последовательность запускающих импульсов. Как длительности тактов, так и период Т зависят от внешних запус­ кающих импульсов.

Триггер — это мультивибратор с внешним возбуждением, име­ ющий два устойчивых состояния. Переход из одного состояния в другое осуществляется лавинообразно при воздействии внешнего управляющего напряжения.

Амплитуда и форма колебаний в любой схеме мультивибрато­ ра определяется исключительно внутренними процессами.

Идея создания генератора релаксационных колебаний типа мультивибратора была впервые высказана в 1918 г. советским ученым М. А. Бонч-Бруевичем. Теория и расчет мультивибраторов разработаны почти целиком советскими учеными и базируются на теории нелинейных колебаний, созданной школой академиков Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси. Большой вклад в раз­ работку теории мультивибратора внесли советские ученые акаде­ мик А. А. Андронов и профессор С. Э. Хайкин.

§16.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В М У Л Ь Т И В И Б Р А Т О Р Е

СС А М О В О З Б У Ж Д Е Н И Е М

Принципиальная схема мультивибратора с самовозбуждением приведена на рис. 16.2. Она состоит из двух ламп Л\ и Л2, четы-

схема — несимметричная. Как правило, в несимметричной схеме лампы выбираются одинаковыми, а несимметрия обеспечивается за счет изменения каких-либо параметров — емкостей'или сопро­ тивлений. Схема мультивибратора с самовозбуждением впервые была предложена в 1919 г. французскими учеными Абрагамом и Блохом.

S5

Эта схема представляет собой двухкаскадный резисторный усилитель, выход которого соединен со входом. Благодаря этому осуществляется положительная обратная связь. Представим себе, что обе лампы открыты и будем считать, что входом усилителя является сеточная цепь лампы Л\. Пусть напряжение ug\ на входе усилителя возрастет скачком на величину Дг;Е 1 за счет флукту­ ации или по другой причине. Это немедленно вызовет рост анод­

где К\ — коэффициент усиления первого каскада. Знак «—» в формуле (16.2) означает, что в усилителе напряжения на сетке и аноде лампы изменяются противоположным образом.

Через емкость Cj осуществляется связь между анодной цепью первого и сеточной цепью второго каскада. Поэтому

Вместе с агч уменьшается и анодный ток второй лампы на величину Д га 2 , а значит, возрастает напряжение на ее аноде на величину Д иа 2 . Между величинами Д из2 и Д usi имеет место связь, аналогичная выражению (16.2):

если считать, что напряжение на емкости связи С<>_ не изменяется мгновенно. Подставляя в формулу (16.6) последовательно значе­ ния приращений Аи из соотношений (16.5), (16.4) и (16.2), полу­ чим

* Как видно из схемы (рис. 16.2), токи га1 и «Ri неодинаковы, если не равен нулю ток 4- Подробнее р(5 этом см. § 16.3.

57

Из формулы (16.7) видно, что приращения А мя 1 и А ие\' на вхо­ де и выходе двухкаскадного усилителя всегда имеют одинаковые знаки, т. е. в схеме существует положительная обратная связь. Это

Условие /С>1 является необходимым, но недостаточным усло­ вием существования стационарных автоколебаний. Если / 0 > 1 , то благодаря действию положительной обратной связи возникает ла­ винообразный процесс, переводящий схему из одного состояния и

(16.8)

Вертикальными стрелками указано направление изменения напря­ жений или токов. Следует подчеркнуть, что положительная обрат­ ная связь действует лишь, когда открыты обе лампы. Тогда же происходит и лавинообразный процесс.

Но для существования стационарных автоколебаний необходи­ мо, чтобы в схеме возникали в определенный момент причины, приводящие к прекращению лавинообразного процесса и действия положительной обратной связи. В блокинг-генераторе такими при­

щение лавинообразного процесса и действия обратной связи про­ исходит за счет запирания одной из ламп.

Статическая характеристика мультивибратора имеет вид, пока­ занный на рис. 14.4 для усилителя-ограничителя с положительной обратной связью.

Перейдем к изучению физических процессов в схеме мультиви­

88