Всё о симметричном мультивибраторе

Можно ли собрать схема самостоятельно

Да, можно. Это устройство отлично подойдет для начинающих и для тех, кто интересуется электроникой.

На этой схеме мало деталей, но работает она просто и надежно. Можно собрать схему и навесным монтажом, на монтажной плате или же попробовать свои силы в изготовлении печатной платы — лазерно утюжная технология (ЛУТ).

Из деталей транзисторы КТ315 можно брать любые, близкие по аналогам. Резисторы 0,125 Вт, а конденсаторы — не меньше питающего напряжения. Питать можно от ЛБП (лабораторного блока питания) или от аккумулятора +12 В, зарядного устройства.

По поводу настройки частоты. Можно поменять частоту при помощи емкости и сопротивления. При помощи резисторов намного проще. Достаточно просто поменять обычный резистор на переменный (не подстроечный). Достаточно из контактов 1-2-3 использовать 1-2 или 3-1.

Программа для расчета простого мультивибратора на микросхеме CD4011

В радиолюбительской практике очень часто бывает необходимо собрать простой и дешевый генератор импульсов. Проще всего собрать его на одной из самых распространённых КМОП микросхем типа CD4011 (советский аналог К561ЛА7). Такой генератор импульсов можно использовать в различных импульсных устройствах, таких как преобразователи напряжения, тестеры для проверки различных радиосхем, генераторы для прозвони электрических цепей и т.д.

Микросхема CD4011 входит в состав очень распространенной и очень старой 4000-й серии микросхем (в СССР это серия К561). 4011 — это наверно самая распространенная среди радиолюбителей микросхема данной серии, так как содержит в одном корпусе четыре логических элемента 2И-НЕ (NAND). А как известно из теории цифровой техники, на логических элементах 2И-НЕ можно построить абсолютно любые более сложные логические схемы, то есть элемент NAND представляет собой универсальный «кирпичик» цифровой техники.

Микросхема CD4011 очень удобна тем, что работает в относительно широком диапазоне питающих напряжений. Теоретически, работоспособность сохраняется при изменении напряжения питания от 3 до 18 вольт. Но в реальных схемах желательно использовать эти микросхемы при напряжении питания не ниже 5 и не выше 15 вольт. Из недостатков серии 4000 — не очень высокое быстродействие. Реальная граничная рабочая частота зависит от напряжения питания. При максимальном напряжении рабочая частота не выше 10..15 мегагерц. При напряжении питания 3..5 вольт — это примерно 2 — 3 мегагерца. Тем не менее для многих применений этого вполне достаточно. Мне нравится использовать генератор прямоугольных импульсов на этой микросхеме в дешевых повышающих преобразователях напряжения для управления ключевым MOSFET транзистором. Мультивибратор на логической микросхеме обеспечивает лучшую форму выходных прямоугольных импульсов, чем например известная схема мультивибратора на двух транзисторах, и кроме того, содержит меньше деталей.

Распиновка микросхемы CD4011 (К561ЛА7)

Альтернативные схемы

Рассмотрим несколько альтернативных схем, а также некоторые способы улучшить характеристики мультивибратора.

Мультивибраторы с регулировкой частоты и скважности

Рис. 8

Схема мультивибратора с регулировкой частоты (слева) и скважности (справа)

В левой схеме за счёт переменного резистора меняются величины Rб, значит, и частота генератора. В правой сумма Rб1 + Rб2 остаётся неизменной, но меняется соотношение сопротивлений в базовых цепях

Таким образом, частота фиксирована, зато меняется скважность (соотношение длины импульса и паузы). Строго говоря, это уже несимметричный мультивибратор

Мультивибратор с улучшенной формой сигнала

Если Вы внимательно читали объяснение работы мультивибратора выше, Вы помните, что после переключения транзисторов происходит быстрый перезаряд одного из конденсаторов через коллекторный резистор R_к (см. рис. 5, красная линия). Однако, поскольку полезный сигнал снимается именно с коллектора, меняющееся на конденсаторе напряжение вносит в этот сигнал совершенно ненужные помехи. В схеме на следующем рисунке введён дополнительный резистор, через который и происходит тот самый заряд конденсатора:

Рис. 9. Разделяем пути заряда и разряда конденсаторов: улучшаем форму сигнала

От коллектора конденсатор отделён диодом, который не даёт конденсатору искажать фронт импульса в момент переключения транзисторов. Но этот же диод прекрасно позволяет конденсатору заряжаться во время квази-стабильного состояния мультивибратора  между переключениями через R_б — диод — открытый транзистор.

Мультивибратор на логических элементах

Рис. 10. Мультивибратор на элементах 2И-НЕ

Трёхфазный мультивибратор

Рис. 11. Схема трехкаскадного мультивибратора

Здесь последовательно включены не два каскада, а три. Работает схема таким образом, что в каждый момент времени 2 транзистора открыты, один закрыт. Вы можете сами попробовать разобраться в работе этой схемы, взяв за основу описание симметричного мультивибратора выше.

Рис. 12. Рабочая моделька

История

Мультивибратор-генератор Абрахама-Блоха на электронных лампах, Франция, 1920 г. (маленькая коробка, слева). Его гармоники используются для калибровки измерителя волн. (центр).

Первая схема мультивибратора, классический нестабильный мультивибратор осциллятор (также называемый пластинчатый мультивибратор) был впервые описан Анри Абрахам и Юджин Блох в Публикация 27 французского Ministère de la Guerre, И в Annales de Physique 12, 252 (1919).. Поскольку он произвел прямоугольная волна, в отличие от синусоидальная волна генерированный большинством других схем генераторов того времени, его выход содержал много гармоники выше основной частоты, которая может использоваться для калибровки высокочастотных радиосхем. По этой причине Авраам и Блох назвали это мультивибратор. Это предшественник триггера Эклса-Джордана. который был выведен из схемы годом позже.

Исторически сложилось так, что терминология мультивибраторов несколько изменчива:

• 1942 год — мультивибратор подразумевает нестабильность: «Схема мультивибратора (рис. 7-6) в чем-то похожа на схему триггера, но связь анода одного клапана с сеткой другого осуществляется только конденсатором, так что муфта не поддерживается в установившемся состоянии ».
• 1942 г. — мультивибратор как особая триггерная схема: «Такие схемы были известны как триггерные или триггерные схемы и имели очень большое значение. Самой ранней и самой известной из этих схем был мультивибратор».
• 1943 г. — триггер как генератор однократных импульсов: «… существенное различие между двухклапанным триггером и мультивибратором состоит в том, что один из клапанов триггера смещен на отсечку».
• 1949 г. — моностабильные как триггеры: «Моностабильные мультивибраторы также называются« триггерами ».
• 1949 г. — моностабильный как триггер: «… триггер — это моностабильный мультивибратор, а обычный мультивибратор — нестабильный мультивибратор».

Включение питания

В первый момент после включения питания оба транзистора начинают открываться. Откуда берётся открывающий ток? Рассмотрим на примере транзистора T₁

Рис. 3. Момент включения питания: токи, открывающие транзистор

Первый, очевидный путь — через R_б1, на рисунке синяя стрелка. Второй, не столь очевидный — через конденсатор C₁. Не будем забывать, что в первый момент времени конденсатор разряжен, его сопротивление практически нулевое, и в цепи возникает ток заряда через R_к2 — С₁ — эмиттерный переход T₁. Этот путь показан красной стрелкой.

Тут важно отметить, что коллекторные сопротивления Rк в этой схеме значительно меньше базовых Rб, как минимум на порядок, а то и на несколько.  Значит, «красная» составляющая в первый момент будет давать больший вклад

Детали и монтаж

Мультивибратор можно смонтировать на печатной плате размерами 70*50 мм, эскиз которой показан на рис. 2 Постоянные резисторы можно использовать любые малогабаритные. Подстроечный резистор РП1-63М, СП4-1 или аналогичный импортный. Оксидные конденсаторы К50-29, К50-35 или аналоги Конденсаторы С2, С4 — К73-9, К73-17, К73-24 или любые плёночные малогабаритные.

Рис. 2. Печатная плата для схемы мощного мультивибратора на транзисторах.

Диоды КД522А можно заменить на КД503. КД521. Д223 с любым буквенным индексом или импортными 1N914, 1N4148. Вместо диодов КД226А и КД243А подойдёт любой из серий КД226, КД257, КД258, 1 N5401 . 1 N5407.

Составные транзисторы КТ972А можно заменить любым из этой серии или из серии КТ8131, а вместо КТ973 любой из серии КТ973, КТ8130. При необходимости, мощные транзисторы устанавливают на небольшие теплоотводы. При отсутствии таких транзисторов, их можно заменить аналогами из двух транзисторов, включен ных по схеме Дарлингтона, рис. 3. Вместо маломощных п-р-п транзисторов КТ315Г подойдут любые из серий КТ312, КТ315, КТ342, КТ3102, КТ645, SS9014 и аналогичные.

Рис. 3. Принципиальная схема эквивалентной замены транзисторов КТ972, КТ973.

Нагрузкой этого мультивибратора может бытъ динамическая головка, телефонный капсюль, пьезокерамический излучатель звука, импульсный повышающий/понижающий трансформатор.

При использовании динамической головки с сопротивлением обмотки 8 Ом, следует учитывать, что при напряжении питания 9 В на нагрузку будет поступать 8 Вт мощности напряжения переменного тока. Поэтому, двух. четырёхваттная динамическая головка может бытъ повреждена уже через 1. 2 минуты работы.

Описание работы мультивибратора на транзисторах

Принцип работы проанализируем на примере следующей схемы.

Легко заметить, что она практически копирует принципиальную схему симметричного триггера. Различие только в том, что связи между блоками переключения, как прямая, так и обратная, осуществлены по переменному току, а не по постоянному. Это кардинально изменяет особенности устройства, так как в сравнении с симметричным триггером у схемы мультивибратора нет стабильных состояний равновесия, в которых он мог бы находиться продолжительное время.

Взамен этого имеются два состояния квазиустойчивого равновесия, благодаря чему устройство находится в каждом из них строго определенное время. Каждый такой промежуток времени определяется переходными процессами, происходящими в схеме. Функционирование устройства заключается к постоянной смене данных состояний, что сопровождается появлением на выходе напряжения, очень напоминающее по форме прямоугольное.

По сути своей симметричный мультивибратор представляет собой двухкаскадный усилитель, причем схема построена, так что выход первого каскада соединен с входом второго. Вследствие этого после подачи питания на схему, обязательно получается, так что один из открыт, а другой находится в закрытом состоянии.

Допустим, что транзистор VT1 открыт и находится в состоянии насыщения током, идущим через резистор R3. Транзистор VT2, как уже было сказано выше, закрыт. Теперь в схеме происходят процессы, связанные с перезарядом конденсаторов C1 и C2. Первоначально конденсатор C2 абсолютно разряжен и вслед за насыщением VT1 происходит постепенная зарядка его через резистор R4.

Поскольку конденсатор C2 шунтирует коллектор-эммитерный переход транзистора VT2 через эммитерный переход транзистора VT1, то скорость его заряда определяет скорость изменения напряжения на коллекторе VT2. После заряда C2 транзистор VT2 закрывается. Продолжительность этого процесса (длительность фронта напряжения коллектора) можно вычислить по формуле:

t1a = 2,3*R1*C1

Также в работе схемы протекает и второй процесс, связанный с разрядом ранее заряженного конденсатора C1. Его разряд происходит через транзистор VT1, резистор R2 и источник питания. По мере разряда конденсатора на базе VT1 появляется положительный потенциал, и он начинает открываться. Данный процесс заканчивается после полного разряда C1. Длительность этого процесса (импульса) равна:

t2a = 0,7*R2*C1

По прошествии времени t2a транзистор VT1 будет заперт, а транзистор VT2 будет в насыщении. После этого процесс повторится по аналогичной схеме и длительность интервалов следующих процессов можно рассчитать также по формулам:

t1b = 2,3*R4*C2

и t2b = 0,7*R3*C2

Для определения частоты колебаний мультивибратора справедливо следующее выражение:

f = 1/ (t2a+t2b)

просмотров

Генераторы с инверторами

Сделать генератор импульсов своими руками с инверторами можно и в домашних условиях. Для этого адаптер потребуется бесконденсаторного типа. Резисторы лучше всего использовать именно полевые. Параметр передачи импульса у них находится на довольно высоком уровне. Конденсаторы к устройству необходимо подбирать исходя из мощности адаптера. Если его выходное напряжение составляет 2 В, то минимальная емкость конденсатора должна находиться на уровне 4 пФ

Дополнительно важно следить за параметром отрицательного сопротивления. В среднем он обязан колебаться в районе 8 Ом

Смотреть галерею

Общие принципы работы мультивибратора

Как сказано в энциклопедии, «симметричный мультивибратор — это двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью». Посмотрим на схему:

Рис. 1. Двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью

Если Вы читали статью об усилительном каскаде на транзисторе, то все действующие лица на этой схеме Вам хорошо знакомы. Это разделительный конденсатор C, базовый резистор R_б, задающий ток смещения, и R_к в качестве нагрузки. И таких каскада здесь два, они абсолютно одинаковы.

Что необычно — это провод обратной связи (на схеме показан красным), который замыкает наш двухкаскадный усилитель в кольцо. Именно благодаря положительной обратной связи наш усилитель превращается в генератор, управляя сам собой и поддерживая незатухающие колебания.

Радио-начинающим, Измерения

	Этот прибор может быть использован для налаживания усилителей низкой частоты приемников, телевизоров, магнитофонов, для настройки аппаратуры радиоуправления моделями. Весь диапазон частот, генерируемых прибором, разбит на четыре поддиапазона: 10—100 гц 100 — 1000 гц, 1000 гц—10 кгц и 10— 100 кгц. Рис. 25. Схема генератора звуковой частоты. Прибор работает на четырех транзисторах и питается от трех батарей КБС-Л-0,50, соединенных последовательно. Ток, потребляемый прибором от источника питания, 10 ма при выходном напряжении 8 в. Выходное сопротивление прибора 1 ком.Схема прибора показана на рис. 25. Генератор собран по cxetae Т-образного моста на транзисторах Т1 и Т2. Положительная обратная связь между коллектором транзистора Т1 и базой транзистора Т2 осуществляется через диод Д1, на электродах которого поддерживается фиксированное напряжение 0,6 в, благодаря чему характеристика тока транзистора Т1 получается более линейной.Обратная связь между коллектором транзистора Т2 и эмиттером транзистора Т1 осуществляется через резистор R7. Напряжение на диоде Д2 определяет рабочую точку обоих транзисторов.Частота генератора грубо изменяется включением в Т-образный мост конденсаторов C1—С4 и С5—C8 переключателями П1, и П1б. Плавно частоту регулируют резистором R13.Для уменьшения влияния на генератор подключаемых к нему налаживаемых приборов на транзисторе Т3, включенном по схеме эмиттерного повторителя, собран выходной каскад.Детали. Для генератора используют широко распространенные детали. Переключатель П4 — одноплатный, на 4 положения. Резистор R4 типа СПО-0,5, R3 — СПО-2. Конденсаторы С1—С8 типа МБ или БГМ. Диоды Д1—Д3 типов Д9, Д2, Д101. Микроамперметр на ток 500 мка с внутренним сопротивлением 1 500 ом. Рис. 26. Внешний вид генератора. Детали генератора монтируют на плате из текстолита (рис. 26) и лицевой панели прибора. Корпус и панель изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1,5—2 мм. Внешние размеры корпуса составляют 210X100x55 мм.Внешний вид прибора показан на рис. 27.Настройку генератора начинают с подбора диодов Д1 и Д2, прямое падение напряжений на которых должно быть 0,5—0,6 в. При таких напряжениях на диодах ток, потребляемый прибором от батареи при максимальном выходном напряжении, должен быть 8—12 ма. Если ток меньше, значит прибор не генерирует. Генерации добиваются переменным резистором R4. Рис. 27. Расположение деталей в корпусе генератора. Чтобы каждый поддиапазон перекрывал указанные частоты, нужно конденсаторы, входящие в мост, подобрать такой емкости, чтобы переводя генератор переключателем П1 с одного поддиапазона на соседний, частота изменялась точно в 10 раз.Сначала переключатель П1 надо установить в положение 1, когда в мост будут включены конденсаторы С4 и С8. Генератор при этом должен перекрывать диапазон частот от 10 до 100 гц. Подогнать такой участок частот можно изменением емкостей конденсаторов C1 и C8. Затем переключатель устанавливают в положение 2 (подключают конденсаторы С7 и С2). Теперь частота генератора должна изменяться резистором R13 от 100 до 1 000 гц. Если она не соответствует этому диапазону, нужно изменить емкости конденсаторов С2 и С7.Так же настраивают остальные поддиапазоны генератора, умножая частоты соответственно на 100 и 1 000.Для градуировки прибора нужен контрольный генератор звуковой частоты, по которому и настраивают самодельный прибор. К обоим генераторам подключают головные телефоны. При равенстве частот генераторов в телефонах слышен звук одного тока (нулевые биения между частотой эталонного и самодельного генераторов).Шкалу прибора вычерчивают на плотной белой бумаге и покрывают прозрачным лаком. Здесь Ваше мнение имеет значение  —  поставьте вашу оценку (оценили — 34 раз)   68   В.В. Вознюк. В помощь школьному радиокружку Ключевые теги: Измерения, Вознюк
	Смотри также:
	Приборы для проверки межвиткового замыкания Частотомер с линейной шкалой Измеритель емкости конденсаторов с линейной шкалой Генераторы промежуточной и высокой частоты Измерительные приборы. Генераторы низкой частоты Аппаратура радиоуправления моделями Генератор сигналов для настройки усилителей Простейший звуковой генератор на неоновой лампе Гетеродинный измеритель резонанса Мост для измерения сопротивлений и емкостей конденсаторов Гетеродинный измеритель резонанса Осциллограф на двух радиолампах Самодельные измерительные приборы. Авометр Измеритель емкости оксидных конденсаторов Схемы и описания измерительных генераторов

Мультивибратор в автоколебательном режиме

На рисунке 1 показана
наиболее распространенная схема мультивибратора на транзисторах с емкостными
коллекторно-базовыми связями, на рисунке 2 — графики, поясняющие принцип его
работы. Мультивибратор состоит из двух усилительных каскадов на резиках. Выход
каждого каскада соединен со входом другого каскада через кондеры С1 и С2.

Рис. 1 —
Мультивибратор на транзисторах с емкостными коллекторно-базовыми связями

Мультивибратор, у
которого транзисторы идентичны, а параметры симметричных элементов одинаковы,
называется симметричным

Обе части периода его колебаний равны и скважность
равна 2. Если кто забыл, что такое скважность, напоминаю: скважность — это
отношение периода повторения к длительности импульса Q=Tи/tи.
Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения

Так вот,
если имеются различия в параметрах, то мультивибратор будет несимметричным.

Мультивибратор в
автоколебательном режиме имеет два состояния квазиравновесия, когда один из
транзисторов находится в режиме насыщения, другой — в режиме отсечки и
наоборот. Эти состояния не устойчивые. Переход схемы из одного состояния в
другое происходит лавинообразно из-за глубокой ПОС.

Рис. 2 —
Графики, поясняющие работу симметричного мультивибратора

Допустим, при включении
питания транзистор VT1 открыт и насыщен током, проходящим через резик R3.
Напряжение на его коллекторе минимально. Кондер С1 разряжается. Транзистор VT2
закрыт и кондер С2 заряжается. Напряжение на кондере С1 стремится к нулю, а
потенциал на базе транзистора VT2 постепенно становится положительным и VT2
начинает открываться. Напряжение на его коллекторе уменьшается и кондер С2
начинает разряжаться, транзистор VT1 закрывается. Далее процесс повторяется до
бесконечности.

Параеметры схемы должны
быть следующими: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Длительность импульсов определяется по
формуле:

Период импульсов
определяется:

Ну а чтобы определить
частоту, надо единицу разделить на вот эту вот хренотень (см. чуть выше).

Выходные импульсы
снимаются с коллектора одного из транзисторов, причем с какого именно — не
важно. Другими словами, в схеме два выхода

Улучшение формы выходных
импульсов мультивибратора, снимаемых с коллектора транзистора, может быть
достигнуто включением разделительных (отключающих) диодов в цепи коллекторов,
как показано на рисунке 3. Через эти диоды параллельно коллекторным нагрузкам
подключены дополнительные резики R_д1 и R_д2.

Рис. 3 —
Мультивибратор с улучшенной формой выходных импульсов

В этой схеме после
закрывания одного из транзисторов и понижения потенциалла коллектора
подключенный к его коллектору диод также закрывается, отключая кондер от
коллекторной цепи. Заряд кондера происходит через дополнительный резик R_д,
а не через резик в коллекторной цепи, и потенциал коллектора запирающегося
транзистора почти скачком становится равным E_к. Максимальная
длительность фронтов импульсов в коллекторных цепях определяется в основном
частотными свойствами транзисторов.

Такая схема позволяет
получить импульсы почти прямоугольной формы, но её недостатки заключаются в
более низкой максимальной скважности и невозможностью плавной регулировки
периода колебаний. На рисунке 4 приведена
схема быстродействующего мультивибратора, обеспечивающая высокую частоту
автоколебаний

На рисунке 4 приведена
схема быстродействующего мультивибратора, обеспечивающая высокую частоту
автоколебаний.

Рис. 4 —
Быстродействующий мультивибратор

В этой схеме резики R2,
R4 подключены параллельно кондерам С1 и С2, а резики R1, R3 ,R4, R6 образуют
делители напряжения, стабилизирующие потенциал базы открытого транзистора (при
токе делителя, большем тока базы). При переключении мультивибратора ток базы
насыщенного транзистора изменяется более резко, чем в ранее рассмотренных
схемах, что сокращает время рассасывания зарядов в базе и ускоряет выход
транзистора из насыщения.

Генерация

Все вышеописанные процессы происходят очень быстро, они лимитируются только быстродействием транзисторов. После этого схема стабилизируется и находится в устойчивом состоянии. Однако, эта стабильность только кажущаяся, т. к. продолжаются некоторые процессы, связанные с зарядом-разрядом конденсаторов:

Рис. 5. После переключения транзисторов: быстрый заряд C₂ и медленный заряд C₁

Во-первых, конденсатор C₂ достаточно быстро заряжается — сопротивление R_к1 сравнительно мало. На рисунке путь его зарядки показан красной линией.

Если C₂ быстро зарядился и ток через него прекратился, что же поддерживает транзистор T₂ открытым? Ответ: ток через R_б2. Этот ток хоть и поменьше, чем через C₂ в первый момент, но его вполне достаточно, чтобы транзистор был полностью открыт (находился в режиме насыщения).

Во-вторых, конденсатор C₁ тоже заряжается, но помедленнее из-за относительно большого сопротивления R_б1 — см. синюю линию на рисунке. Заметим, что напряжение на C₁ приложено плюсом к базе T₁, и по мере заряда С₁ оно растёт. В какой-то момент (при достижении значения порядка 0.6 В) оно  станет достаточным для открытия T₁, и этот транзистор откроется.

А тут в засаде поджидает C₂, уже давно полностью заряженный и уставший от безделья. После открытия T₁ получается так, что весь накопленный потенциал C₂ оказывается приложен к эмиттерному переходу T₂, причём в запирающей полярности, из-за чего T₂ мгновенно закрывается:

Рис. 6. В момент открытия T₁ конденсатор C₂ запирает T₂

Пояснение: ток не течёт по красной линии, это только показано направление потенциала. Дело в том, что эмиттерный переход T₂ запирается этим потенциалом и его сопротивление очень велико. Более того, закрываясь, T₂ ускоряет открытие T₁, т.к. потенциал на его коллекторе растёт, и заставляет конденсатор C₁ ещё больше разряжаться через эмиттерный переход T₁, открывая его. Получается такой лавинообразный самоусиливающийся процесс одновременного переключения транзисторов в противоположное состояние.

Ну а дальше события начинают повторяться симметрично: C₂ потихоньку перезаряжается  в противоположной  полярности, через R_б2 и только что открывшийся T₁, пока его потенциал не становится достаточным для открытия T₂, и снова происходит переключение транзисторов и так далее.

Принцип действия «классического» двухтранзисторного мультивибратора [ править | править код ]

Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая относительно длительности нахождения в состояниях благодаря глубокой положительной обратной связи, охватывающей два каскада усиления.

Пусть в состоянии 1 Q1 закрыт, Q2 открыт и насыщен, при этом C1 быстро заряжается током открытого базового перехода Q2 через R1 и Q2 почти до напряжения питания, после чего при полностью заряженном C1 через R1 ток прекращается, напряжение на C1 равно (ток базы Q2)·R2, а на коллекторе Q1 — напряжению питания.

При этом напряжение на коллекторе Q2 невелико (равно падению напряжения на насыщенном транзисторе).

C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), медленно разряжается через открытый Q2 и R3. При этом напряжение на базе Q1 отрицательно и этим напряжением он удерживается в закрытом состоянии. Запертое состояние Q1 сохраняется до того, пока C2 не перезарядится через R3 и напряжение на базе Q1 не достигнет порога его отпирания (около +0,6 В). При этом Q1 начинает приоткрываться, напряжение его коллектора снижается, что вызывает начало запирания Q2, напряжение коллектора Q2 начинает увеличиваться, что через конденсатор C2 ещё больше открывает Q1. В результате в схеме развивается лавинообразный регенеративный процесс, приводящий к тому, что Q1 переходит в открытое насыщенное состояние, а Q2 наоборот полностью запирается.

Далее колебательные процессы в схеме периодически повторяются.

Длительности нахождения транзисторов в закрытом состоянии определяются постоянными времени для Q2 — T₂ = С1·R2, для Q1 — T₁ = C2·R3.

Номиналы R1 и R4 выбираются намного меньшие, чем R3 и R2, чтобы зарядка конденсаторов через R1 и R4 была быстрее, чем разрядка через R3 и R2. Чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем положительней окажутся фронты импульсов. Но отношения R3/R1 и R2/R4 не должны быть больше, чем коэффициенты усиления соответствующих транзисторов, иначе транзисторы не будут открываться полностью.

Частота мультивибратора

Длительность одной из двух частей периода равна

t = ln ⁡ 2 ⋅ R C <displaystyle t=ln 2cdot RC>

Длительность периода из двух частей равна:

T = t 1 + t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 C 1 + ln ⁡ 2 ⋅ R 3 C 2 <displaystyle T=t_<1>+t_<2>=ln 2cdot R_<2>C_<1>+ln 2cdot R_<3>C_<2>>

f = 1 T = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 2 C 1 + R 3 C 2 ) ≈ 1 0.693 ⋅ ( R 2 C 1 + R 3 C 2 ) <displaystyle f=<frac <1>>=<frac <1><ln 2cdot (R_<2>C_<1>+R_<3>C_<2>)>>approx <frac <1><0.693cdot (R_<2>C_<1>+R_<3>C_<2>)>>> ,

В особом случае, когда

f = 1 T = 1 ln ⁡ 2 ⋅ 2 R C ≈ 0.721 R C <displaystyle f=<frac <1>>=<frac <1><ln 2cdot 2RC>>approx <frac <0.721>>>

Принципиальная схема

На рис. 1. представлена схема управляемого симметричного двухфазного мультивибратора, работающего на звуковых частотах, нагрузка к которому подключается по мостовой схеме Благодаря этому, размах амплитуды сигнала на нагрузке почти вдвое превышает напряжение питания мультивибратора, что позволяет получитъ значительно большую громкость, по сравнению с тем, если бы нагрузка была бы включена в одно из плеч мультивибратора.

Кроме того, на нагрузку подаётся «настоящее» напряжение переменного тока, что значительно улучшает условия работы подключенной в качестве нагрузки динамической головки — отсутствует эффект вдавливания или выпячивания диффузора (в зависимости от полярности включения динамика). Также отсутствуют щелчки при включении или выключении мультивибратора.

Рис. 1. Принципиальна ясхема мощного мультивибратора на транзисторах КТ972, КТ973.

Симметричный двухфазный мультивибратор состоит из двух двухтактных плеч, напряжение на которых попеременно меняется с низкого уровня на высокий. Допустим, что при включении питания, первым открылся составной транзистор VТ2.

Тогда напряжение на выводах коллекторов транзисторов VТ1, VТ2 станет близко к нулю (VТ1 открыт, VТ2 закрыт) К точке соединения их коллекторов через токоограничительный резистор R12 подключен составной р-п-р транзистор VТ5, который откроется. К нагрузке будет приложено напряжение около 8 В при напряжении питания мультивибратора 9 В. С перезарядом конденсаторов С2, С4, мультивибратор переключится — VТ1, VТ6 откроются, VТ2, VТ5 закроются.

К нагрузке будет приложено такое же напряжение, но в обратной полярности. Частота переключения мультивибратора зависит от ёмкости конденсаторов С2, С4, и, в меньшей степени, от установленного сопротивления подстроечного резистора R7. При напряжении питания 9 В частоту можно перестраивать от 1,4 до 1,5 кГц.

При уменьшении сопротивления R7 ниже условного значения, генерация звуковых частот срывается. Следует отметить, что после запуска мультивибратор может работать без резисторов R5, R11. Форма напряжения на выходе мультивибратора близка к прямоугольной.

Резисторы R6, R8 и диоды VD1, VD2 защищают эмиттерные переходы транзисторов VТ2, VТ6 от пробоя, что особенно актуально при напряжении питания мультивибратора более 10В. Резисторы R1, R13 необходимы для устойчивой генерации, при их отсутствии мультивибратор может «хрипеть». Диод VD3 защищает мощные транзисторы от переполю-совки напряжения питания При его отсутствии и при достаточной мощности источника питания при переполюсовке напряжения встроенные защитные дирды транзисторов могут оказаться повреждёнными.

Чтобы расширить функциональные возможности этого мультивибратора, в него введена возможность включения/выключения при подаче напряжения положительной полярности на вход управления. Если управляющий вход никуда не подключен или напряжение на нём не более 0,5 В, транзисторы VТЗ, VТ4 закрыты, мультивибратор работает.

При подаче на вход управления напряжения высокого уровня, например, с выхода ТТЛШ. КМОП микросхем, датчика электрических или неэлектрических величин, например, датчика влажности, транзисторы VТЗ, VТ4 открываются, мультивибратор затормаживается. В таком состоянии мультивибратор потребляет ток менее 200 мкА, без учета тока через R2, R3, R9.

Модели с кварцевой стабилизацией

Схема генератора импульсов данного типа предусматривает использование только бесконденсаторного адаптера. Все это необходимо для того, чтобы показатель возбуждения колебаний был как минимум на уровне 4 мс. Все это позволит также сократить термальные потери. Конденсаторы для устройства подбираются исходя из уровня отрицательного сопротивления. Дополнительно необходимо учитывать тип блока питания. Если рассматривать импульсные модели, то у них уровень выходного тока в среднем находится на отметке 30 В. Все это в конечном счете может привести к перегреву конденсаторов.

Чтобы избежать таких проблем, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. Припаиваются они непосредственно на адаптер. Для этого необходимо прочистить все контакты и проверить напряжение катода. Вспомогательные адаптеры для таких генераторов также используются. В этой ситуации они играют роль коммутируемого трансивера. В результате параметр возбуждения колебаний повышается до 6 мс.

Смотреть галерею