Мультивибраторы

Мультивибратор – это генератор прямоугольных импульсов. Мультивибратор строится на основе порогового устройства с положительной обратной связью, функционирующего автоматически в пределах петли гистерезиса (см. рис. 6.7, а), что достигается за счет соответствующего управляющего напряжения (), сформированного из выходного () с помощью времязадающей RC -цепи.

Схема мультивибратора на основе компаратора приведена на рис. 6.12, а, а его временные диаграммы – на рис. 6.12, б. Если пороговое устройство обеспечивает на выходе (как в случае операционного усилителя), то , если же , то напряжение выбирается таким, чтобы , а (здесь рассматривается этот случай). В момент подачи напряжения питания напряжение на конденсаторе C, т.е. на инвертирующем входе КН, равно нулю (), а напряжение на неинвертирующем входе КН под действием устанавливается больше нуля, поэтому будет высоким (). Под действием этого напряжения, с одной стороны, скачком увеличится напряжение до , подтверждая состояние выхода компаратора, а с другой стороны, начнется заряд конденсатора C через резистор R. Увеличение напряжения на конденсаторе происходит до тех пор, пока оно не станет равным (см. рис. 6.7, в), после чего на выходе компаратора установится низкое напряжение , понизится и напряжение до уровня . Начнется разряд конденсатора C через R и выходное сопротивление компаратора – происходит уменьшение напряжения до уровня , при котором компаратор переключится в состояние “1” (см. рис. 6.7, в). В дальнейшем изменение напряжения на конденсаторе будет происходить в диапазоне от до (в пределах петли гистерезиса), поэтому и длительность импульса в установившемся режиме будет меньше длительности первого (после включения схемы) импульса. Длительности импульса () и паузы ()

в общем случае неодинаковые.

Как указывалось в подразд. 6.2, если объединить входы таймера, то он будет эквивалентен компаратору с положительной обратной связью. Поэтому схему мультивибратора на таймере можно получить, включив между выходом и объединенными входами таймера, как и в случае компаратора с ПОС, времязадающую RC -цепь (рис. 6.13, а). Если обратиться к схеме одновибратора на таймере (см. рис. 6.11, а), то видим, что схема мультивибратора на рис. 6.13, а отличается от схемы одновибратора только местом подсоединения входа – в мультивибраторе входы и таймера объединены. Поэтому и схема мультивибратора с ускоренным разрядом конденсатора может быть получена из соответствующей схемы одновибратора (см. рис. 6.11, б) путем объединения входов таймера, как показано на рис. 6.13, б.

В момент подачи напряжения питания напряжение на конденсаторе C равно нулю (), поэтому рабочая точка таймера расположится в секторе 1 диаграммы состояний (см. рис. 6.9), в результате чего на выходе таймера установится высокое напряжение , а разрядный ключ таймера окажется разомкнутым – начнется заряд конденсатора C через резистор R от (в схеме рис. 6.13, а) или через последовательно соединенные резисторы и от источника питания (в схеме рис. 6.13, б). Рабочая точка таймера перемещается на диаграмме состояний по прямой, составляющей с осью угол в (входы объединены), поэтому рабочая точка непременно перейдет из сектора 1 в сектор 2, где сохранится предыдущее состояние выхода таймера. Такое состояние будет длиться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе () не превысит порог , после чего на выходе таймера установится низкое напряжение (сектор 3 диаграммы), а разрядный ключ замкнется. Начнется разряд конденсатора C через R и выходное сопротивление таймера (в схеме рис. 6.13, а) или через и разрядный ключ (в схеме рис. 6.13, б). Напряжение на конденсаторе станет уменьшаться, а рабочая точка таймера снижаться по той же прямой на диаграмме состояний, пока она не пересечет границу между сектором 2 и сектором 1, после чего на выходе таймера установится высокое напряжение (разрядный ключ разомкнется), и начнется новый цикл заряда конденсатора C. В дальнейшем напряжение на конденсаторе C будет изменяться в границах от до , т.е. рабочая точка будет перемещаться преимущественно в границах сектора 2, опускаясь ниже и подымаясь выше на очень незначительную величину.

Выражения для длительностей импульса и паузы имеют вид

,

где и – постоянные времени заряда и разряда конденсатора C; – остаточное напряжение разрядного ключа в замкнутом состоянии. Если , то постоянная времени будет образована емкостью C и небольшим сопротивлением замкнутого разрядного ключа. Изменяя соотношение между , можно изменять скважность импульсов.

Дата добавления: 2014-10-17