ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Для получения прямоугольных импульсов исполь­зуют релаксационные генераторы. Если релаксатор рабо­тает в ждущем режиме, то он имеет состояние устойчиво­го равновесия и состояние квазиравновесия. Переход из первого состояния во второе происходит под воздействи­ем внешнего запускающего импульса, а обратный пере­ход самопроизвольно по истечении некоторого времени, определяемого параметрами схемы. Такой релаксатор на­зывают одновибратором. В режиме автоколебаний ре­лаксатор имеет два состояния квазиравновесия, переходит из одного состояния в другое без внешних воздейст­вий, генерируя импульсы, параметры которых зависят от параметров релаксатора. Такой релаксатор называют мультивибратором.

Простейший мультивибратор на биполярных тран­зисторах (рис. 112) представляет собой двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью. Схема сим­метричная, т.е. VT1 и VT2 - транзисторы одного типа; C1=C2;R_K1=R_K2;R₆1=R₆2.

Пусть в момент времени t=t₀ транзистор VT1 закрылся, а транзистор VT2 открылся. В этом состоянии квазиравновесия, т.е. в первом полупериоде колебаний, разряжается конденсатор С1 по цепи: C1-Rб1-E_K-VT2-C1, по мере убыли разрядного тока, протекающего через R₆1, убывает напряжение на базе VT1. В момент, когда напря­жение на базе VT1 достигнет нулевого уровня, отпирается VT1; рост коллекторного тока последнего приводит к выводу VT2 из насыщенного состояния и восстановлению положительной обратной связи. В результате развивается лавинообразный процесс, завершающийся запиранием VT2 и переходом схемы во второе состояние квазиравновесия. Теперь разряжается С2 через R₆2 и насыщенный VT1. Вто­рой полупериод колебаний завершается в момент дости­жения напряжением на базе VT2 нулевого уровня; в этот момент отпирается VT2 и происходит обратное опрокиды­вание в первое состояние квазиравновесия. Заметим, что в первом полупериоде наряду с разрядом С1 идет заряд конденсатора С2 по цепи: E_K-Rк1-C2-VT2 с постоянной времени τ₃=Rк1· C2, а во втором полупериоде - заряд кон­денсатора С1 с постоянной времени τ₃=R_K2·C1. Спустя промежуток времени t ≈ 3τ, заряд конденсатора заканчива­ется, и напряжение на коллекторе становится равным Е_к. Для улучшения формы импульсов в схему включают от­секающие диоды (на схеме не показаны).

Рис. 112. Схема мультивибратора на биполярных транзисторах

Построение симметричного автоколебательного мультивибратора на цифровых микросхемах транзисторно-транзисторной логики аналогично устройству подобных приборов на дискретных элементах, с той лишь разницей, что усилительный каскад на транзисторе заменяется логи­ческим элементом «И-НЕ».

Генераторы прямоугольных импульсов, построен­ные на цифровых логических элементах, получили широ­кое распространение на практике. Они отличаются высо­кой надежностью, хорошей стабильностью, простотой и требуют малого количества радиоэлементов для своего построения. Они могут создаваться как на основе простых логических элементов, выполняющих одну функцию «И», «ИЛИ», «НЕ», так и на основе сложных, выполняющих две и более функции, например, «ИЛИ-НЕ», «И-НЕ» и др.