Мультивибратор

Введение

В импульсной технике используются кратковременные, прерывистые

электрические колебания.Она является составной частью радиоэлектроники

и служит, в частности, базой радиолокации, радионавигации,телевидения,

многоканальной связи. На основе импульсной техники созданы электронные

цифровые вычислительные машины.

Рассмотрим кратко перечисленные области использования импульсной

техники.

В последние десятилетия импульсная техника обогатилась новой,

быстро развивающейся областью-цифровой техникой-основой электронных

цифровых вычислительных машин, станков с числовым программным управле-

нием, роботов и т. д. Она подняла на новую качественную ступень средс-

тва связи, радиолокации, вызвало появление автоматизированных систем

управления предприятиями и комплексами для обработки различных видов

информации. Этому в немалой степени способствовало создание новой эле-

ментной базы, что привело к резкому снижению габаритов и массы им-

пульсных устройств.

Своему становлению и развитию импульсная техника обязана трудам

специалистов многих стран мира, среди которых значительная роль при-

надлежит отечественным ученым.

Впервые импульсные методы были использованы изобретателем телег-

рафа - нашим соотечественником П.Л.Шиллингом. Импульсный искровый пе-

редатчик сконструировал в 1895 г. изобретатель радио А.С.Попов. В

1907 г. Л.И.Мандельштам ( впоследствии известный советский академик )

разработал принцип получения временного масштаба, что нашло применение

в осциллографах при наблюдении кратковременных импульсных процессов.

В этом же году профессор Б.Л.Розинг впервые использовал электронно-лу-

чевую трубку для приема изображения, что обусловило развитие электрон-

ного телевидения.

Бурное развитие радиотехники в нашей стране началось после

Великой Октябрьской социалистической революции. В 1917 г. научный ру-

ководитель Нижегородской радиолаборатории М.А.Бонч-Бруевич создал и

проанализировал устройство, послужившее основой импульсных схем-триг-

геров и мультивибраторов. В 30-х годах М.А.Бонч-Бруевич, Д.Е.Маляров,

К.И.Крылов, В.П.Илясов создали магнетрон-прибор для генерации электро-

магнитных колебаний сверх высоких частот, сыгравший огромное значение

в совершенствование радиолокаторов.

К тем же годам относятся работы советских ученых С.И.Катаева,

Г.В.Брауде, Г.В.Тимофеева, Д.А.Чернышева, П.В.Шмакова, заложившие ос-

новы современного телевидения.

В 1931 г. В.А.Котельников сформулировал и доказал теорему,ставшую

фундаментальным положением импульсной электро- и радиосвязи.

В 1934 г. П.К.Ощепковым была начата разработка импульсной радио-

локации, в 1937 г. Ю.Б.Кобзаревым и его сотрудниками создана локацион-

ная станция, в которой использовался импульсный режим работы.

Разработка теории импульсных колебаний и переходных процессов в

радиотехнических цепях связана с именами светских ученых во главе с

Л.И.Мандельштамом и Н.Д.Папалекси. Труды А.А.Андронова, А,А,Витта,

И.С.Гоноровского, С.И.Евтянова, Я.С.Ицхоки, Н.Н.Крылова, В.И.Сифорова,

А.А.Харкевича и многих других советских ученых послужили теоретической

базой для создания импульсных устройств.

В соответствии с этим в ближайшие годы еще шире будут развиваться

многопрограмное телевидение, радиовещание и телефонная связь через ис-

кусственные спутники Земли, радиолокационные системы, вычислительная

техника, средства и системы сбора, передачи и обработки информации,

робототехника, системы автоматического управления с использованием

микропроцессоров, будут продолжаться работы по формированию единой ав-

томатизированной системы связи страны.

Развитие этих областей связано с дальнейшим совершенствованием

импульсной и цифровой техники и подготовкой квалифицированных кадров

радиоспециалистов.

Общие сведения об электронных генераторах.

Электронные генераторы это схема в которых энергия источников пи-

тания преобразуется в переменное напряжение заданной формы и частоты.

Генераторы классифицируют:

1) по форме генерируемого сигнала

а) синусоидального напряжения ( L,C - типа и R,C - типа )

б) не синусоидального напряжения ( пилообразного, прямоуголь-

ного, импульсного и т.д. )

2) по принципу работы

а) генераторы с независимым возбуждением

б) авто генераторы ( самовозбуждения )

Генераторы синусоидального напряжения.

1. С независимым возбуждением - это по сути дела усилители мощь-

ности имеющие высокий К П Д (до 80%). Для этих генераторов источником

входного напряжения служат автогенераторы.

2. Автогенераторы - это схемы в которых колебания возникают са-

мопроизвольно в момент включения источника питания. Структурная схема

автогенератора показана на рисунке 1.

ИП - источник питания

ФК - формирователь колебаний, в него входит:

УЭ - усилительный элимент ( лампа или транзистор )

НЭ - накопитель энергии ( колебательный контур )

Цепь ПОС - обеспечивает положительную обратную связь.

Цепь ООС - обеспечивает отрицательную обратную связь.

Принципиальная схема показана на рисунке 2.

Ек - источник питания

VT - усилительный элемент

Lк,Ск - накопитель энергии

Lсв,С1 - цепочка ПОС

R3,С2 - цепочка ООС

R1,R2 - базовый делитель

Принцип работы генератора: в момент включения источника питания

возникают переходные процессы благодаря которым в контуре Lк,Ск возни-

кают колебания. Часть этих колебаний через цепочку ПОС подается на ба-

зу транзистора, усиливается им и вызывает увеличения амплитуды колеба-

ния в контуре Lк,Ск,амплитуда нарастает до тех пор пока не произойдет

насыщение транзистора, затем амплитуда стабилизируется и на выходе ге-

нератора выделяется переменное синусоидальное напряжение, F (частота)

которого зависит от параметров контура, с помощью переменного конден-

сатора можно изменять F колебаний в заданных пределов.

Для получения более высокой стабильности, колебательный контур

Lк,Ск заменяют кварцевым резонаторам. Который представляет собой плас-

тинку природного кварца. Схема автогенератора изображена на рисунке 3.

На низких частотах вместо ┴ 0L,C - генераторов используются R,C -

генераторы, преимуществом которых является отсутствие катушек индук-

тивности имеющих высокую стоимость, большие габариты и нестабильность

параметров. Принципиальная схема такого генератора привидена на рисун-

ке 4.

Генераторы не синусоидального напряжения.

К генераторам не синусоидального напряжения относятся генераторы

прямоугольных напряжений. Генераторы прямоугольных напряжений делятся

на мультивибраторы и триггеры.

Мультивибратор - это автогенератор на выходе которого формируется

прямоугольные импульсы. Наиболее распространенной является схема си-

метричного мультивибратора. По сути дела схема мультивибратора - это

двух каскадный усилитель с положительной обратной связью между каска-

дами. Схема мультивибратора привидена на рисунке 5.

Принцип работы мультивибратора: Конденсаторы С1,С2 осуществляют

обратную связь между каскадами. Схема имеет два устойчивых состояния:

если VT1 открыт то VT2 закрыт и наоборот. Пусть в момент включения

транзистор VT1 открыт, а VT2 заперт. Потенциал коллектора открытого

транзистора близок к нулю, а потенциал коллектора закрытого транзисто-

ра близок к Ек. С этого момента начинается процесс заряда конденсатора

С2 по цепочке -Ек, R4, С2, переход ЭБ VT1, +Ек. Одновременно разряжа-

ется конденсатор С1, по мере его разряда уменьшается напряжение на ба-

зе транзистора VT2 и становится равным напряжению при котором VT2 отк-

рывается. В этот момент происходит переброс схемы: VT1 закрывается, а

VT2 открывается. Переброс происходит самопроизвольно, длительность им-

пульсов определяется временем заряда и разряда конденсатора. Обе поло-

вины схемы выбирают