Документ: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник, страницы 286-290

транзисюр 72 насыщен и, следовательно, должно выполняться условие

Р г

м ш

і г’ б 2 h<2 м а к с -

(5.24)

Как отмечалось выше, при рассмотрении ждущего режима

А <2 м а к с

E J R K2 -|- / р | м а к с ,

( 5 . 2 5 )

где ірі макс

максимальный

разрядный ток конденсатора

С\

про

текающий в начале разряда, т. е. сразу после опрокидывания

че

рез RGi и коллектор транзистора Т2

[см. ф-лу

( 5 . 1 1 ) ] -

tpl м а к с

(Е -(- Ек -)- / к 0і7?бІ

7КQORKO)/7?бІ•

Если пренебречь составляющим«, содержащими ток /к0, найдем

г'рі ма^ ~

(Е +

Ек)/RQI

(5.26)

и при Е =

Ек Ір 1макс «

2EU/R6

f* .

Ток базы насыщенного транзистора Т2

і,

*tI

tb.9.7)

4*

■і'іг

Е = ЕК іб2ж £ к/^б2-

^ГЛ0^

.Хб.24) с учетом ф^л

(5.26) и

и при .............. ................

" - ‘і..

^

.iVs, 1

(5.27)

принимает вид

а

£

^

Ек

д

Ек

?

лгі

Р2М.Ш £б, ф - ^ - r -

R6l

>

а при

Е — Ек

'Jf

ßl> Ml

1

КК2

ЯбІ

(5.28)

Лб2

Последние формулы определяют соотношение параметров, при котором обеспечивается насыщение транзистора Т2 в первом со стоянии квазиравновесия. Совершенно аналогично условие насы щения Т1 во втором состоянии квазиравновесия; следует лишь из менить в приведенных выше формулах индексы 2 на индексы 1 и наоборот:

о	Е	Е к	I Е	Ек
Р і “ и н	Я б і ^	/ ? к і		£ б 2 ’
и при Е = Ек	1			2
ßi м н и	1	Я к і	+	2
ßi м н и	Кб1	Я к і	+	Rë2
				( 5 . 2 9 )
Условие запирания транзистора 74 в первом полупериоде ко
лебаний (uGi > Uпор « 0)	всегда выполняется, так как положитель
ный перепад напряжения	на коллекторе			Т2 (и базе Ті) при отпи

рании Т2 намного больше уровня запирания транзистора Ть ана логично всегда выполняется условие запирания транзистора Т2 во втором полупериоде колебаний мультивибратора.

Условие возникновения регенеративного процесса в петле по ложительной обратной связи сводится к требованию, чтобы коэф фициент петлевого усиления при работе транзисторов в активном

3QQ

режиме был больше единицы. Так как эквивалентные сопротивле ния в цепи коллекторов:

^ к і экв = = R KI II Rö2 II R BX 2 ^	/?в* 2>
R I<2экв == R K2II Röl II Rax I ~	-^в.х 1>

где Rвхь RBX2 — входные сопротивления транзисторов, то условие возникновения регенеративного процесса принимает вид ßiß2 > 1 при равных коэффициентах передачи ß, = ß2 = ß, ß2> l , что практически всегда выполняется.

5.3.2.ОСНОВНЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ СООТНОШЕНИЯ

П е р и о д а в т о к о л е б а н и й . Длительность интервалов ква зиравновесия (полупериодов колебаний) определяется точно так же, как для ждущего мультивибратора [см. ф-лы (5.20) — (5.23)].

Длительность первого	полупериода		(транзистор	Ті	закрыт, Т2
насыщен)	~Ь Е 4~ /к ОіЯбі — I К 02^ К 2~Ь цб\| 11
tl = C lR6l ln Е к	~Ь Е 4~ /к ОіЯбі — I К 02^ К 2~Ь цб\| 11				(5.30)
	Е “Ь Д 0 1 Ä 6 1		О Дор 2
длительность второго полупериода (Д насыщен, Т2 закрыт)
Іо— C2 RQOln Ек + Е Ч -		/ к 02^?б2 —	Іу. 0\|/?к1 ~4~ » 6 2	Н	(5.31)
	Е +	/ к 0 2 ^ 6 2	Упор 1

Период автоколебаний T равен сумме длительностей полупериодов:

T =

tl -\-t2.

(5.32)

В

частном

случае

при

Е =

Дц,

Дпор r= 0, Пбш

Ек, Пб2и Ек

Т — ti ~h і2 —

ln 2

I KOI R ÖI

+

Д 0 2 ^ К 2 1

I

Е к +

Д

oiRei

\

“Ь C2 RQOln 2 -

Д 02^62~Е Д 01^К

(5.33)

EK + I K 0 2 R6 2

Если при максимальной рабочей температуре выполняется ус

ловие

(5.22), то в первом приближении

T**C,R6l 0,7 —

/ к ОіЯбі + Д

0BRK2

+

2( £

к

+ Д

ОІ^бі) .

0,7

іу. Q\RK.\1

(5.34)

“Ь C2 RG2

Д 0 2 # б 2 +

2

(£K+ / K02Ä62) J*

а в.нулевом приближении

T г» 0

,

/

-ф 0,7RQ2 C2.

(5.35)

В

симметричном

мультивибраторе

при

Сі =

С2

=

С, R ^ =

.= R5 2

— Re

T ^ lA R e C .

(5.36)

Напомним,

что ф-лы

(5.33) — (5.36)

для

периода

автоколеба

ний получены

без

учета

длительности

фронтов

і“ф

и времени

301

рассасывания заряда /р в базах насыщенных транзисторов и по этому справедливы только в тех случаях, когда длительности полупериодов /і и t2 достаточно велики по сравнению с /ф и tp.

Отметим также следующее. В интервале t2 вместе с разрядом конденсатора С3 происходит заряд конденсатора Сі с постоянной времени, примерно равной RK2 C\\ для того чтобы напряжения на конденсаторе С\ и коллекторе Т2 успели достигнуть установивше гося значения, необходимо, чтобы

3^к2^1 ^ Н ^ 0,7С3

(5.37)

откуда
С/2	(5.38)
С/2

Вместе с тем, как это было показано выше (разд. 5.2), для того чтобы за время рассасывания избыточного заряда в базе насыщен ного транзистора существенно не изменилось напряжение на С2 (уменьшение этого напряжения привело бы к уменьшению началь ного скачка напряжения на базе Т\ и уменьшению длительности /2), необходимо, чтобы C2 RK2 ^>т а2. При небольшом коэффициенте насыщения (s2 = 1,5-ьЗ) необходимо, чтобы

	C2 Rk 2 > ( 2 ^ 6 ) та2.	(5.39)
	Аналогично должны выполняться условия:
	/?бІ> 4 ,3 - ^ - Я КІ	(5.40)
	С,Як.>(2-^-6)таІ.	(5.40)
	С,Як.>(2-^-6)таІ.
	Условия (5.38) — (5.40) следует иметь в виду	при проектиро

вании мультивибратора.

Нестабильность периода автоколебаний определяется неста бильностью параметров схемы и транзисторов; особо следует указать на температурную нестабильность периода; сростом темпе ратуры растет /ко и Т уменьшается. Регулировка периода произ водится методами, аналогичными методам регулировки длитель ности импульса ждущего мультивибратора.

С к в а ж н о с т ь и м п у л ь с о в . Если считать рабочими импуль сы длительностью t2, формируемые на коллекторе запертого тран

зистора Т2, то скважность этих импульсов
Q = T/t2 =	1 +	tjtt ~ 1 + C M C iR a ,	(5.41)
так как t\ « OJC^oi и t2	«	0,7С2/?б2Для симметричного	мульти
вибратора t\ = t2 и Q = 2.
Определим предельное значение QMai?c. Согласно ф-ле (5.37)
должно выполняться условие
С, <		0,23C2R62/Rk2.	(5.42)
С учетом ф-л (5.42) и (5.41) можно найти верхний предел
скважности QMакс:
Q ^ QwaKc=== 1 + 0,23Яй/Як2.			(5.43)

302

Так как обычно асимметрия в схеме мультивибратора дости гается только за счет применения различных конденсаторов С{ ф

ф С2, а другие параметры	симметричны (RKi = RK 2 =			RK, Rei =
= Rc2 = Re), то перепишем	(5.43): Q К		QMaKс = 1 + 0,23R6/RK.
Согласно ф-ле (5.28) или (5.29)
R Ö/ R K		Рмни	2 ,		(5 . 4 4 )
и поэтому скважность
Q < 1 +		0,23 (ßMI!H— 2).			(5.45)
Отсюда следует, что даже при использовании транзисторов,
обладающих относительно высоким значением ßMim= 20				30, мак
симально возможная скважность импульсов не превышает					5 -Ь 7.
Максимальная частота	повторения		импульсов зависит		от ча

стотных свойств транзисторов. Рассмотрим в качестве примера слу чай симметричного мультивибратора, период колебаний которого

определяется упрощенной ф-лой (5.36): Т « 1,4С7?б-
	Период автоколебаний Т'мип минимален при минимально воз-
можном значении (CRe)mm-				Согласно		(5.44) выбирается	Re =
=	(ßMim — 2)#к,	и согласно (5.39) можно ориентировочно принять
(С/?і;)і\шіі~ Зта.		При ЭТОМ		Тшш =	1,4 (С/?д) міга = 4,2 (ßmra		2) Та,
и	максимальная	частота автоколебаний				оценивается по формуле
		Fмакс		1	1,5	'fa-	(5.46)
			Т’мнн		Ірм

5.3.3. ОСОБЕННОСТИ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ НА ДРЕЙФОВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Для сокращения длительности фронтов импульсов или для уве личения частоты автоколебаний в мультивибраторе иногда исполь зуются дрейфовые транзисторы.

Особенностью этих транзисторов, как отмечалось в гл. 2, яв ляется малая величина обратного пробивного напряжения эмиттерного перехода, что приводит к резкому сокращению длительности импульса. Действительно, в момент отпирания и насыщения тран зистора Т1 (рис. 5.1) на базе Т2 возникает обратный перепад на пряжения, почти равный Ек. Но при Ек > £/пр эмиттерный переход пробивается и напряжение на конденсаторе С2 практически скач ком уменьшается до величины ІІир, после чего восстанавливаются свойства эмиттерного перехода и конденсатор С2 разряжается че рез рассмотренную ранее цепь.

Учитывая, что теперь Цбг(0) « Unр, получим для длительности импульса ждущего мультивибратора приближенную формулу (без учета малых слагаемых, содержащих До, иип, иеЛ)

t	п г> I	«бДоо) —Иб2(0)	C2 R6 2 In (l +	.
‘и	Ь 2А б2 ІП	Ыб2(оо)_ „ б2(/ц)	C2 R6 2 In (l +	.

?03

Аналогично можно определить период колебаний автоколеба тельного мультивибратора.

Для предотвращения пробоя эмпттерных переходов в базовые цепи мультивибратора на дрейфовых транзисторах включаются так называемые отключающие диоды. Пример подобной схемы приве ден на рпс. 5.5; на аноды диодов через низкоомные сопротивления R' и R" по дано . небольшое положительное смеще

ние	Е' < Дпр.	В	первом полупериоде,
когда	Т1 заперт	и	разряжается конден
сатор СI, напряжение на базе Т\ практи
чески	равно Е'	и диод Д\ заперт, так
как потенциал его катода выше потен
циала анода. Только в конце разряда Сь
когда напряжение на диоде становится
равным нулю, он отпирается; через не
большой промежуток времени отпирается

транзистор Т1 II начинается следующий полупернод колебаний, в котором диод Д 2 заперт п база Т2 изолирована от цепи разряда С2.

5.4. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МУЛЬТИВИБРАТОРОВ

Для стабилизации длительности импульсов применяются стаби лизированные источники питания, термостатирование всей схемы мультивибратора, электромагнитная экранировка схемы, а также резисторы II конденсаторы, параметры которых мало меняются с изменением внешних условий (температуры, влажности и т. д.)

Т е м п е р а т у р н а я с т а б и л ь н о с т ь м у л ь т и в и б р а т о- р а. Как было указано выше, с изменением температуры изменяются длительность импульса, формируемого ждущим мультивибрато ром, и период автоколебаний самовозбуждающегося мультиви братора.

Стабилизация длительности импульса (или периода колебаний) осуществляется выбором соответствующих параметров схемы и специальных режимов работы или путем различных схемных ре шений.

Из ф-л (5.20), (5.34) и других следует, что для температурной стабилизации длительности импульса (или периода колебаний) следует выбрать Re малым, чтобы неравенства типа (5.22) выпол нялись с запасом (зависящим от требуемой точности) при макси мальной температуре заданного диапазона. Однако при малых Re для получения заданной длительности импульсов приходится уве личивать емкость С2 конденсатора связи; последнее приводит к уве личению длительности заряда С2, т. е. времени восстановления, а для уменьшения этой длительности приходится уменьшать коллек торные сопротивления RK. Однако такой путь не всегда приемлем, так как уменьшение RK приводит к росту коллекторного тока от

304

Материал: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник

Смотрите также: