Мультивібратори на біполярних транзисторах - Мультивібратори
Мультивібратори на біполярних транзисторах більш за все виконують за симетричною схемою з колекторно-базовими зв'язками (рис. 1,а). Як і для тригера, симетричність означає ідентичність симетрично розташованих елементів, тобто RK1=RK2, RБ1=RБ2, СБ1=СБ2, параметри транзисторів однакові. Як видно з рисунка, мультивібратор складається із двох підсилювальних каскадів з ОЕ, вихідна напруга кожного з яких подається на вхід іншого. У схемі мультивібратора використані транзистори р-п-р-типа.
При приєднанні схеми до джерела живлення ЕК обидва транзистора пропускають колекторні точки (їхні робітники точки перебувають в активній області), оскільки на бази через резистори RБ1 і RБ2 подається негативний зсув. Однак такий стан схеми нестійкий. Через наявність у схемі позитивного зворотного зв'язка виконується умова вКУ>1 і двухкаскадний підсилювач самозбуджується. Починається процес регенерації - швидке збільшення струму одного транзистора й зменшення струму іншого транзистора.
Нехай у результаті будь-якої випадкової зміни напруг на базах або колекторах трохи збільшиться струм IK1 транзистора VT1. При цьому збільшиться спадання напруги на резисторі RK1 і колектор транзистора VT1 одержить збільшення позитивного потенціалу. Оскільки напруга на конденсаторі СБ1 не може миттєво змінитися, це збільшення прикладається до бази транзистора VT2, підзакриваючи його. Колекторний струм IK2 при
Рисунок 1 - Симетричний мультивібратор на біполярних транзисторах: a - схема; б - часові діаграми
Цьому зменшується, напруга на колекторі транзистора VT2 стає більше негативним і, передаючись через конденсатор СБ2 на базу транзистора VT1, ще більше відкриває його, збільшуючи струм IK1. Цей процес протікає лавиноподібно й закінчується тим, що транзистор VT1 входить у режим насичення, а транзистор VT2 -- у режим відсічки. Схема переходить в одне зі своїх тимчасово стійких станів рівноваги (квазістійкий стан). При цьому відкритий стан транзистора VT1 забезпечується зсувом від джерела живлення ЕК через резистор RБ1, а замкнений стан транзистора VT2 -- позитивною напругою на конденсаторі СБ1 ( = UБ2 > 0), що через відкритий транзистор VT1 включений у проміжок база -- емітер транзистора VT2.
На часових діаграмах рисунок 1, б описані процеси, які відповідають моменту часу t = 0. Тепер конденсатор СБ2 швидко заряджається по ланцюгу +ЕK -- емітер -- база транзистора VT1 -- CБ2 -- RК2 -- ЕK до напруги ЕК. Конденсатор СБ1 заряджений у попередній період, перезаряджається через резистор RБ2 і відкритий транзистор VT1 струмом джерела живлення ЕК і напруга на ньому прагне зменшитися до -- ЕК (див. графік для UБ2). У момент часу t1 напруга = UБ2 міняє знак, що викликає відкривання транзистора VT2 і поява IK2. Збільшення струму IK2 приводить до процесу, аналогічному описаному раніше при збільшенні струму IK1. У результаті транзистор VT2 входить у режим насичення, а транзистор VT1 -- у режим відсічки (друге тимчасово стійкий стан рівноваги). У проміжку часу t1 -- t2 відбувається заряд конденсатора СБ1 і перезаряд конденсатора СБ2.
Таким чином, переходячи періодично з одного тимчасово стійкого стану рівноваги в інший, мультивібратор, формує вихідну напругу, що знімається з колектора будь-якого транзистора, майже прямокутної форми.
Схема автоколивального мультивібратора наведена на рисунку 2, а. Він складається із інвертуючого тригера Шмітта, охопленого негативним зворотним зв'язком за допомогою інтегруючого RC-ланцюга.
Рисунок 2 - Схема мультивібратора (а) і часова діаграма його роботи (б)
Коли напруга uC досягає порога спрацьовування тригера Шмітта, схема перемикається і її вихідна напруга стрибком приймає протилежне значення. При цьому конденсатор починає перезаряджатися в протилежному напрямку, поки його напруга не досягне іншого порога спрацьовування. Схема перемикається в первісний стан (рис. 2, б).
Аналіз схеми мультивібратора дозволяє записати диференціальне рівняння:
(38)
При початкових умовах uC(0) = - UП рішення цього рівняння має вигляд:
Значення напруги, рівне порогу спрацьовування тригера Шмітта (умова uC(t)=UП), буде досягнуто через час
T1 = RCln[1 + 2R1/R2].
Період коливань мультивібратора, таким чином, дорівнює
T = 2t1 = 2RCln[1 + 2R1/R2]. (39)
Як видно з останньої формули, період коливань мультивібратора не залежить від напруги UМ, що, у свою чергу визначається напругою живлення UПит. Тому частота коливань мультивібратора на ОП мало залежить від напруги живлення.
Ще однією розповсюдженою схемою генераторів на логічних елементах є схема мультивібратора. У цій схемі для реалізації позитивного зворотного зв'язка використається два інвертори. Кожний з підсилювачів здійснює поворот фази генеруючого сигналу на 180°. У результаті реалізується баланс фаз. Схема мультивібратора наведена на рисунку 3.
Рисунок 3 - Схема мультивібратора, виконана на двох логічних інверторах.
Коефіцієнт підсилення кожного з підсилювачів визначається співвідношенням резисторів R2/R1 і R4/R3. У цій схемі можливе незалежне регулювання частоти й шпаруватості генеруючих коливань. Тривалість імпульсів і тривалість паузи між імпульсами регулюється незалежно за допомогою RC ланцюжків R1 C2 і R3 C1. Період проходження імпульсів Т визначається як сума двох часів заряду конденсаторів:
Т = tзар1 + tзар2,
Де tзар1 =R2C2 ln(U1/UПор); tзар2 =R4C1 ln(U1/UПор).
Якщо шпаруватість генеруючих коливань не важлива, то можна спростити схему мультивібратора, використавши другий інвертор по прямому призначенню. Тому що при реалізації схеми генератора нас цікавить максимальний петлевий коефіцієнт підсилення, то послідовний резистор ми теж можемо виключити. Для забезпечення автоматичного запуску генератора в схемі залишається резистор, включений з виходу на вхід першого інвертора. У цьому випадку схема мультивібратора прийме вид, показаний на рисунку 3.
Рисунок 3 - Спрощена схема мультивібратора.
У цій схемі можливо задавати тільки частоту генеруючих імпульсів. Вона буде визначатися добутком R1 C1. Шпаруватість генеруючих імпульсів буде залежати тільки від співвідношення струмів нуля й одиниці обраного логічного елемента.
Період Т імпульсів, генерованих мультивібратором, визначається в першому наближенні постійної часу t = RC (Т = а t, де а звичайно має значення 1...2). Частоту проходження імпульсів можна оцінити (з точністю до 10 %) з вираження f = 1/2RC.
Досить часто потрібно одержати генератор, вихідна частота якого могла б змінюватися в досить широких межах. У цьому випадку в якості частотозадаючого елемента в генераторі може бути використаний елемент зі змінюваними параметрами, наприклад варикап або польовий транзистор. Схема такого генератора, керованого напругою, наведена на рисунку 4.
Рисунок 4 - Схема генератора, керованого напругою.
З огляду на, що опір польового транзистора може змінюватися в межах від 10 Ом до 10 МОм, генеруюча частота теж може змінюватися в десятки й сотні разів. Однак варто врахувати, що такий генератор може бути використаний тільки в цифрових схемах, тому що його спектральні характеристики залишають бажати кращого. Звичайно така схема використовується в ланцюгах множення частоти усередині цифрових мікросхем підвищеної продуктивності. Прикладом спеціалізованих мікросхем - генераторів можуть служити мікросхеми 531ГГ1 і 564ГГ1.
У схемі на мультивібраторі можна використати й кварцову стабілізацію частоти. Для цього потрібно кварцовий резонатор включити в ланцюг зворотного зв'язку. Схема мультивібратора із кварцовою стабілізацією частоти наведена на рисунку 5.
Рисунок 5 - Схема мультивібратора із кварцовою стабілізацією частоти.
При застосуванні такої схеми кварцового генератора варто враховувати, що кварцовий резонатор у ній працює на частоті послідовного резонансу, що відрізняється від частоти паралельного резонансу, використовуваного в осциляторній схемі генератора.
Похожие статьи
-
Для одержання коливань, що характеризуються ділянками зі стрибкоподібними змінами напруг і струмів (так званих "розривних коливань"), застосовуються...
-
Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей...
-
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б....
-
Входная и выходная характеристики транзистора с ОЭ несколько отличаются от характеристик транзистора с ОБ. Входной характеристикой транзистора,...
-
Загальна характеристика мультивібраторів - Мультивібратори
При проектуванні мультивібраторів як елементна база використають біполярні, польові й одноперехідні транзистори, а також аналогові й цифрові інтегральні...
-
Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке...
-
Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-n-переходом и каналом р-типа показана на рисунке 5. Транзистор включен по схеме с...
-
Для реализации ПУ выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным п-р-п универсальным низкочастотным маломощным....
-
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах Транзисторы типа п-р-п. Биполярный транзистор типа п-р-п является основным схемным элементом...
-
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка [15] приведена на рисунке 9.1,а, эквивалентная схема по переменному...
-
Коммутаторы на полевых транзисторах - Аналоговые коммутаторы
Как известно, полевой транзистор в области малых напряжений сток-исток ведет себя как резистор, сопротивление которого может изменяться во много раз при...
-
1. Физическая Т-образная эквивалентная схема На рисунке 5.12 приведена физическая Т-образная эквивалентная схема транзистора с общей базой, где:?...
-
Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом
Интегральные микросхемы на основе одних только полевых транзисторов с управляющим Р-п Переходом в настоящее время не выпускаются. В последнее десятилетие...
-
Дано : транзистор, частота fВ. Рассчитать коллекторную нагрузку Rк. , , ; . Транзистор известен, следовательно, известна емкость Со. При расчете возможны...
-
Полевые транзисторы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводника поперечным электрическим полем...
-
Схема транзисторного усилителя низкой частоты Упрощенная схема каскада, выполненного на биполярном транзисторе типа р-n-р, включенного по схеме ОЭ,...
-
Ключевой режим работы транзистора - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
1. Транзисторный ключ с общим эмиттером Наибольшее распространение в цифровой и импульсной технике имеет ключ с общим эмиттером. В схеме - коллекторная...
-
ИОН на полевых транзисторах - Источники опорного напряжения
Сравнительно недавно на рынке электронных компонентов появилось новое поколение источников опорного напряжения - XFET-источники (eXtra Field Effect...
-
Источники сигнала и входные резисторы можно подключать и к не инвертирующему входу ОУ. (рис. 1.3) Рис.1.3 Не инвертирующий усилитель При замкнутой...
-
На прошлой лекции мы рассмотрели работу одного р-п перехода (диода). Однако известно, что гораздо большее применение имеют полупроводниковые приборы с...
-
Целью данного курсового проекта является разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах и проведение графоаналитического расчета...
-
Изобразить семейство статических входных и выходных характеристик заданного транзистора, соответствующих схеме с ОЭ. Определить h - параметры...
-
Тип транзистора: полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-типа. Ес - напряжение стока. - система уравнений, описывающая полевой транзистор как...
-
Одновременно с увеличением количества транзисторов улучшаются почти все параметры микропроцессорной технологии, главные из которых -- скорость,...
-
Инвертирующий сумматор - Разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах
Рис.1.2 Инвертирующий сумматор Разновидностью интегрирующего усилителя есть сумматор (рис.1.2), он позволяет получать на выходе суммарное напряжение,...
-
Выбор оконечных транзисторов, расчет площади теплоотводов - Выбор трансформатора
Выходные транзисторы выбираем по предельно-допустимым параметрам: (А) (3.1) (В) (3.2) (Вт) (3.3) Выбираем 2 p-n-p транзистора [3]: VT8: КТ712А VT9:...
-
Моделирование, Вывод - Разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах
Рис. 3.1. Интегрирующий усилитель. Рис. 3.2. Результат работы интегрирующего усилителя. Рис.3.3 АЧХ интегрирующего усилителя. Рис. 3.4 Инвертирующий...
-
Выходные каскады - Разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах
Если устройство должно работать на низкой нагрузке, то в качестве выходного каскада может быть использован усилитель мощности на основе операционного...
-
Программируемыепостоянныезапоминающиеустройства(ППЗУ)делятсянаоднократно программируемые (например, биполярные ПЗУ с плавкими соединениями) и...
-
Микросхемы характеризуются следующими параметрами: Максимальное напряжение питания, Максимальное напряжение на входе и на выходе, Максимальный выходной...
-
Биполярные транзисторы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Транзисторами называются полупроводниковые приборы, способные усиливать электрическую мощность, имеющие три или более выводов, один или более p-n...
-
Напряжения питания выходного каскада выбирают из условия Е=Uнm + U, (2.1) Где U равно сумме минимального напряжения на источнике тока Iо (1-2В) и...
-
Цель работы - получение законченных аналитических выражений для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих...
-
Перельман Б. Л. Новые транзисторы: Справочник. - М.: Солон, 1996. Петухов В. М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой...
-
МНОП ТРАНЗИСТОР - Цифровые устройства и микропроцессоры
На рис. 6.8 приведена конструкция МНОП транзистора (металл-нитрид кремния-оксид кремния-полупроводник). Эффект памяти основан на изменении порогового...
-
Расчет усилителя мощности на транзисторах Из задания по курсовому проекту задано сопротивление нагрузки RН И действующее значение напряжения на нагрузке...
-
Разработать интегрирующий усилитель на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Провести графоаналитический расчет выходного...
-
Биполярный транзистор с изолированным затвором IGBT
ВВЕДЕНИЕ Последнее время пристальное внимание разработчиков, в области силовой электроники, сконцентрировано на стремительном развитии последних...
-
Вывод, Список литературы - Полупроводниковые приборы, транзисторы
Действие транзистора можно сравнить с действием плотины. С помощью постоянного источника (течения реки) и плотины создан перепад уровней воды. Затрачивая...
-
Устройство и принцип действия биполярного транзистора - Полупроводниковые приборы, транзисторы
В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно - дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника,...
Мультивібратори на біполярних транзисторах - Мультивібратори