Содержание отчета, Лабораторная работа №&;nbsp;10, &;nbsp;Цель работы, Краткие теоретические сведения - Оcновы радиоэлектроники

Отчет должен содержать графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик, зарисованные осциллограммы задержки прямоугольного импульса, рассчитанные значения времени задержки по наклону фазочастотной характеристики и по осциллограмме. Используя данные по длительности задержки линии, длительности фронта переходного процесса и характеристическому сопротивлению линии, рассчитать параметры ячейки (L, C) линии.

    6. Контрольные вопросы 1. Какими параметрами обладает идеальная линия задержки? 2. Что называется искусственной линией задержки и какими параметрами она характеризуется? 3. Что такое согласование линии задержки и как оно выполняется? 4. Как отличаются амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики идеальной и искусственной линий задержки? 7. Литература 1. Гольденберг Л. М. Основы импульсной техники. М., 1963.
Лабораторная работа № 10

Мультивибраторы

Цель работы

Изучение принципа действия мультивибратора с коллекторно-базовыми емкостными связями.

Краткие теоретические сведения

Мультивибратор -- радиоэлектронное устройство, вырабатывающее сигнал напряжения почти прямоугольной формы, относится к классу релаксационных генераторов. Он широко используется в физических экспериментах и в разнообразной радиоэлектронной аппаратуре (телевизоры, осциллографы, ЭВМ, измерительные приборы, электромузыкальные инструменты и т. д.).

На рис. 1 представлена схема самовозбуждающегося мультивибратора с коллекторно-базовыми емкостными связями.

Рис.1

Как известно [1], для генерирования колебаний необходимо выполнение условий баланса фаз и амплитуд. Первое условие, как видно из сказанного выше, выполняется. Второе условие, К1 (К -- коэффициент усиления без обратной связи, а -- коэффициент передачи 4-полюсника положительной обратной связи), тоже выполняется, т. к. для данной схемы К>>1, а =1. Из схемы видно, что в ней отсутствуют элементы, которые дают сильную зависимость К(), () или () от частоты, поэтому форма генерируемого сигнала сильно отличается от синусоидальной, и условие К1, =2 выполняется для многих частот. Название схемы (мультивибратор) отражает именно этот факт.

Рассмотрим процесс, когда оба транзистора находятся в активном режиме. Приращение напряжения, например, на базе VT1, с усилением в противофазе подается на базу VT2. С коллектора VT2 еще более усиленное это напряжение, уже в фазе, вновь подается на базу VT1. Возникает лавинообразное изменение напряжения -- скачок напряжения на базах и на коллекторах. После каждого такого скачка схема находится в одном из квазиустойчивых состояний, когда один из транзисторов закрыт (состояние отсечки), а второй -- открыт (чаще всего насыщен). Потенциал (абсолютное значение) коллектора закрытого транзистора равен EK-IK0RKEK, а открытого (насыщенного) -- UKH, так что размах колебаний напряжения (импульсная амплитуда) на коллекторах составляет:

(1)

Напряжение на базе закрытого транзистора изменяется от значения EK-IK0RKEK почти до 0 по экспоненциальному закону (рис. 2).

Рис. 2

Найдем, например, время закрытого состояния транзистора VT1. Для этого определим временную функцию UБ2(t).

Рассматриваемому состоянию соответствует схема, изображенная на рис. 3.

Рис. 3

Следует заметить, что конденсатор здесь непросто разряжается от +E до 0, а перезаряжается через RБ2 с тенденцией к перемене знака (асимптотическое значение примерно равно - ЕСМ), поэтому пересечение кривой разряда UC2(t) с линией UБ=0 происходит круто, что способствует стабильности времени Т2.

Для анализа процесса перезаряда конденсатора обратимся к более удобной эквивалентной схеме (рис. 4).

Рис. 4

Составим и решим дифференциальное уравнение для этого случая. Для узла "а" 1-й закон Кирхгофа дает: IC=IK0+IRб, т. е.

,

, (2)

Где =RБС.

Для однородного уравнения:

, (3)

Общее решение известно:

. (4)

Общее решение неоднородного уравнения (2) получим, прибавив к общему однородному решению U'C частное неоднородное решение U"C, равное, например, UC():

,

.

Константа интегрирования А определяется из начальных условий:

,

,

.

Поскольку UБ(T2)=0, то

,

Откуда. (5)

Оценка величин дает: EK=(1,515)В, ЕСМEК, 0,2ВUKH, 0,4ВUБH, IK010 мкА. Если пренебречь UKH+UБН и IK0(RБ2-RK) по сравнению с ЕК и ЕСМ, то получим IК0(0,11) В.

. (6)

Иногда ЕСМ делают регулируемой для регулировки Т. Если такая регулировка не нужна, то выгоднее всего сделать ЕСМ=ЕК, т. е. RБ1 И RБ2 подключить к - ЕК. В этом случае

. (7)

Для времени закрытого состояния второго транзистора (Т) получаем аналогичные выражения. Каждое из квазиустойчивых состояний повторяется через время, равное периоду колебаний:

Т=Т1+Т2.

Импульсы, генерируемые мультивибратором, имеют отклонения от П-образной формы. Особенно это заметно на отрицательном перепаде напряжения UK (c UKH на - ЕК), который происходит не очень быстро (рис. 3). Обозначим это время tФ- (длительность фронта отрицательного перепада). Такой "плавный" перепад напряжения получается потому, что в это время заряжается конденсатор, подключенный одной обкладкой к коллектору данного запирающегося транзистора, а второй -- к эмиттеру (через открытый переход база -- эмиттер открытого транзистора), т. е. UK=UБH+UC (рис. 5).

Рис. 5

Процесс установления коллекторного напряжения запертого транзистора, очевидно, подчиняется закону:

.

Поскольку UK на конечном участке этого процесса приближается к - EK асимптотически, то по этой причине за tФ- считают время установления UK лишь до уровня 0,9EK, т. е.

,

Откуда, при условии, получаем:

. (8)

Можно, однако, уменьшить tФ- и сделать его примерно равным tФ+, если зарядный ток времязадающих конденсаторов пропустить мимо RK1 и RK2, отключив конденсаторы на это время от коллекторов с помощью отключающих диодов (рис. 6).

Рис. 6

Запирающийся транзистор, например, VT2, запирает диод VD2, после чего разрядка С1 происходит по цепи эмиттер - база VT1 и резистор R2. Отпирающийся транзистор отпирает диод, и отрицательная обкладка конденсатора через диод и транзистор оказывается подключенной к эмиттеру второго транзистора, а положительная -- к базе, а в остальном работа схемы происходит как обычно. Чтобы сильно не увеличивать время восстановления схемы (время заряда конденсаторов), величину сопротивлений R1 и R2 выбирают равной:

R=(0,10,3)RБ. (9)

Величина сопротивления RБ не только определяет время закрытого состояния транзистора, но и режим его в открытом состоянии (насыщен -- не насыщен). Зависимость коллекторного тока транзистора от тока базы в схеме с общим эмиттером имеет вид, как показано на рис. 7.

Рис. 7

IKH -- максимальный ток коллектора (насыщенного транзистора):

,

IБН -- ток базы начала насыщения:

.

Если IБ IБН, то транзистор насыщен, иначе -- нет. Найдем условие насыщения. После заряда конденсатора в цепи базы открытого транзистора (за время восстановления) в ней установится ток:

,

Тогда для насыщения необходимо, чтобы

,

Что при ЕСМ=ЕК дает:

. (10)

Глубина насыщения характеризуется величиной:

. (11)

Похожие статьи




Содержание отчета, Лабораторная работа №&;nbsp;10, &;nbsp;Цель работы, Краткие теоретические сведения - Оcновы радиоэлектроники

Предыдущая | Следующая