В мультивібраторі транзистори працюють у ключовому режимі, що означає, що вони виступають у ролі перемикачів, по черзі змінюючи свої стани - відкритий та закритий - в протифазі один відносно одного.
Завдання конденсаторів полягає в утриманні відповідних транзисторів у закритому стані, тому робочою напругою вважається негативна напруга на конденсаторі. Робочий цикл кожного конденсатора складається з двох етапів: зарядження та розрядження.
Зарядження відбувається через базу протилежного транзистора, тому на цьому етапі конденсатор не перешкоджає знаходженню транзистора в відкритому стані. Зворотно, розрядження відбувається через колектор відкритого суміжного транзистора.
Конденсатор утримує відповідний транзистор у закритому стані, доки повністю не розрядиться та перестане заважати резистору підтягнення бази до високого потенціалу відкрити транзистор. Таким чином, заряджений конденсатор виконує роль таймера зворотного відліку.
Процес запуску
Під час запуску схеми обидва транзистори знаходяться у відкритому стані, оскільки конденсатори розряджені та не заважають відкриванню транзисторів.
Через відкриті транзистори відбувається одночасне заряджання обох конденсаторів.
Зарядження конденсаторів призводить до підвищення напруг на базах транзисторів, що зумовлює ще більше відкривання. Оскільки параметри компонентів не є ідеально однаковими, то один із конденсаторів завжди заряджатиметься трохи швидше, що призведе до більшого відкривання його транзистора порівняно з другим. Це, у свою чергу, призводить до швидшого падіння напруги на колекторі цього транзистора, порівняно з іншим.
Відомо, що зміна напруги на колекторі значно перевищує зміну напруги на базі транзистора, отже, сума напруг на конденсаторі та колекторі суміжного транзистора почне знижуватися, доки не впаде нижче напруги відкривання протилежного транзистора, що призведе до закриття цього транзистора. Важливо зауважити, що жоден із конденсаторів ще не встиг повністю зарядитися.
Подальша робота схеми подібна сталому процесу роботи: почерговому розрядженні одного конденсатора та заряджанні іншого, за виключенням того, що в кожному наступному циклі конденсатори заряджаються до все більшої напруги, і як тільки вона досягне максимального можливого значення, схема перейде до сталого режиму генерації прямокутних імпульсів.
Як ви могли помітити на зображеннях вище, резистор R3 має дивне некругле значення. Ці зображення були отримані з програми симуляції електричних схем Proteus. Справа в тому, що Proteus використовує ідеальні параметри для компонентів схеми, що призводить до того, що мультивібратор застрягне в проміжному стані і не буде переключатися. Для того, щоб вивести схему з рівноваги, як це відбувається в реальному світі - довелося внести певний дисбаланс.
Сталий режим роботи генератора прямокутних імпульсів
Припустимо, що конденсатор C1 повністю заряджений, а C2 - заряджений до невеликої напруги зворотної полярності. Транзистор Q1 залишається закритим, а Q2 - відкритим.
Подальше піднімання напруги на базі Q1 призведе до відкриття цього транзистора, і як наслідок потенціал на його колекторі буде притягнуто до землі. Позитивно заряджена обкладка конденсатора C1 опиниться підключеною до землі, тому негативно заряджена обкладка матиме від'ємний потенціал відносно землі. Цей від'ємний потенціал закриє транзистор Q2, а отже на колекторі сформується високий потенціал через підтяжку резистором R4. Таким чином, конденсатор C2, будучи глибоко розрядженим, опиниться підключеним одним електродом до високого потенціалу - через резистор R4, а іншим - до землі, через база-емітерний перехід Q1.
Через розряджений конденсатор C2 починає проходити значний струм, який обмежується опором резистора R4, що призводить до збільшення напруги на базі Q1. В свою чергу, конденсатор C1 починає розряджатися через резистор R1 та колекторний перехід Q1.
Оскільки опір колекторних резисторів R1, R4, через які відбувається заряджання конденсаторів, менший за опір базових R2, R3, через які конденсатори розряджаються, то швидкість заряджання завжди буде більшою за швидкість розряджання.
Конденсатор C1 буде утримувати транзистор Q2 в закритому стані, доки не повністю не розрядиться, та перестане заважати резистору R3 підтягувати базу Q2 до потенціалу живлення.
Поступово, але доволі швидко, зарядний струм конденсатора C2 почне спадати, доки не знизиться до мізерних значень, коли конденсатор зарядиться. Заряджений конденсатор не впливає на роботу транзисторів, тому відповідний йому транзистор Q1 утримується в відкритому стані резистором підтягнення R3.
Схема продовжує працювати в цьому стані доки конденсатор C1 повністю не розрядиться, і коли це станеться, резистор R2 почне піднімати напругу вище нуля, заряджаючи при цьому C1 до незначної напруги, зворотної полярності відносно напруги робочої.
Як тільки на базі транзистора Q2 сформується потрібний позитивний потенціал, він перейде до відкритого стану. Відкриття транзистора Q2 призведе до того, що потенціал на його коллекторі опиниться притиснутим до землі, отже позитивно заряджена обкладка тепер вже конденсатора C2 буде підключеною до землі. Як наслідок, потенціал негативної обкладки C2 та бази Q1 стане від'ємним відносно землі, тому Q1 закриється і весь процес описаний вище повториться симетрично.
Про підвищувач напруги на основі мультивібратора читайте в статті:
No comments:
Post a Comment