Мультивибраторы

Рис.161

На рис.161 представлены  схема  и  временные диаграммы автоколебательного мультивибратора на логических элементах.  Схема включает в себя два усилителя (логические элементы DD1 и DD2), соединенных цепями положительной ОС (цепи R12, C2 и R22, C1).

В момент подачи питания U_вхDD1 = U_вхDD2 = U⁰ (U_вых1 = U_вых2 = U¹). Предположим, что начинает заряжаться конденсатор C₂ по цепи + U_п - Вых.DD1 - C₂ - R₂ - общий. Ток заряда C₂ создает на R₂ падение напряжения U_R2 = U¹ на входе DD2, что открывает DD2, т.е. U_выхDD2 = U⁰. По цепи обратной связи через дифференцирующую цепь C₁R₁ этот перепад поступает на вход DD1,  в результате U_выхDD1 = U¹. С этого момента мультивибратор переходит в одно из временно устойчивых состояний, период которого определяется зарядом C₂. По мере заряда C₂, ток заряда уменьшается, уменьшается и U_R2. Как только U_R2 окажется меньше порогового значения для DD2, т.е. U_R2 = U⁰, DD2 закрывается и U_выхDD2 = U¹. Этот перепад поступает на вход DD1, DD1 открывается и U_выхDD1 = U⁰. Этот переход происходит лавинообразно из-за положительной обратной связи. Мультивибратор переходит во второе временное устойчивое состояние: U_выхDD1  = U⁰, U_выхDD2   = U¹, начинается заряд C₁ и разряд C₂. Разряд конденсатора осуществляется быстрее, так как на входах ЛЭ включены демпферные диоды VD1 и VD2. Это условие стабильной работы. Так как в момент подачи U_п на входах ЛЭ DD1 и DD2  формируется уровень U⁰ (включены R₁ и R₂), то схема находится в неопределенном состоянии. И только после того, как на одном из входов формируется уровень U¹ за счет зарядного тока одного из конденсаторов, начинается регенеративный процесс. Эта схема с мягким режимом возбуждением. При идентичности параметров цепей ОС мультивибратор формирует  импульсную  последовательность  типа меандр, для которой скважность Q = 2.

Для реализации режима жесткого возбуждения в схему включают дополнительный ЛЭ 2И  DD3 (рис.162). При подаче U_П U_выхDD1 = U¹, U_выхDD2 = U¹ и U_выхDD3 = U¹. Этот уровень U¹ подается на вход DD2 и U_выхDD2 = U⁰. В схеме устанавливается одно из двух временно устойчивых состояний.

Рис.162

На рис.163 приведены схемы автоколебательных мультивибраторов на ЛЭ с триггерами Шмитта.  Триггер Шмитта DD1 (рис.163,а) формирует запускающие импульсы, длительность которых определяется временем переключения ЛЭ. D-триггер DD2, включенный по схеме делителя на два, формирует меандр.

              a)

               б)                                        в)

Рис. 163

Триггер Шмитта характеризуется порогами срабатывания U_H и отпускания U_L. Включив дополнительно в схему времязадающие элементы C и R , можно реализовать мультивибратор (рис.163,б,в), частота колебания которого определяется выражением F = 0,7/RC. Длительность импульсов определяется соотношением R, C и порогами срабатывания  U_H  и отпускания U_L.

Рис.164

На рис. 164 представлены варианты схем мультивибраторов, в которых в одной из ветвей положительной ОС отсутствует накопительный конденсатор. Вместо них используются собственные задержки ЛЭ. Основной недостаток таких схем - это нестабильность частоты генерируемых колебаний.