МУЛЬТИВИБРАТОР

МУЛЬТИВИБРАТОР

(от лат. multum - много и vib-го - колеблю) - электронное устройство с двумя ме-тастабильными состояниями, к-рым соответствуют два различных значения напряжения (или тока) и к-рые периодически скачкообразно сменяют друг друга за счёт положительной обратной связи.M. генерирует периодический сигнал прямоугольной формы, в спектре к-рого содержится много гармоник (см. Фурье анализ). Если интервалы времени, соответствующие различным состояниям, одинаковы, M. называется симметричным, иначе - несимметричным. Названные интервалы времени определяются временем зарядки и (или) разрядки конденсаторов (одного или двух), входящих в схему. M. может быть построен на операционных усилителях, транзисторах биполярных и полевых транзисторах, компараторах и др. электронных приборах.

Рис. 1. Симметричный мультивибратор на опера ционном усилителе: a - схема; б - временное диаграммы напряжений; 1 - напряжение U_C; 2 - напряжение U.

В схеме симметричного M. (рис. 1) операционный усилитель (ОУ) осуществляет сравнение напряжения U_C на конденсаторе С и напряжения U с делителя, образованного резисторами R₁ и R₂. Напряжение U _вых на выходе ОУ пропорционально разности напряжений между его входами DU = U - U_C. Из-за того, что часть выходного напряжения через делитель поступает на вход ОУ, в схеме образуется положительная обратная связь. Если в нек-рый момент времени разность DU станет положительной (напр., вследствие флуктуации), то положительная обратная связь приведёт к лавинообразному нарастанию напряжения. Его увеличение прекратится, когда U _выx достигнет своего максимально возможного значения U₀, близкого к положит. напряжению питания + Е. При этом напряжение U будет равно U₀R₁/(R₁ + R₂). Такое состояние системы сохранится до тех пор, пока напряжение U_C на конденсаторе, заряжающемся через резистор R, не превысит значения U= U₀R₁/(R₁ + R₂). Как только разность DU станет отрицательной, напряжение U _вых скачком уменьшится до своего мин. значения -U₀, близкого к отрицат. напряжению питания -E. Напряжение U станет равным -U₀R₁/(R₁.+ R₂) и конденсатор начнёт разряжаться. Когда напряжение U _С сравняется c U= -U₀R₁/(R₁.+ R₂), выходное напряжение снова скачком увеличится до значения U₀ и т. д. Время зарядки и разрядки конденсатора одинаково и пропорционально RC.

Несимметричный M. (рис. 2) работает аналогичным образом, но благодаря диодам D и D' конденсатор заряжается и разряжается через разные резисторы (R и R'), поэтому время зарядки и разрядки различно. Др. распространённая схема M. представляет собой два усилительных транзисторных каскада, охваченных перекрёстной положительной обратной связью через конденсаторы C₁ и C₂ (рис. 3). Благодаря этой связи состояния, когда оба транзистора T₁ и T₂ закрыты (ток коллектора близок к нулю, напряжение на коллекторе близко к напряжению литания E )или открыты (напряжение на коллекторе близко к нулю), неустойчивы. Любое изменение напряжения на коллекторе (или тока базы) одного из транзисторов лавинообразно нарастает и завершается открыванием одного из транзисторов и запиранием другого. Такое состояние сохраняется в течение времени перезарядки конденсатора, подключённого к базе запертого транзистора. По истечении этого интервала, пропорционального R₂C₁ или R₁C₂, открытое состояние транзистора скачком изменяется на закрытое, и наоборот. Такой процесс смены состояний периодически повторяется.

Рис. 2. Несимметричный мультивибратор на операционном усилителе.

Рис. 3. Мультивибратор на биполярных транзисторах.

В практич. схемах M. скорость перехода между состояниями ограничена наличием паразитных ёмкостей схемы и конечным быстродействием применяемых электронных приборов. M. широко используются в разнообразных устройствах радиоэлектроники в качестве генераторов прямоуг. импульсов для создания пилообразного напряжения (см. Генератор пилообразного напряжения )и т. п. Для получения одиночных импульсов заданной длительности и импульсов, синхронных с др. импульсным сигналом, применяются т. н. ждущие M. (см. Одновибратор).

Лит.:Tитце У., Шенк К., Полупроводниковая схемо-техника, пер. с нем., M., 1982. А. В. Степанов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.