Работа мультивибратора в автоколебательном режиме

Рассмотрим схему самовозбуждающегося МВ (рис.2.40) По существу, это двухкаскадный усилитель на сопротивлениях. При условии равенства Ra1= Ra2, Rg1=Rg2, C1=C2 МВ называют симметричным. Если есть различие хотя бы в одном из элементов, то МВ называют несимметричным. В импульсной техникепреимущественное распространение получили последние для получения большей скважности импульсов (Q).

Ra1= Ra2, Rg1=Rg2, C1=C2

Рис 2.40. Симметричный мультивибратор в автоколебательном режиме

Начнем рассматривать симметричный МВ, работающий в автоколебательном режиме с момента, когда источник питания включен, оба конденсатора C1 и С2 заряжены.

Равенство величин соответствующих элементов МВ предполагает
состояние полного равновесия анодных токов и напряжений, постоянство их
величины. В действительности, в схеме протекают процессы, исключающие возможность какого-нибудь состояния равновесия: незначительное изменение анодного тока любой лампы вызывает бурный "лавинообразный" процесс в мультивибраторе. Пусть чуть возрос анодный ток лампы Л2. Рост тока вызовет увеличение падения напряжения на Ra2, следовательно, несколько понизится напряжение на аноде этой лампы:

Ua2 =Е-URa2.

Напряжение на конденсаторе С1 окажется несколько выше, чем напряжение

на аноде Л2 (в точке б). С₁ начнет разряжаться по следующей цепи:

+ С1®Л2®Rg1®- C1

За счет разряда С1, на Rg1, возникнет падение напряжения Uq1, минус которого будет приложен к сетке Л 1, а плюс - к катоду лампы Л 1, вызывающее уменьшение тока через лампу Л 1. Уменьшение тока Ia1 через Л1 определяет уменьшение падения напряжения на Ra1. С ледовательно, напряжение на аноде лампы Л1 возрастает. Это вызовет заряд конденсатора С2.

Цепь заряда: → Rgk2 + Е → Ra1 → C2 → -E → Rg2

Заряд С2 вызывает падение напряжения на участке сетка-катод Л2, причем " + " на сетке, " - " на катоде. Это вызовет увеличение тока через Л2, уменьшение напряжения на аноде, следовательно, дальнейший разряд C1. Таким образом, случайное начальное увеличение анодного тока Iа2 приводит в данной схеме к дальнейшему его увеличению или, наоборот, к уменьшению тока Iа1. Напряжение на аноде лампы Л2 и на сетке лампы Л1 понижается, а напряжение на аноде лампы Л1 и на сетке Л2 будет повышаться (рис.2.41).

Рис 2.41. Временная диаграмма работы мультивибратора в автоколебательном режиме

Процесс изменения токов и напряжений будет продолжаться до тех пор, пока величина тока Iа2 не достигнет своего максимально возможного значения, тока насыщения лампы, или величина тока Iа1 не упадет до нуля. Обычно параметры схемы выбираются так, чтобы процесс ограничивался запиранием одной из ламп. Следовательно, допущенное в начале равновесие схемы в действительности представляет собой состояние неустойчивого равновесия.

Случайное изменение тока в одной из ламп приводит к возникновению лавинообразного нарастающего процесса, в результате которого ток одной лампы скачком достигает максимального значения, а ток другой лампы также скачком падает до нуля. Продолжительность скачкообразного изменения токов и напряжений составляет десятые доли микросекунды.

Колебательный процесс в мультивибраторе заключается в том, что процесс поочередного отпирания одной и запирания другой лампы будет повторяться периодически в течение всего времени, пока к схеме будут подключены источники питания.

Параметры мультивибратора подбираются так, чтобы постоянная времени разряда конденсатора была значительно больше постоянной времени заряда. При С₁ = С₂ величина Rg берется обычно в 10 раз больше Ra.

В несимметричном МВ процессы, происходящие в схеме, остаются прежними. Постоянные же времени заряда конденсаторов, также как и постоянные времени их разряда, будут различны. Лампы Л1 и Л2 будут оставаться запертыми в течение различного времени. С выхода МВ можно снимать различные напряжения.

Характерной особенностью колебательного процесса в МВ является наличие в некоторые моменты времени скачков тока и напряжений. Иначе говоря, генерируемые МВ колебания носят разрывной характер. В этом состоит принципиальное отличие колебаний МВ от синусоидальных колебаний, которые характеризуются непрерывностью изменения токов и напряжений.

Вывод: Использование мультивибраторов в импульсных устройствах позволяет получить колебания, носящие разрывной характер и характеризующиеся скачками токов и напряжений в определенные моменты времени.