20. Мультивибраторлар және дара вибраторлар

20.1. Мультивибраторлар

Тік бұрышты импульстерді алу үшін релаксациондық генероторлар (релаксаторлар) деп аталатын құрылғыларды кеңінен пайдаланады. Триггерлер сияқты релаксаторлардың да сұлбалық құрылымдары оң кері байланысты күшейткіштерге немесе туннелдік диодтар мен тиристорлар сияқты теріс кедергілі электрондық аспаптарға негізделеді.

Екі орнықты тепе-теңдік күйі бар триггерлерден релаксаторлардың айырмашылығы, оның бір ғана күйі болады. Одан басқа релаксаторлардың кернеуі мен тогінің мәні салыстырмалы түрде өте баяу өзгеретін тепе-теңдік күй деп есептеуге боларлықтай, яғни уақытша орнықты тепе-теңдік күйі де болады. Бұл күй, қандай да бір сындық (критикалық) күйге жеткен кезде, релаксатор бастапқы күйінен басқа күйге шұғыл көшетін (секіретін) мүмкіндік пайда болады.

Релаксаторлар мына үш режімнің қай біреуінде жұмыстайды:

автотербеліс режімі;
күту режімі;
синхрондау режімі.

Практикада бастапқы екі режім жиі қолданылады.

Автотербеліс режіміндегі релаксатордың орнықты тепе-теңдік күйі болмайды, екі уақытша орнықты тепе-теңдік күйі болады. Релаксатор бір уақытша тепе-теңдік күйінен келесіне сыртқы әсерсіз-ақ өтеді. Бұл процесс үздіксіз қайталанатын болса, онда нәтижесінде параметрлері релаксатордың параметрлеріне тәуелді импульстер пайда болады. Мұндай релаксаторды мультивибратор деп атайды.

Күту режіміндегі релаксатордың орнықты және уақытша орнықты тепе-теңдік екі түрлі күйі бар. Релаксатор бірінші күйінен екінші күйге сыртқы жүргізуші импульстің әсері арқылы көшеді, ал кері көшу біраз уақыт өткен соң жүріледі. Мұндағы уақытты құрылғының параметрі анықтайды. Сөйтіп, күту режіміндегі релаксатор жүргізуші импульс әсер еткен кезде бір импульс береді. Құрылғының дара вибратор деп аталуының себебі осыған байланысты.

Синхрондау режіміндегі релаксатордың өндіретін импульстерінің қайталану жиілігін сыртқы синхрондаушы кернеудің жиілігі анықтайды. Мұндай релаксатордың екі ауыспалы уақытша орнықты тепе-теңдік күйі бар. Бұл күйлердің қай біреуінде болатын уақыты тек релаксатордың параметрлеріне ғана емес синхрондаушы кернеудің де периодына тәуелді. Егер синхрондаушы кернеудің әсері тоқтаса, онда релаксаторда автотербеліс режімі қалыптасады.

Мультивибратордың сұлбасы элементтік базаға және құрылу әдісіне байланысты әр түрлі сипатта болады. Операциялық күшейткішке негізделген мультивибраторды қарастырайық (20.1– сурет). Мұндағы мультивибратор Шмиттің инвертирлеуші триггеріне негізделіп құрылған. Оның теріс кері байланыс жүйесінің міндетін төменгі жиіліктің фильтр атқарады.

Мультивибратордың шығыс кернеуі болсын дейік. Мұндай жағдайда инвертирлеуші кірістің кернеуі конденсатордың кернеуіне тең, бірақ мәні теріс, ал тура кірістің кернеуі оң, шамасы мынаған тең:

. (20.1)

20.1 – сурет

Конденсатор кедергі арқылы зарядталады, ал оның кернеуі шамаға дейін өседі (20.1ә–сурет). кернеудің мәні шамаға жеткен мезетте Шмиттің триггері ажырайды да кернеуінің мәні шамаға дейін шұғыл өзгереді. Осылайша шығыс кернеуінің мәні өзгеріп, конденсатор ажырату мәнінен мәніне дейін керісінше зарядталады, ал оның кернеуі шамаға жеткен мезетте Шмиттің триггері керісінше қосылады. Бұл процесс периодты түрде қайталанады.