Курсовая теория на тему Симметричные мультивибраторы. Принципиальные схемы, принцип действия. Основные характеристики и параметры. Основные расчетные соотношения. Области применения.

Содержание:

Введение 3

1. Общая характеристика мультивибраторов 4

2. Принципиальные схемы мультивибраторов 6

3. Характеристики и параметры симметричного мультивибратора 13

4. Способы подключения нагрузки к симметричному мультивибратору 19

5. Основные расчетные соотношения 23

6. Типы мультивибраторов и области применения 25

Заключение 28

Список используемой литературы 29

Введение:

Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью.

В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущие синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.

В современной аппаратуре мультивибраторы, работающие в различных режимах, получили настолько большое распространение, что выпускаются в виде отдельных функционально законченных самостоятельных изделий интегрального исполнения.

Мультивибратор — релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами.

Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы.

В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают специальные запускающие сигналы.

Режим синхронизации отличается от автоколебательного лишь тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) напряжения можно изменять частоту генерируемых колебаний.

Симметричным мультивибратор называют при попарном равенстве сопротивлений R1 и R4, R2 и R3, ёмкостей C1 и C2, а также параметров транзисторов Q1 и Q2.

Симметричный мультивибратор генерирует сигнал «меандрового» типа, то есть сигнал, в периоде которого длительность импульса и длительность паузы одинакова.

Заключение:

Мультивибраторами называют устройства, предназначенные для генерации периодического напряжения в виде прямоугольной волны (меандр – греч.) с определенными параметрами (амплитудой, периодом следования, скважностью).

Под скважностью понимают отношение периода Т волны к длительности прямоугольного импульса q = T/tи. Период колебаний представляет собой сумму временных отрезков генерируемого импульса и паузы: Т = tи + tп. Иногда оперируют понятием коэффициента заполнения γ = 1/ q = tи/Т. Одним из основных параметров мультивибраторов является частота f = 1/Т генерируемых колебаний.

Мультивибраторы могут работать как в автоколебательном, так и в ждущем режимах. Автоколебательный режим наступает сразу после подключения напряжения питания к устройству. Мультивибратор, работающий в ждущем режиме, генерирует одиночный прямоугольный импульс после подачи на него кратковременного запускающего импульса.

Ждущий мультивибратор, имеющий одно устойчивое состояние, называется просто одновибратором (он же моностабильный мультивибратор). Ждущий мультивибратор может иметь и два устойчивых состояния (бистабильный мультивибратор).

Симметричный мультивибратор по «классической» схеме широко используется для учебных и демонстрационных целей в качестве простейшего по устройству генератора электрических колебаний. Данная схема обладает понятностью и очевидностью, а также не требует для реализации неудобных в расчётах и сборке индуктивностей и трансформаторов.

Практическое применение мультивибраторов на двух транзисторах ограничено сверху частотами в единицы мегагерц. На более высоких частотах оба транзистора с большой вероятностью запираются и для восстановления работы устройство надо отключать от источника питания и запускать заново, что во многих случаях неприемлемо.

Фрагмент текста работы:

1. Общая характеристика мультивибраторов

Мультивибратор — это простой генератор прямоугольных импульсов, который работает в режиме автогенератора. Для его работы необходимо лишь питание от батареи, или другого источника питания. Работа симметричного мультивибратора основана на зарядно-разрядных процессах конденсаторов, образующих совместно с резисторами RC-цепочки [3].

Мультивибратор собирается на двух транзисторах или логических схемах с дополнительными элементами. По сути это двухкаскадный усилитель с цепью положительной обратной связи (ПОС). Это значит, что выход второго каскада соединён через конденсатор со входом первого каскада. В результате усилитель за счёт положительной обратной связи превращается в генератор.

Для того чтобы мультивибратор начал генерировать импульсы достаточно подключить напряжение питания.

Мультивибраторы могут быть симметричными и несимметричными.

При проектировании мультивибраторов в качестве элементной базы используют биполярные, полевые и однопереходные транзисторы, а также аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Последними чаще всего являются операционные усилители и логические элементы. Полупроводниковые приборы в мультивибраторах работают в ключевом режиме.

При работе мультивибратора в режиме автоколебаний вырабатываются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы. Частота генерируемых импульсов определяется параметрами времязадающей цепи, свойствами схемы и режимом ее питания. На частоту автоколебаний оказывает также влияние подключаемая на­грузка. Обычно мультивибратор применяется в качестве генератора импульсов относительно большой длительности, которые затем используются для формирования импульсов необходимой длительности и амплитуды.

Таким образом, мультивибраторы, работающие в автоколебательном режиме, применяются чаще всего в качестве задающих генераторов. Поэтому к ним предъявляются требования высокой стабильности частоты, которая, однако, может быть достигнута только применением специальных мер по стабилизации частоты периодической последовательности импульсов. Обычно относительная нестабильность частоты при воздействии различных дестабилизирующих факторов составляет несколько процентов.

Мультивибраторы могут также работать в ждущем режиме и режиме синхронизации.

В ждущем режиме мультивибратор имеет одно состояние устойчивого равновесия. При воздействии запускающего импульса мульти­вибратор вырабатывает один прямоугольный импульс, после чего возвращается в состояние устойчивого равновесия. Требования, предъявляемые к ждущим мультивибраторам, аналогичны требованиям к триггерам.

В режиме синхронизации на мультивибратор воздействует внешнее периодическое напряжение часто синусоидальной формы. При этом частота периодической последовательности прямоугольных импульсов, генерируемых мультивибратором, равна или в целое число раз меньше частоты синхронизирующего напряжения. При снятии синхронизирующего напряжения мультивибратор продолжает работать в автоколебательном режиме.

2. Принципиальные схемы мультивибраторов

1. Простые схемы.

Приведённые схемы являются простейшими мультивибраторами по элементам и для повторения. Используемые в них детали можно заменить современными аналогами. Вместо транзистора КТ315 подойдёт импортный аналог BC546, BC547, BC548 или отечественный КТ3102.

Кроме того, их можно усовершенствовать. Например, добавив в симметричный «мультик» переменный резистор получится регулировать частоту мигания светодиодов.