Разработка и тестирование мультивибратора

Введение

Мультивибратором называется устройство, генерирующее прямоугольные (или близкие к прямоугольным) импульсы с характеристиками, определяемыми параметрами самого устройства.

Различают два режима работы мультивибраторов: автоколебательный и ждущий. В первом случае мультивибратор генерирует непрерывную последовательность импульсов, во втором – каждому входному сигналу произвольной формы соответствует один или «пачка» «стандартных» импульсов.

Симметричный мультивибратор по «классической» схеме (см. рисунок 1.1) широко используется для учебных и демонстрационных целей в качестве простейшего по устройству генератора электрических колебаний.

1 Анализ технического задания, выбор схемы проектируемого генератора и описание принципа ее работы

Необходимо разработать мультивибратор, имеющий следующие технические характеристики:

Чтобы удовлетворить требования технического задания мной была выбрана схема симметричного мультивибратора с емкостными коллекторно-базовыми связями, которая изображена на рисунке 1.1.

[pic 1]
Рисунок 1.1 – Схема электрическая принципиальная мультивибратора.

[pic 2]

Рисунок 1.2 - Временные диаграммы.

Мне пришлось модифицировать данную схему, чтобы обеспечить регулировку частоты генерации прямоугольных импульсов в нужном диапазоне, а так же обеспечить возможность подключения нагрузки.

Для получения желаемых результатов я провел ряд расчетов (см. Расчет элементов схемы автогенератора), в результате которых я рассчитал 3 необходимых номинала конденсаторов и потенциометр.Благодаря смене позиции трехпозиционного двойного  переключателя, включающего пары конденсаторов,  и переменного резистора  возможна регулировка частоты генерации прямоугольных импульсов(Рис. 1.3).

[pic 3]

Рисунок 1.3-Регулировка частоты генерации прямоугольных импульсов.

Согласно техническому заданию, к мультивибратору нужно подключить Rн = 60 Ом. Напрямую к выходу нельзя подключать такую нагрузку, потому что она вызовет дисбаланс симметричного мультивибратора, и он перестанет быть таковым. Для того чтобы нагрузка не влияла на сам мультивибратор, она должна иметь достаточное входное сопротивление. Для этого я разработал и применил буферный транзисторный каскад(Рис. 1.4 ).

[pic 4]

Рисунок 1.4 - Схема «составного транзистора».

Добавочный резисторR10 повышает входное сопротивление буферного каскада, и тем самым исключает влияние буферного каскада на транзистор мультивибратора. Его значение должно не менее, чем в 10 раз превышать значение коллекторного резистора. Подключение двух транзисторов по схеме «составного транзистора» значительно усиливает выходной ток. При этом, правильным является подключение базово-эмиттерной цепи буферного каскада параллельно коллекторному резистору мультивибратора, а не параллельно коллекторно-эмиттерному переходу транзистора мультивибратора.

В результате, я получил модифицированную, электрическую принципиальную  схему мультивибратора изображена на рисунке 1.5.

[pic 5]

Рисунок 1.5 – Модифицированная электрическая принципиальная схема мультивибратора.

Мультивибратор подключен к блоку питания, схема электрическая принципиальная которого изображена на рисунке 1.6.

[pic 6]

Рисунок 1.6 – Схема электрическая принципиальная блока питания мультивибратора.

 Расчет элементов схемы

Нужно рассчитать схему симметричного мультивибратора с положительной полярностью импульсов. Амплитуда выходных импульсов должна быть 8В. Также нужно провести изменение частоты генерации импульсов в диапазоне 1 – 5000Гц.   К мультивибратору нужно подключить нагрузку Rн = 60 Ом.