Применение ждущего мультивибратора

Как известно, ждущие мультивибраторы широко используются для формирования прямоугольных импульсов, а также для задержки их на заданное время. Но, оказывается, этим устройствам можно найти и другое применение.

Если на вход мультивибратора, схема которого показана на рис. 1, подать переменное напряжение, например синусоидальной формы (рис. 2, о), то при соответствующем выборе параметров элементов на выходе мультивибратора можно получить пакеты прямоугольных импульсов (рис. 2, б). При этом начало каждого пакета совпадает с началом уменьшения напряжения, входного сигнала, а конец—с его окончанием.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала транзистор Т 2 открыт и насыщен. Его эмиттерный ток создает на резисторе R4 падение напряжения, закрывающее транзистор Т 1 . Конденсатор С 2 заряжен до напряжения, примерно равного напряжению на коллекторе этого транзистора.

При подаче на вход уменьшающегося напряжения конденсатор С 1 начинает заряжаться (направление зарядного тока показано па рис. 1 стрелкой), что приводит к открыванию транзистора Т1, а следовательно, и к уменьшению напряжения на его коллекторе. В результате конденсатор С 2 разряжается через резисторы R4. R5 и участок эмиттер — коллектор транзистора Т 1 , транзистор Т2 закрывается, и напряжение на выходе мультивибратора резко увеличивается. Через резистор R4 теперь протекает ток эмиттера транзистора Т 1 , меньший тока эмиттера транзистора Т2, так как сопротивление резистора R3 больше сопротивления резистора R6.

Транзистор Т 1 остается открытым до тех пор, пока не разрядится конденсатор С2. Время разряда, а следовательно, и длительность выходного импульса определяется в основном емкостью этого конденсатора и сопротивлением резистора R5. По окончании разряда транзистор Т 2 откроется, напряжение на выходе снизится до минимума, равного сумме падений напряжения на резисторе R4 и насыщенном транзисторе Т2, а транзистор Т1 закроется, в результате чего конденсатор С2 снова начнет заряжаться. Через некоторое время, необходимое для его заряда (это время определяет длительность паузы между импульсами в пакете), транзистор Т 1 вновь откроется и начнется процесс формирования следующего импульса.

Устройство генерирует импульсы до тех пор, пока входное напряжение не перестанет уменьшаться. В этот момент заряд конденсатора С 1 прекратится и транзистор Т1 закроется. При увеличении же входного напряжения конденсатор С 1 разряжается, а после того, как оно достигнет максимума и снова начнет убывать, конденсатор вновь заряжается и на выходе устройства появляется еще одна последовательность прямоугольных импульсов.

При данных деталей, указанных на рис. 1, и входном напряжении б В частотой 50 Гц пакеты состоят из 15 импульсов. Длительность каждого из них в среднем равна 350, пауза между ними — 250 мкс.

Описанное свойство позволяет использовать ждущий мультивибратор для слежения за изменением какого-либо физического параметра (температуры, освещенности и т. п.). Наличие выходных импульсов в этом случае свидетельствует об изменении контролируемого параметра в определенном направлении.

Ждущий мультивибратор можно применить для формирования прямоугольных импульсов из напряжения синусоидальной формы. Для этого достаточно подобрать конденсатор С 2 так, чтобы длительность импульса немного превышала половину периода входного напряжения.

Формирование выходного импульса и в этом случае начинается с уменьшением входного напряжения, когда в результате заряда конденсатора С 1 транзистор Т1 открывается, и конденсатор С2 начинает разряжаться. Разряд продолжается все время, пока напряжение на входе не достигнет минимума. После этого под действием разрядного тока конденсатора С 1 транзистор Т1 закрывается, разряд конденсатора С2 прекращается, в результате открывается транзистор Т2 и напряжение на выходе уменьшается до минимума. Благодаря положительной обратной связи процессы переключения транзисторов 1 протекают лавинообразно, поэтому выходные импульсы имеют крутые фронты (рис. 2, в).

Особенностью такого формирователя является то, что выходные импульсы формируются во время изменения входного напряжения от максимума до минимума, в то время как другие устройства подобного типа (например триггер Шмитта ) формируют импульсы совпадающие по времени с положительной или отрицательной полуволнами входного сигнала (рис. 2, г.