Következõ: Monostabil multivibrátor | Tartalomjegyzék | Elõzõ: Multivibrátorok alapelvei

Astabil multivibrátor

Az 5.6.3. ábrán látható áramkör az ún. astabil multivibrátor legegyszerûbb alakja. Tulajdonképpen egy kétfokozatú, teljesen visszacsatolt erõsítõrendszer. Az áramköri elemeket rendszerint úgy választják meg, hogy a tranzisztorok telítés üzeme biztosítva legyen. Az áramkör mûködése során létrejövõ jelalakokat a 5.6.4. ábra tünteti fel.

5.6.3/4. ábra

Kezdeti állapotként tételezzük fel, hogy T₁ vezet, T₂ pedig le van zárva. T₂ ezen állapota nyilván nem stabil, mert bázisfeszültsége U_T értékhez tart. Amikor T₂ bázis-emitter diódája kezd nyitni, kollektorfeszültsége csökken. Ez a csökkenés áttevõdik& T₁ bázisára, mely ennek következtében kezd lezárni. Ez T₁ kollektorfeszültségének növekedését eredményezi, mely pozitív visszacsatolásként visszajut T₂ bázisára, így nagyon gyorsan telítésbe vezérli T₂ -t. T₂ kollektorfeszültségének csökkenése - rákerülve T₁ bázisára - azt idõlegesen lezárja. Természetesen ez nem stabil állapot, mert hosszútávon T₁ bázisa is U_T feszültségre törekszik, ezért egy idõ múlva az elõzõ folyamat zajlik le ismét: a pozitív visszacsatolás alatt a rendszer ismét állapotot változtat. Ekkor jutunk vissza a kiindulásként feltételezett értékekhez, vagyis egy teljes periódust követtünk nyomon. Az astabil multivibrátor tehát egy relaxációs oszcillátor, melynek kollektorain közelítõleg négyszögjelek alakulnak ki. Ezen négyszögjelek pontosabb vizsgálatához a rendszer mûködésének legfontosabb fázisát részletesebben is meg kell vizsgálni. Elsõként a 5.6.5. ábra alapján az ún. kvázistabil állapot idõzítési idejét fogjuk meghatározni.

5.6.5. ábra

Részletesen kirajzoltuk T₁ bázisának hullámalakját. T₁ vezetési állapotából (amikoris a bázisfeszültség kb. U_d ) úgy kerül lezárt állapotba, hogy T₂ kollektorán egy kb. U_T nagyságú feszültségcsökkenés jön létre. Ez az ún. leugrásfeszültség biztosítja T₁ lezárását. T₁ bázisfeszültsége azonban U_T értékhez tart, exponenciálisan, hozzávetõlegesen $\tau =R_{B1}C_1$ idõállandóval. T₁ akkor kezd újra vezetni, amikor a bázisfeszültség eléri U_d értékét. Felírható, hogy

$\begin{displaymath}(U_l-U_d+U_T)\left[ 1-\exp\left(-{t_1\over \tau} \right)\right]=U_l.\end{displaymath}$

Ebbol meghatározható a rendszer mûködési frekvenciája is ( $\tau =R_{B1}C_1$ ):

$\begin{displaymath}f = {1\over 2t_1} = {1\over 2}\left( R_{B1}C_1\ln {U_l+U_T-U_d\over U_T-U_d} \right)^{-1}. \end{displaymath}$

Nem szimmetrikus felépítésû (pl. a két idõzítõ kondenzátor eltérõ értékû) ún. asszimmetrikus astabil multivibrátorok mûködése a fentiek alapján értelemszerûen szintén követhetõ. (Figyelmet igényel a lezáró tranzisztor kollektorán létrejövõ jelalak kialakulási folyamata is. Vegyük észre, hogy az idõzítõ kondenzátor a kvázistabil állapot végére elveszti töltését, kisül. Amikor tehát az egyik tranzisztor bázisa közelítõleg zérus potenciálra kerül, a másik - lezáró - tranzisztor kollektora csak $\tau = C_1(R_{C1}+R_d)$ idõállóval képes U_T feszültségre emelkedni. A bázison és kollektoron kialakuló jelalakok követése az 5.6.6. ábrán lehetséges. (R_d: a bázisdióda nyitóirányú ellenállása.) A folyamat jelentõsége: az astabil multivibrátor mûködési frekvenciája nem növelhetõ korlátlanul - az idõzítõ kondenzátor feltöltési idõszükséglete természetes korlátot állít.) Az astabil multivibrátor egyszerû, üzembiztos áramkör; 10^-3 -10^-4 idõbeni stabilitású négyszöghullámok elõállítására alkalmas. Ha a bázisellenállások nem a telepfeszültséghez, hanem egy változtatható U⁺ feszültséghez vannak kötve, akkor a mûködési frekvencia

$\begin{displaymath}f = {1\over 2}\left( R_{B1}C_1\ln {U_l+U^+-U_d\over U_T-U_d} \right)^{-1}, \end{displaymath}$

vagyis az oszcillátor mûködési frekvenciája az U⁺ feszültséggel módosítható. Az áramkör tehát tipikus esete az ún. VCO (Voltage Controlled Oscillator) kapcsolásoknak.

5.6.6. ábra

Következõ: Monostabil multivibrátor | Tartalomjegyzék | Elõzõ: Multivibrátorok alapelvei

1999-09-23