Электроника?.. Нет ничего проще! - Эймишен Жан-Поль - Страница 41

А теперь предположим, что заперт транзистор T₁. Тогда потенциал его коллектора близок к +12 в, делитель из резисторов R₃ — R₄ стремится повысить потенциал базы транзистора Т₂ до +3 в. Само собой разумеется, что напряжение на этой базе достигнет лишь +0,3 в (обычное значение напряжения база — коллектор в нормально проводящем германиевом триоде). В этих условиях легко рассчитать, какой ток поступает на эту базу через резисторы R₁ и R₃ общим сопротивлением 23 ком; ток имеет величину: 12 в: 23 000 ом = 0,00052 а или 0,52 ма. В то же время через резистор R₄ течет ток, равный 6 в: 20 000 ом = 0,0003 а или 0,3 ма. База же получает разность этих токов или 0,52 ма — 0,3 ма = 0,22 Если коэффициент усиления транзистора по току превышает 20, можно с уверенностью сказать, что мы довели транзистор до состояния насыщения, ибо максимальный ток его коллектора равен 4 ма.

Н. — Хорошо, теперь я действительно вижу, что когда один из транзисторов твоей схемы пропускает ток, он запирает другой и, наоборот, запертый транзистор приводит другой в состояние насыщения. Но как узнать, какой из транзисторов будет заперт и какой будет находиться в состоянии насыщения?

Л. — А на этот вопрос, дорогой Незнайкин, я не могу ответить с желаемой тобой определенностью. Возможно, что запертым будет транзистор Т₁, а Т₂ будет в состоянии насыщения, но одинаково возможен и случай, что в состоянии насыщения окажется Т₁ а Т₂ будет заперт.

Н. Значит, твоя схема сама не знает, чего она хочет!

Л. — Не вдаваясь в вопросы психологического анализа, я просто скажу тебе, что рассматриваемая схема имеет два устойчивых состояния или, как говорят, она бистабильна. Тебе уж доводилось встречаться с такими схемами и, в частности, с триггером Шмитта (см. рис. 61), у которого напряжение базы транзистора Т₁ находилось между двумя порогами.

Н. — Так, значит, эта схема может некоторое время провести с запертым Т₁ и насыщенным Т₂ и наоборот.

Л. — Согласен с тобой, но с одной оговоркой — я не стал бы говорить «некоторое время». Оказавшись в каком-то определенном положении, схема (рис. 82) может бесконечно долго оставаться в этом положении, пока мы не изменим ее состояния.

Н. — Но как ты «изменишь состояние» схемы?

Л. — Здесь на сцену выступают диоды Д₁ и Д₂. Предположим, что схема находится в таком состоянии, когда транзистор Т₁ заперт, а Т₂ насыщен. Как мы видим, в этих условиях на катоды диодов через резисторы R₇ и R₈ поданы следующие потенциалы: у диода Д₁ почти + 12 в, а у диода Д₂ почти нуль. Подадим в точку А отрицательный импульс; через конденсаторы С₃ и С₄ этот импульс одновременно будет приложен к катодам обоих диодов. Но так как катод диода Д₁ имеет потенциал +12 в, а его анод — отрицательный потенциал (транзистор Т₁ заперт), потребовался бы импульс больше 12 в, чтобы сделать диод проводящим. А у диода Д₂ потенциал катода равен (или почти равен) нулю, а потенциал его анода также близок к нулю или имеет очень небольшую положительную величину (мы говорили о 0,2 или 0,3 в). Поэтому импульс будет передан только диодом Д₂. Отрицательный импульс, попадая на базу транзистора Т₂, запрет его. Соответствующее повышение напряжения на его коллекторе передается на базу транзистора Т₁ через делитель из резисторов R₅ — R₆ и особенно через конденсатор С₁, хорошо передающий крутые фронты, и отопрет транзистор Т₁. Таким образом, завершится переход системы из одного состояния в другое.

Н. — Хорошо, до сих пор все понятно. Но следующий импульс произведет такой же эффект. А для возвращения схемы в первоначальное состояние ему нужно было бы сделать как раз обратное.

Л. — Как мне кажется, дорогой Незнайкин, ты забыл, что транзистор Т₁ стал проводить ток, а транзистор Т₂ в это время I заперся, следовательно, после опрокидывания схемы резистор R₇ постепенно сделает потенциал анода диода Д₁ близким к нулю; а в это время резистор R₈ постепенно повысит потенциал катода диода Д₂ до значения, близкого к +12 в. Если прежде чем посылать следующий импульс, ты немного подождешь, то увидишь, что картина с напряжениями смещения на катодах диодов стала обратной по сравнению с состоянием, предшествовавшим первому импульсу. Следовательно, второй импульс произведет обратное действие и вернет схему в ее первоначальное состояние.

Н. — Дьявольски хитрая система. По сути дела диоды Д₁ и Д₂ играют роль железнодорожной стрелки, направляющей импульс на тот транзистор, который как раз в нем нуждается для отпирания.

Л. — Ты совершенно прав, сравнивая это устройство с железнодорожной стрелкой, по хочу, чтобы ты обратил особое внимание на роль, которую в этой стрелке играют резисторы R₇ и R₈, а также конденсаторы С₃ и С₄. После опрокидывания схемы изменение потенциалов катодов диодов Д₁ и Д₂ происходит постепенно. В самом деле для заряда конденсатора С₃ через резистор R₇ и конденсатора С₄ через резистор R₈ требуется некоторое время. Иначе говоря, работой нашего направляющего разделителя управляет предыдущее положение триггера. Запаздывание в цепочках R₇ — С₈ и R₈ — С₄ играет исключительно важную роль; если вернуться к твоему сравнению с железной дорогой, задержка не позволяет перевести стрелку во время прохождения поезда.

Н. — Однако ничего подобного нет в схеме на рис. 81, где диоды играют роль аналогичного направляющего разделителя…

Л. — Совсем не так, Незнайкин; ты совершаешь очень распространенную ошибку, но мне не хотелось бы, чтобы ты уподобился всем… В схеме на рис. 81 диоды Д₁ и Д₂ не предназначены для выполнения роли направляющего разделителя. Перед ними поставлена только одна цель — пропустить на один из коллекторов отрицательный импульс, который должен вызвать опрокидывание схемы, после чего диоды как бы отключают этот коллектор от источника импульсов. При необходимости в схеме на рис. 61 можно было бы обойтись без диодов и посылать импульсы из точки А просто через два небольших конденсатора С₃ и С₄ (рис. 83)…

Рис. 83. Для деления частоты на четное число мультивибратор делают по возможности максимально симметричным и синхронизируют импульсом, подаваемым через два конденсатора, включенных в цепи коллекторов транзисторов.