Электроника?.. Нет ничего проще! - Эймишен Жан-Поль (полная версия книги .TXT) 📗
Рис. 77. Кварцевый генератор, работающий на частоте 10,29 Мгц, в сочетании с двумя утраивающими и одним удваивающим частоту каскадами дает частоту 185,25 Мгц с такой же стабильностью, что и кварцевый генератор, хотя кварцев на такую частоту нет.
Н. — Если частоту сигнала можно умножить, то вполне законно предположить, что ее можно и разделить. Это правильно, Любознайкин?
Л. — Ты сделал правильный вывод. Я бы даже сказал, что разделить частоту легче, чем умножить. Для этого существует несколько способов, и мы последовательно рассмотрим основные из них. Если частота изменяется относительно мало, можно взять импульсный генератор и синхронизировать его подлежащей делению частотой.
Н. — Что ты называешь импульсным генератором?
Л. — Например, мультивибратор. Принцип работы этого устройства проще, чем ты думаешь. Его схему я подготовил для тебя на рис. 78.
Рис. 78. Мультивибратор на двух транзисторах. Транзисторы поочередно запираются и отпираются: когда один из них заперт, другой находится в состоянии насыщения и наоборот.
Н. — Действительно, при рассмотрении схема не производит впечатления сложной. Но теперь я не очень доверяю твоим подобным заявлениям. Можно сказать, что это двухкаскадный усилитель, выход которого замкнули на вход.
Л. — Абсолютно верно, и именно по этой причине устройство начинает генерировать. Вспомни, что я рассказывал тебе о дифференцирующих схемах, и ты довольно легко поймешь, как работает новая. Предположим, что вначале ток проводит транзистор Т1 и что он находится даже в состоянии насыщения. Схема между его коллектором, эмиттером и базой оказывается как бы замкнутой накоротко. Мы должны предположить, что в этот момент транзистор Т2 заперт, так как напряжение на его базе отрицательное. В этих условиях протекающий по резистору R4 ток, разряжая конденсатор С2, стремится снизить отрицательный потенциал базы этого транзистора (и даже сделать его положительным). В один прекрасный момент база Т2 становится положительной…
Н. — Тогда этот транзистор тоже начинает пропускать ток и также достигает состояния насыщения, и на этом все останавливается.
Л. — He торопись, Незнайкин. Если транзистор Т2 начнет проводить ток, то потенциал его коллектора, который был равен +E, резко упадет до нуля. Это резкое изменение через конденсатор С1 будет полностью передано на базу транзистора Т1. База резко станет отрицательной, и транзистор Т1 окажется запертым. Одновременно с этим повышение потенциала коллектора транзистора Т1 приводит к заряду конденсатора С2 и тем самым поможет транзистору Т2 достичь состояния насыщения.
Так как база транзистора Т1 имеет отрицательный потенциал, протекающий по резистору R3 ток разряжает конденсатор С1 и повышает потенциал базы Т1 до тех пор, пока он достигнет небольшого положительного значения. В этот момент транзистор Т1 начнет пропускать ток, что вызовет запирание транзистора Т2, и все начнется сначала. На рис. 79 я нарисовал тебе изменения напряжений на коллекторах и на базах обоих транзисторов.
Н. — Я примерно догадываюсь, как это происходит. По сути дела напряжения на базах имеют примерно такую же форму, как и на рис. 69, и это вполне нормально, потому что эти напряжения получены после цепочек связи, состоящих из конденсаторов и резисторов. Но меня изрядно удивляет форма напряжений на коллекторах. Почему напряжение так медленно повышается и так резко падает?
Л. — Медленный подъем кривой объясняется очень просто. Когда, например, транзистор Т1 запирается, потенциал его коллектора не может быстро повышаться, так как для этого конденсатор С2 должен зарядиться через резистор R1. Это придает кривой, о которой ты говоришь, закругленную форму.
А когда транзистор, например Т1, резко отпирается, то схема по его коллектору как бы замыкается накоротко. Этим и объясняется большая крутизна спада напряжения на коллекторах, которую можно видеть на кривых изменения потенциалов коллекторов Т1 и Т2. Кроме того, не следует забывать, что обе базы транзисторов не могут одновременно стать положительными. Как только база оказывается под малым положительным потенциалом, переход база — эмиттер становится проводящим, образуя настоящее короткое замыкание на корпус. Этим и объясняются горизонтальные участки кривых напряжений обеих баз на рис. 79.
Рис. 79. Форма напряжений показанного на предыдущем рисунке мультивибратора.
Можно было бы еще очень много рассказать о мультивибраторе, но твоих знаний уже достаточно, чтобы иметь возможность использовать его в качестве делителя частоты.
Н. — Прежде чем заняться делением частоты, я хотел бы задать один вопрос. Ты сказал, что транзисторы Т1 и Т2 находятся в состоянии насыщения, когда работают. Я тебе верю, но хотел бы знать, почему.
Л. — Задавая этот вопрос, ты абсолютно прав. Предположим, например, что сейчас ток проводит транзистор Т1. Ток его базы проходит через резистор R3. Потенциал базы почти равен потенциалу эмиттера, как это бывает в любом незапертом транзисторе. Следовательно, падение напряжения на резисторе R3 практически равно +Е. Значит, протекающий по этому резистору ток, т. е. ток базы транзистора Т1 приблизительно равен E/R3.
Кроме того, если этот транзистор находится в состоянии насыщения, потенциал его коллектора практически равен нулю, а ток коллектора приблизительно равен E/R1. Поэтому для выполнения условия насыщения достаточно иметь такой коэффициент усиления транзистора по току (который мы обозначаем буквой β), чтобы произведение тока базы E/R3 на β было больше максимального тока, который сможет пропустить коллектор, т. е.
