Позитивний зворотний звязок використовується, в основному, в тих випадках, коли підсилювач бажано перевести в настільки нестійкий режим роботи, що він перетворюється на генератор

Ми знаємо, що в двокаскадної підсилювачі вихідна напруга виявляється у фазі з вхідним Якщо ввести зворотні звязки, то ми можемо отримати пристрій, який називають мультивібратором (генератором прямокутних імпульсів)

Рис 617 Робота мультивибратора в програмі Multisim

Як видно з малюнка, сигнал з колектора Q2 (з виходу) через конденсатор С2 подається на вхід транзистора Q1 Але і з виходу цього каскаду, з колектора Q1 сигнал зворотного звязку подається на вхід Q2 Такі перехресні зворотні звязки призводять до повної нестійкості підсилювача, перетворюючи його в генератор При однакових величинах конденсаторів і резисторів, що визначають частоту імпульсів, виходять прямокутні імпульси рівної тривалості (високого і низького стану), які називають меандром

Завдяки тому, що схема симетрична, на виході (на колекторі) транзистора Q1 можна спостерігати такі ж імпульси Тільки вони, звичайно, противофазно попереднім Виходять якісь «гойдалки» Тривалість імпульсів залежить від величини добутку R2C1 і R3C2 Тривалість кожного з них дорівнює приблизно 07RC Для симетричного мультивібратора виходить, що тривалості рівні, а на виході ми бачимо меандр (імпульси і паузи рівний тривалості)

Рис 618 Імпульси на обох колекторах транзисторів

Імпульси на різних виходах противофазно Ми можемо розглянути роботу мультивібратора і не тільки з точки зору зворотного звязку

Обидва транзистора в схемі мультивібратора можуть бути повністю відкриті, оскільки обидва забезпечуються достатньою струмом бази через резистори R2 і R3 Струм бази достатній для створення такого струму колектора, що падіння напруги на резисторах навантаження R1 і R4 майже дорівнює напрузі харчування

Після включення живлячої напруги конденсатори C1 і C2 через резистори R1 і R4 заряджаються Хоча схема симетрична, але розкид параметрів є завжди, що призводить до того, що один з транзисторів відкривається швидше за інше Нехай це буде Q1 Коли він повністю відкритий, конденсатор C1 виявляється підключений до бази і емітером транзистора Q2 Але Як він заряджений

Обкладання конденсатора C1, подключающаяся до емітером Q2 заряджена позитивно, а підключена до бази Q2 негативно Для транзистора типу npn таку напругу закриває його В результаті Q1 повністю відкритий, а Q2 «добре» закритий

Як довго зберігається таке становище

Конденсатор С1 перезаряджається через резистор R2 Коли напруга на ньому досягне напруги відкривання транзистора Q2, той відкриється, і тепер уже конденсатор С2 закриє транзистор Q1

Ці «гойдалки» повторюються раз за разом, формуючи вихідна напруга, яке ми спостерігали раніше

Дуже зручно з точки зору розуміння будувати генератор за допомогою трансформатора Кількість витків вторинної обмотки вибираємо менше, ніж первинної Цим ми створюємо

«Частина вихідної напруги», яку подамо на вхід Міняючи кінці вторинної обмотки, ми отримаємо і негативну, і позитивну зворотний звязок При позитивного зворотного звязку підсилювач (тепер на одному транзисторі) перетворюється на генератор

Рис 619 Генератор з трансформатором Розглянемо сталу частину коливань

Рис 620 Сталі коливання генератора

Коливання хоча і зовсім синусоїдальні, але близькі до них

Згадаймо, як ми використовували котушку індуктивності в парі з конденсатором для отримання коливального контуру Якщо в схему додати конденсатори до обмоток, то, можливо форма сигналу покращиться

Звичайно, такі генератори розраховують з метою отримання хороших параметрів, і їх частіше роблять двотактними, але простота отримання генерації напруги дозволяє застосовувати їх у багатьох випадках Зокрема їх можна використовувати там, де потрібно перетворити постійна напруга в постійну напругу більшої величини Після перетворення постійного

напруги в змінну, за допомогою трансформатора отримують напругу більшої величини, яке випрямляють, отримуючи нове постійне напруження

Рис 621 Конденсатори в ланцюзі первинної та вторинної обмоток трансформатора

Наведений приклад тільки показує, як можна просто реалізувати позитивний зворотний звязок А те, що процеси у наведеній схемі складніше, ніж це може здатися, в цьому можна переконатися, якщо спробувати визначити резонансну частоту контурів первинної та вторинної обмоток Індуктивність основний обмотки 100 мГн, обмотки зворотного звязку 10 мГн

Рис 622 Резонансні частоти контурів обмоток

Схема вимірювання за допомогою плоттера Боде наступна:

Рис 623 Схема вимірювання резонансної частоти контуру

Оскільки ми заговорили про генераторах, забігаючи вперед, розглянемо реалізацію тактових генераторів в цифровій техніці Там, де вимоги до тактовому генератору не надто високі, застосовують генератори на базових елементах Наприклад, такі:

Рис 624 Тактовий генератор на елементах І-НЕ

Чим нас зараз може зацікавити подібна схема Якщо забути, що ми використовували цифрову мікросхему, то наведена вище схема дуже нагадує симетричний мультивібратор на транзисторах, про який ми говорили вище

Дійсно, в цифровій техніці напруги на вході і виході розглядаються тільки в двох іпостасях: низький рівень (близький до нуля) і високий (близький до напруги харчування) Всі інші напруги – Це невизначений стан для логічного елемента Але всі сучасні серії цифрових мікросхем будуються на основі транзисторів, а базові елементи являють собою підсилювачі У цьому можна переконатися, якщо провести експеримент:

Рис 625 Створення на виході цифрової мікросхеми проміжного напруги

У програмі Multisim це не виходить, але, використовуючи мікросхему серії 155, можна переконатися, що з неї виходить підсилювач

Генератор на цифрових мікросхемах може бути і не симетричним мультивібратором

Рис 626 Ще одна схема тактового генератора

Цю схему можна повторити на трьох елементах мікросхеми 155ЛН1

Як і в транзисторному мультивібраторі, за частоту в цих схемах відповідають резистори і конденсатори Але тут завдання резистора – вивести базову мікросхему з режиму логічних рівнів напруги Так що, частоту краще підбирати конденсатором

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012