Особенности синхронизации мультивибраторов

Рассмотрим процесс синхронизации мультивибратора на транзисторах (см. рис. 4.9, а) короткими синхронизирующими импульсами положительной полярности и временные диаграммы для случая синхронизации мультивибратора на р—п—/7-транзисторах с кратностью деления частоты 4 (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Влияние синхронизирующих импульсов на процесс переключения в мультивибраторе.

При подаче напряжения синхронизирующих импульсов отпирающей полярности U_CM на открытый транзистор мультивибратора состояние последнего не изменяется. Те же импульсы, воздействуя на закрытый транзистор, вызывают его преждевременное отпирание. Период колебаний Т_сх мультивибратора при этом становится кратным периоду Т_см, однако отдельные части выходного напряжения получаются несинхронными. Для синхронизации обеих частей периода колебаний мультивибратора импульсы синхронизации следует подавать одновременно на оба транзистора (в данном случае на обе базы).

Следует отметить, что временная диаграмма релаксации напряжений в транзисторном мультивибраторе может быть распространена на диаграмму работы блокинг-генератора. В связи с этим свойства синхронизируемых релаксационных генераторов с емкостными врсмязадаюшими С-цепями можно оценить, рассматривая обобщенную экспоненциальную временную диаграмму на базе закрытого транзистора.

Явление синхронизации присуще только нелинейным системам. Чем больше нелинейность системы и чем менее стабильна ес собственная частота, тем легче ее синхронизировать. Особенно легко синхронизируются релаксационные генераторы. Сигнал, синхронизирующий релаксатор, может быть синусоидальным или последовательностью кратковременных импульсов.

Синхронизация короткими импульсами с крутым передним фронтом обеспечивает жесткую временную связь между колебаниями релаксатора и синхронизирующими колебаниями. Синхронизация синусоидальными колебаниями используется для согласования по частоте колебаний нескольких генераторов, а также для повышения стабильности частоты. Схемы запуска и синхронизации одни и те же. Различие между запуском ждущего и синхронизацией автоколебательного релаксатора состоит в том, что без входных импульсов ждущий релаксатор не работает, а автоколебательный — работает с собственным периодом повторения Т₀. Запуск и синхронизация могут иметь кратность 1, 2, 3 и т. д.

Синхронизация обеспечивает одновременность работы нескольких релаксаторов и стабильность работы синхронизируемого релаксатора, если синхронизирующий сигнал стабилен по частоте (периоду повторения) и делению частоты с кратностью К.

Релаксационный импульсный генератор, работающий в режиме деления частоты, называют делителем частоты. Коэффициент деления релаксатора К_л обычно составляет от 2 до 5, а в специальных схемах делителей — от 10 до 15.

При синхронизации релаксаторов важно учитывать, что изменения в определенных пределах параметров Т₀ и Т_сю а также напряжений срабатывания ключевого транзистора и синхронизирующего импульса, не приводит к изменению кратности деления. Однако при дальнейшем изменении указанных параметров происходит скачкообразное изменение кратности деления, соответствующее изменению интервала Т₀ на один интервал синхронизации Т_см.

Преждевременное срабатывание релаксатора будет возникать всякий раз, когда первый из синхроимпульсов, наложенный на времязадающее напряжение, пересечет пороговый уровень срабатывания транзистора.

Для увеличения коэффициента деления применяют последовательные и параллельные схемы деления частоты (рис. 4.17). При последовательной схеме включения делителей (см. рис. 4.17, а)

Рис. 4.17. Схемы включения делителей частоты импульсов: а — последовательная; 6 — параллельная каждый делитель является источником синхронизирующих импульсов для последующего делителя. При этом общий коэффициент деления будет равным произведению коэффициентов деления всех релаксаторов:

где п — номер релаксатора.

При параллельной схеме включения делителей (см. рис. 4.17, б) на выходе применяют многовходовый логический элемент И, переключающийся только при совпадении импульсов с каждого из делителей. Например, если используется три делителя с коэффициентами деления 2, 3 и 5, то логический элемент включится только при К_л = 30, так как это число делится на 2, 3 и 5.