Мултивибратор

Мултивибра̀торът е релаксационен генератор на електрически правоъгълни импулси (правоъгълни трептения) с къси фронтове. Названието мултивибратор е предложено от холандския физик ван дер Пол, и отразява факта, че в спектъра на правоъгълните трептения на мултивибратора присъстват множество висши хармоници, за разлика от генератора на синусоидални трептения („моновибратора“).

Първата мултивибраторна схема, астабилен мултивибраторен електронен осцилатор, е изобретен от Хенри Абрахам и Йожен Блох – френски физици, по време на Първата световна война.^[1]^[2] Те наричат схемата си „мултивибратор“, тъй като фо̀рмата на нейния изходен сигнал е богата на хармоници.^[3] Изобретението предхожда тригера на Икълз и Джордан^[4], което е публикувано година по-късно.

Мултивибраторът е един от най-разпространени генератори на импулси с правоъгълна форма, използвани в електрониката и радиотехниката. Обикновено представлява двустепенен резисторен електронен усилвател, обхванат от дълбока положителна обратна връзка.

В електронната техника се използват най-различни варианти на мултивибраторни схеми, които се различават помежду си по типа на използваните активни компоненти (лампови, транзисторни, тиристорни, микроелектронни и други), различаващи се по режима на работа (автоколебателни, чакащи, с външна синхронизация), по видовете връзка между усилващите елементи, по начините за регулиране на продължителността и честотата на генерираните импулси и по други параметри.

Дадената като пример на рисунката „класическа“ схема на мултивибратор с два транзистора с един и същ тип проводимост днес почти не се използва, тъй като има лоши честотни свойства и недостатъчно стръмни фронтове, което ограничава честотата на неговата генерация до единици мегахерци. При намаляване номиналните стойности на компонентите (съпротивленията на резисторите и капацитетите на кондензаторите) с цел да се повиши честотата на генерацията, двата транзистора преминават в отпушено или наситено състояние без генерация, или генерацията самопроизволно спира, а за възстановяване на генерацията устройството трябва да се пуска отново, което в много случаи на приложения е неприемливо.

Някои типове и класификация на мултивибраторите

Съществуват три типа мултивибратора в зависимост от режима на работа:

нестабилен, автотрептящ или астабилен: устройството непрекъснато генерира трептения и самопроизволно преминава от едно състояние в друго. При това не е задължителен външен сигнал за синхронизация, ако не се изисква управление на честотата на трептенията;
моностабилен: едно от състоянията е стабилно, но другото състояние е неустойчиво (преходно). Мултивибраторът за известно време, определяно от параметрите на неговите компоненти, преминава в неустойчиво състояние под действието на пусков импулс. След това се връща в устойчиво състояние до идването на поредния пусково импулс. Такива мултивибратори се използват за формиране на импулс с фиксирана продължителност, независеща от продължителността на пусковия импулс. Такъв тип мултивибратори често в литературата се наричат чакащи мултивибратори или едновибратори.
бистабилен: мултивибраторът е устойчив във всяко от двете си състояния и може да бъде превключено от едното състояние в другото чрез подаване на външни импулси. Такива устройства се наричат бистабилни тригери.

Отнасянето на мултивибратора към класа на автогенераторите е оправдано само при автотрептящ (автогенериращ) режим на работа. В чакащ режим мултивибраторът изработва импулси само тогава, когато на входа му постъпват синхронизиращи сигнали.

Източници

↑ Abraham, H. Mesure en valeur absolue des périodes des oscillations électriques de haute fréquence // Annales de Physique 9 (1). Paris, Société Française de Physique, 1919. DOI:10.1051/jphystap:019190090021100. p. 237 – 302. (на френски)
↑ Ginoux, Jean-Marc. Van der Pol and the history of relaxation oscillations: Toward the emergence of a concepts // Chaos 22 (2012) 023120, 2012. DOI:10.1063/1.3670008.
↑ Multivibrator in IEEE Std. 100 Dictionary of Standards Terms 7th ed., IEEE Press, 2000 ISBN 0-7381-2601-2 page 718
↑ William Henry Eccles and Frank Wilfred Jordan, "Improvements in ionic relays Архив на оригинала от 2008-10-12 в Wayback Machine." British patent number: GB 148582 (filed: 21 June 1918; published: 5 August 1920).

[Abraham-1] Abraham, H. Mesure en valeur absolue des périodes des oscillations électriques de haute fréquence // Annales de Physique 9 (1). Paris, Société Française de Physique, 1919. DOI:10.1051/jphystap:019190090021100. p. 237 – 302. (на френски)

[Ginoux-2] Ginoux, Jean-Marc. Van der Pol and the history of relaxation oscillations: Toward the emergence of a concepts // Chaos 22 (2012) 023120, 2012. DOI:10.1063/1.3670008.

[3] Multivibrator in IEEE Std. 100 Dictionary of Standards Terms 7th ed., IEEE Press, 2000 ISBN 0-7381-2601-2 page 718

[4] William Henry Eccles and Frank Wilfred Jordan, "Improvements in ionic relays Архив на оригинала от 2008-10-12 в Wayback Machine." British patent number: GB 148582 (filed: 21 June 1918; published: 5 August 1920).

[1]

[2]

[3]

[4]