4.2.7. Синхронизированный мультивибратор

При воздействии переменного напряжения на автоколебательную систему возможен режим, при котором частота генерируемых колебаний изменяется и становится равной или кратной частоте воздействующего напряжения. Такое воздействие называют  синхронизацией. Она необходима для строгой временной согласованности работы нескольких генераторов.

Синхронизирующий генератор, определяющий частоту всех остальных генераторов, бывает как релаксационным, так и генератором синусоидальных колебаний, часто с кварцевой стабилизацией. В последнем случае синхронизация повышает стабильность частоты колебаний синхронизируемых генераторов.

Использование кратковременных синхроимпульсов с крутым фронтом обеспечивает наиболее жесткое временное согласование синхронизируемых генераторов и синхронизирующего сигнала.

Рассмотрим процессы, происходящие при синхронизации основной схемы мультивибратора.

Обычно синхроимпульсы вводятся в цепь базы (рис. 4.6, а). До их поступления мультивибратор генерирует колебания с периодом Т. Пусть в момент t1, когда положительное напряжение на базе транзистора имеет еще большое значение (рис. 4.6, б), поступает первый отрицательный синхроимпульс.

При этом понизившееся напряжение uб оказывается еще выше уровня отпирания транзистора и состояние схемы сохраняется прежним: транзистор Т1 остается запертым, транзистор Т2 – отпертым, а конденсатор С2 продолжает разряжаться. Аналогично действует и второй синхроимпульс. Третий, четвертый, пятый и шестой импульсы поступают на базу транзистора Т1, когда он открыт, и поэтому не вызывают опрокидывания схемы. Только в момент t2 под действием седьмого импульса напряжение на базе запертого транзистора Т1 становится ниже нуля и он открывается. Появившийся ток iK1 обусловливает повышение потенциала коллектора Т1. В результате на базу Т2 передается положительный скачок напряжения, уменьшающий ток iK2, и т. д.

Таким образом, седьмой синхроимпульс вызывает опрокидывание схемы на время Dt раньше, чем оно наступило бы самостоятельно.

Так как продолжительность открытого состояния транзистора Т1 остается неизменной (она по-прежнему определяется скоростью разряда С2), то и следующее самостоятельное опрокидывание схемы (в момент t3 – рис. 4.6, б) произойдет на время Dt раньше. В результате напряжение на базе запертого транзистора Т1 достигнет низкого уровня к моменту поступления восьмого импульса, которым схема вновь опрокинется преждевременно. Аналогичное состояние наступит в схеме к моменту прихода девятого, десятого и всех последующих импульсов, т.е. схема начнет работать в режиме синхронизации. При этом продолжительность запертого состояния транзистора Т1 и период колебаний в целом с момента времени t2 определяются частотой поступающих синхроимпульсов.

Устойчивая синхронизация происходит, когда частота следования синхроимпульсов fСИН больше собственной частоты колебаний мультивибратора f. Обычно fСИН = (1,2 ¸ 1,4) f.

В момент времени t1 включения источника синхроимпульсом (см. рис. 4.6, б) соотношение фаз синхронизующего и синхронизируемого напряжений случайное. Поэтому в схеме происходит переходный процесс, который в рассмотренном случае длился в течение времени t1 t2. Амплитуда синхроимпульсов существенно влияет на дли

тельность этого процесса. При большой амплитуде синхроимпульсов напряжение на базе отпертого транзистора уже в момент t1 оказалось бы ниже нуля и схема засинхронизировалась первым синхроимпульсом.

Стабильность частоты синхронизируемого мультивибрато­ра зависит от крутизны переднего фронта синхроимпульса

Чем больше крутизна, тем меньше при изменении температуры изменяется период синхронизируемых колебаний.

В случае, когда fСИН >> f, мультивибратор работает в режиме деления частоты, т.е. частота колебаний на выходе мультивибратора в целое число раз меньше частоты следования синхроимпульсо