Теоретическая часть

Все колебательные процессы, формируемые электронными цепями – генераторами, можно по их зависимости от времени разделить на три группы: квазигармонические, релаксационные и хаотические. Квазигармонические процессы имеют форму, близкую к синусоидальной, релаксационные процессы имеют вид пилообразных, треугольных и других периодических разрывных колебаний. Хаотические типы движений, в отличие от первых двух, никогда не повторяются во времени.

Со спектральной точки зрения между этими группами сигналов также имеются существенные различия. Квазигармонические процессы обладают узкой, близкой к нулю шириной спектральной линии. Хаотические процессы имеют широкий спектр с почти равномерной спектральной плотностью мощности. Релаксационные колебания занимают промежуточное положение между гармоническими и хаотическими: их спектр широк, но представляет собой набор дискретных колебаний (гармоник) с частотами ω_n=nω₁, где ω₁– частота повторения релаксационных колебаний, а n=1,2,3…

Большинство генераторов строятся на основе усилителей с положительной обратной связью. Положительная обратная связь появляется, когда часть напряжения с выхода усилителя (напряжение обратной связи) поступает обратно на его вход и складывается с действующим в это время входным сигналом. При положительной обратной связи сигнал обратной связи может вернуться на вход усилителя, большим исходного. Суммируясь с , он вызовет дальнейшее увеличение , то есть выходное напряжение будет нарастать со временем и стремиться к бесконечности. В реальном усилителе это невозможно и рост амплитуды выходных колебаний идет до тех пор, пока не наступит её ограничение из-за нелинейности характеристик активных элементов схемы (транзисторов). Результатом будет являться возникновение незатухающих колебаний: усилитель самовозбуждается и переходит в качественно новое состояние – становится автогенератором.

При таком качественном рассмотрении процесса становится ясным, что на вход усилителя нет необходимости подавать какой-либо сигнал: возбуждение усилителя с положительной обратной связью происходит при действии на входе усилителя шумового сигнала даже исчезающе малой интенсивности, причиной появления которого являются неизбежные, принципиально неустранимые флуктуации токов в цепях усилителя.

Мультивибратор (от слов мульти... и лат. vibro – колебаться) - это релаксационный генератор электрических колебаний разрывного типа, содержащий два каскада усилителей, охваченных взаимной междукаскадной положительной обратной связью. Термин "мультивибратор", предложенный голландским физиком Ван дер Полем, указывает на множество гармоник, содержащихся в спектре генерируемых колебаний. Он является одним из самых распространенных генераторов импульсов почти прямоугольной формы.

Используются мультивибраторы обычно для запуска в работу различных устройств при их совместной синхронной работе. Прямоугольные импульсы в мультивибраторе, усилительные каскады которого собраны на транзисторах, создаются за счет работы транзисторов в режиме ключа – практически мгновенного перехода транзистора из запертого состояния, когда его сопротивление становится очень большим, в состояние насыщения, когда сопротивление транзистора резко уменьшается. Поэтому прежде чем анализировать работу мультивибратора рассмотрим ключевой и другие возможные режимы работы биполярного транзистора в схеме усилителя.