Еще один опыт: отключи верхние (по схеме) выводы резисторов R2 и R3 от минусового проводника источника питания, соедини их вместе, а между ними и минусовым проводником включи реостатом переменный резистор сопротивлением 30–50 кОм. Поворачивая ось переменного резистора, ты в довольно широких пределах сможешь изменять частоту колебаний мультивибраторов.

Примерную частоту колебаний симметричного мультивибратора можно подсчитать по такой упрощенной формуле: f ~= 700/(RC), где f — частота в герцах, R — сопротивления базовых резисторов в килоомах, С — емкости конденсаторов связи в микрофарадах. Пользуясь этой упрощенной формулой, подсчитай, колебания каких частот генерировал твой мультивибратор.

Вернемся к исходным данным резисторов и конденсаторов опытного мультивибратора (по схеме на рис. 268, а). Конденсатор С2 замени конденсатором емкостью 2–3 мкФ, в коллекторную цепь транзистора V2 включи миллиамперметр и, следя за его стрелкой, изобрази графически колебания тока, генерируемые мультивибратором. Теперь ток в коллекторной цепи транзистора V2 будет появляться более короткими, чем раньше, импульсами (рис. 268, в). Длительность импульсов t_п будет примерно во столько же раз меньше пауз между импульсами t_п, во сколько уменьшилась емкость конденсатора С2 по сравнению с его прежней емкостью.

А теперь тот же (или такой) миллиамперметр включи в коллекторную цепь транзистора V1. Что показывает измерительный прибор? Тоже импульсы тока, но их длительность значительно больше пауз между ними (рис. 268, г).

Что же произошло? Уменьшив емкость конденсатора С2, ты нарушил симметрию плеч мультивибратора — он стал несимметричным. Поэтому и колебания, генерируемые им, стали несимметричными: в коллекторной цепи транзистора V1 ток появляется относительно длинными импульсами, в коллекторной цепи транзистора V2 — короткими. С «Выхода 1» такого мультивибратора можно снимать короткие, а с «Выхода 2» — длинные импульсы напряжения. Временно поменяй местами конденсаторы C1 и С2. Теперь короткие импульсы напряжения будут на «Выходе 1», а длинные — «на Выходе 2».

Сосчитай (по часам с секундной стрелкой), сколько электрических импульсов в минуту генерирует такой вариант мультивибратора. Около 80. Увеличь емкость конденсатора С1, подключив параллельно ему второй электролитический конденсатор емкостью 20–30 мкФ. Частота следования импульсов уменьшится. А если, наоборот, емкость этого конденсатора уменьшать? Частота следования импульсов должна увеличиваться.

Есть, однако, иной способ регулирования частоты следования импульсов — изменением сопротивления резистора R2: с уменьшением сопротивления этого резистора (но не менее чем до 3–5 кОм, иначе транзистор V2 будет все время открыт и автоколебательный процесс нарушится) частота следования импульса должна возрастать, а с увеличением его сопротивления, наоборот, уменьшаться. Проверь опытным путем — так ли это? Подбери резистор такого номинала, чтобы число импульсов в 1 мин составляло точно 60. Стрелка миллиамперметра будет колебаться с частотой 1 Гц. Мультивибратор в этом случае станет как бы электронным механизмом часов, отсчитывающих секунды.

Если бы я попытался только перечислить, где и как используются автоколебательные симметричные и несимметричные мультивибраторы, для этого потребовалось бы несколько страниц. Нет, пожалуй, такой отрасли радиотехники, электроники, автоматики, импульсной или вычислительной техники, где бы такие генераторы не применялись. В этой беседе я приведу несколько примеров практического использования их применительно к твоему творчеству. Сейчас же хочу познакомить тебя с еще одной разновидностью мультивибратора.

Такой мультивибратор генерирует импульсы тока (или напряжения) при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника, например от автоколебательного мультивибратора.

Чтобы автоколебательный мультивибратор, опыты с которым ты уже проводил в этой беседе (по схеме на рис. 268, а), превратить в мультивибратор ждущий, надо сделать следующее: конденсатор С2 удалить, а вместо него между коллектором транзистора V2 и базой транзистора V1 включить резистор (на рис. 269 — R3) сопротивлением 10–15 кОм; между базой транзистора V1 и заземленным проводником включить последовательно соединенные элемент 332 (G1) и резистор сопротивлением 4,7–5,1 кОм (R5), но так, чтобы с базой соединялся (через R5) положительный полюс элемента; к базовой цепи транзистора V1 подключить конденсатор (на рис. 269 — С2) емкостью 1–5 тыс. пФ, второй вывод которого будет выполнять роль контакта входного управляющего сигнала.

Рис. 269. Опытный ждущий мультивибратор

Исходное состояние транзистора V1 такого мультивибратора — закрытое, транзистора V2 — открытое. Проверь — так ли это? Напряжение на коллекторе закрытого транзистора должно быть близким к напряжению источника питания, а на коллекторе открытого транзистора — не превышать 0,2–0,3 В. Затем в коллекторную цепь транзистора V1 включи миллиамперметр на ток 10–15 мА и, наблюдая за его стрелкой, включи между контактом U_вх и заземленным проводником, буквально на мгновение, один-два элемента 332, соединенные последовательно (на схеме GB1) или батарею 3336Л. Только не перепутай: отрицательный полюс этого внешнего электрического сигнала должен подключаться к контакту U_вх. При этом стрелка миллиамперметра должна тут же отклониться до значения наибольшего тока коллекторной цепи транзистора, застыть на некоторое время, а затем вернуться в исходное положение, чтобы «ждать» следующего сигнала.

Повтори этот опыт несколько раз. Миллиамперметр при каждом сигнале будет показывать мгновенно возрастающий до 8-10 мА и спустя некоторое время, так же мгновенно убывающий почти до нуля коллекторный ток транзистора V1. Это одиночные импульсы тока, генерируемые мультивибратором.

А если батарею GB1 подольше держать подключенной к зажиму U_вх? Произойдет то же, что и в предыдущих опытах, — на выходе мультивибратора появится только один импульс. Попробуй!

И еще один эксперимент: коснись вывода базы транзистора V1 каким-либо металлическим предметом, взятым в руку. Возможно, и в этом случае ждущий мультивибратор сработает — от электростатического заряда твоего тела. Повтори такие же опыты, но включив миллиамперметр в коллекторную цепь транзистора V2. При подаче управляющего сигнала коллекторный ток этого транзистора должен резко уменьшиться почти до нуля, а затем так же резко увеличиться до значения тока открытого транзистора. Это тоже импульс тока, но отрицательной полярности.

Каков же принцип действия ждущего мультивибратора? В таком мультивибраторе связь между коллектором транзистора V2 и базой транзистора V1 не емкостная, как в автоколебательном, а резистивная — через резистор R3. На базу транзистора V2 через резистор R2 подается открывающее его отрицательное напряжение смещения. Транзистор же V1 надежно закрыт положительным напряжением элемента G1 на его базе. Такое состояние транзисторов весьма устойчиво. В таком состоянии дни могут находиться сколько угодно времени.

Но вот на базе транзистора V1 появился импульс напряжения отрицательной полярности. С этого момента транзисторы переходят в режим неустойчивого состояния. Под действием входного сигнала транзистор V1 открывается, а изменяющееся при этом напряжение на его коллекторе через конденсатор С1 закрывает транзистор V2. В таком состоянии транзисторы находятся до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1 (через резистор R2 и открытый транзистор V1, сопротивление которого в это время мало). Как только конденсатор разрядится, транзистор V2 тут же откроется, а транзистор V1 закроется. С этого момента мультивибратор вновь оказывается в исходном, устойчивом ждущем режиме.