Ši pamoka bus skirta gana svarbiai ir populiariai temai: multivibratoriams ir jų pritaikymams. Jei tik pabandyčiau išvardinti, kur ir kaip naudojami savaime svyruojantys simetriški ir asimetriniai multivibratoriai, reikėtų nemažo knygos puslapių skaičiaus. Ko gero, nėra radijo inžinerijos, elektronikos, automatikos, impulsų ar kompiuterinės technologijos šakos, kurioje tokie generatoriai nebūtų naudojami. Ši pamoka suteiks teorinės informacijos apie šiuos įrenginius, o pabaigoje pateiksiu keletą praktinio jų panaudojimo pavyzdžių, susijusių su jūsų kūrybiškumu.
Savaime svyruojantis multivibratorius
Multivibratoriai yra elektroniniai prietaisai, generuojantys elektrinius virpesius, kurie yra artimi stačiakampio formos. Multivibratoriaus generuojamų virpesių spektre yra daug harmonikų - taip pat elektrinių virpesių, bet pagrindinio dažnio virpesių kartotiniai, kurie atsispindi jo pavadinime: „daug daug“, „vibro virpesiai“.
Panagrinėkime grandinę, parodytą (1 pav.,a). Ar atpažįstate? Taip, tai yra dviejų pakopų tranzistoriaus stiprintuvo 3H grandinė su išėjimu į ausines. Kas atsitiks, jei tokio stiprintuvo išėjimas bus prijungtas prie jo įvesties, kaip parodyta diagramoje punktyrine linija? Tarp jų atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, o stiprintuvas savaime sužadins ir taps garso dažnių svyravimų generatoriumi, o telefonuose girdėsime žemo tono garsą pasirodo, kad tai naudinga.
Dabar pažiūrėkite (1 pav., b). Ant jo matote uždengto to paties stiprintuvo schemą teigiami atsiliepimai , kaip ir (1 pav., a), šiek tiek pakeistas tik jo kontūras. Būtent taip dažniausiai brėžiamos savaime svyruojančių, t.y. savaime sužadinančių multivibratorių grandinės. Patirtis yra bene geriausias būdas suprasti konkretaus elektroninio prietaiso veikimo esmę. Jūs tuo įsitikinote ne kartą. Ir dabar, norėdamas geriau suprasti šio universalaus įrenginio - automatinės mašinos veikimą, siūlau su juo atlikti eksperimentą. Savaime svyruojančio multivibratoriaus scheminę schemą su visais duomenimis apie jo rezistorius ir kondensatorius galite pamatyti (2 pav., a). Sumontuokite jį ant duonos lentos. Tranzistoriai turi būti žemo dažnio (MP39 - MP42), nes aukšto dažnio tranzistoriai turi labai mažą emiterio jungties įtampą. Elektrolitiniai kondensatoriai C1 ir C2 - tipas K50 - 6, K50 - 3 arba jų importuoti analogai vardinei 10 - 12 V įtampai. Rezistorių varžos nuo nurodytų diagramoje gali skirtis iki 50%. Tik svarbu, kad apkrovos rezistorių Rl, R4 ir bazinių rezistorių R2, R3 vertės būtų kuo panašesnės. Energijai naudokite Krona bateriją arba maitinimo šaltinį. Prijunkite miliampermetrą (PA) prie bet kurio iš tranzistorių kolektoriaus grandinės, kad srovė būtų 10–15 mA, ir prijunkite didelės varžos nuolatinės srovės voltmetrą (PU) prie to paties tranzistoriaus emiterio-kolektoriaus sekcijos, kad įtampa būtų didesnė. iki 10 V. Patikrinę instaliaciją ir ypač atidžiai elektrolitinio komutavimo kondensatorių poliškumą, prie multivibratoriaus prijunkite maitinimo šaltinį. Ką rodo matavimo prietaisai? Milimetras - tranzistoriaus kolektoriaus grandinės srovė smarkiai padidėja iki 8 - 10 mA, o tada taip pat smarkiai sumažėja beveik iki nulio. Voltmetras, priešingai, arba sumažėja iki beveik nulio, arba padidėja iki maitinimo šaltinio įtampos, kolektoriaus įtampos. Ką rodo šie matavimai? Tai, kad šios multivibratoriaus rankos tranzistorius veikia perjungimo režimu. Didžiausia kolektoriaus srovė ir tuo pačiu mažiausia įtampa ant kolektoriaus atitinka atvirą būseną, o mažiausia srovė ir didžiausia kolektoriaus įtampa – uždarą tranzistoriaus būseną. Antrosios multivibratoriaus rankos tranzistorius veikia lygiai taip pat, tačiau, kaip sakoma, su 180° fazių poslinkiu : Kai vienas iš tranzistorių yra atidarytas, kitas uždarytas. Tai lengva patikrinti prijungus tą patį miliampermetrą prie antrosios multivibratoriaus rankos tranzistoriaus kolektoriaus grandinės; matavimo priemonių rodyklės pakaitomis nukryps nuo nulinių skalės ženklų. Dabar, naudodami laikrodį su sekundės rodykle, suskaičiuokite, kiek kartų per minutę tranzistoriai persijungia iš atviro į uždarą. Apie 15 - 20 kartų Tai yra multivibratoriaus generuojamų elektrinių virpesių skaičius per minutę. Todėl vieno svyravimo periodas yra 3 - 4 s. Ir toliau stebėdami miliammetrio adatą, pabandykite šiuos svyravimus pavaizduoti grafiškai. Horizontaliojoje ordinačių ašyje tam tikra skale nubraižykite laiko intervalus, kai tranzistorius yra atviroje ir uždarytoje būsenose, o vertikalioje – šias būsenas atitinkančią kolektoriaus srovę. Gausite maždaug tokį patį grafiką, kaip parodyta pav. 2, b.
Tai reiškia, kad galime manyti Multivibratorius generuoja stačiakampius elektrinius virpesius. Multivibratoriaus signale, neatsižvelgiant į tai, iš kurio išėjimo jis paimamas, galima atskirti srovės impulsus ir pauzes tarp jų. Laiko intervalas nuo vieno srovės (arba įtampos) impulso atsiradimo iki kito tokio paties poliškumo impulso atsiradimo momento paprastai vadinamas impulsų pasikartojimo periodu T, o laikas tarp impulsų, kurių pauzės trukmė yra Tn. - Multivibratoriai, generuojantys impulsus, kurių trukmė Tn lygi pauzėms tarp jų, vadinami simetriniais . Todėl patyręs multivibratorius, kurį surinkote, yra simetriškas. Pakeiskite kondensatorius C1 ir C2 kitais kondensatoriais, kurių talpa 10–15 µF. Multivibratorius išliko simetriškas, tačiau jo generuojamų virpesių dažnis išaugo 3–4 kartus – iki 60–80 per minutę arba, kas yra tas pats, iki maždaug 1 Hz. Matavimo prietaisų rodyklės vos spėja sekti srovių ir įtampų pokyčius tranzistorių grandinėse. O jei kondensatoriai C1 ir C2 pakeisti popierine 0,01 - 0,05 μF talpa? Kaip dabar elgsis matavimo priemonių rodyklės? Nukrypę nuo svarstyklių nulinių ženklų, jie stovi vietoje. Gal buvo sutrikusi generacija? Ne! Tiesiog multivibratoriaus virpesių dažnis padidėjo iki kelių šimtų hercų. Tai garso dažnių diapazono vibracijos, kurių nuolatinės srovės įrenginiai nebegali aptikti. Juos galima aptikti naudojant dažnio matuoklį arba ausines, prijungtas per 0,01–0,05 μF talpos kondensatorių prie bet kurio iš multivibratoriaus išėjimų arba tiesiogiai prijungus prie bet kurio tranzistoriaus kolektoriaus grandinės, o ne apkrovos rezistoriaus. Telefonuose girdėsite žemą garsą. Koks yra multivibratoriaus veikimo principas? Grįžkime prie diagramos pav. 2, a. Įjungus maitinimą, atsidaro abiejų multivibratoriaus svirčių tranzistoriai, nes per atitinkamus rezistorius R2 ir R3 į jų pagrindus patenka neigiama poslinkio įtampa. Tuo pačiu metu jungiamieji kondensatoriai pradeda krautis: C1 - per tranzistoriaus V2 ir rezistoriaus R1 emiterio jungtį; C2 - per tranzistoriaus V1 ir rezistoriaus R4 emiterio jungtį. Šios kondensatorių įkrovimo grandinės, būdamos maitinimo šaltinio įtampos dalikliais, sukuria vis neigiamas įtampas tranzistorių bazėse (palyginti su emiteriais), linkusios vis labiau atverti tranzistorius. Įjungus tranzistorių, jo kolektoriaus neigiama įtampa sumažėja, todėl kito tranzistoriaus bazėje sumažėja neigiama įtampa, todėl jis išjungiamas. Šis procesas vyksta abiejuose tranzistoriuose iš karto, tačiau užsidaro tik vienas, kurio pagrindu atsiranda didesnė teigiama įtampa, pavyzdžiui, dėl rezistorių ir kondensatorių srovės perdavimo koeficientų skirtumo h21e. Antrasis tranzistorius lieka atviras. Tačiau šios tranzistorių būsenos yra nestabilios, nes elektros procesai jų grandinėse tęsiasi. Tarkime, kad praėjus kuriam laikui po maitinimo įjungimo tranzistorius V2 pasirodė uždarytas, o tranzistorius V1 – atviras. Nuo šio momento kondensatorius C1 pradeda išsikrauti per atvirą tranzistorių V1, kurio emiterio-kolektoriaus sekcijos varža šiuo metu yra maža, ir rezistorių R2. Kondensatoriui C1 išsikraunant, teigiama įtampa uždaro tranzistoriaus V2 bazėje mažėja. Kai tik kondensatorius visiškai išsikrauna ir įtampa prie tranzistoriaus V2 pagrindo tampa artima nuliui, šio dabar atsidarančio tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje atsiranda srovė, kuri veikia per kondensatorių C2 ant tranzistoriaus V1 pagrindo ir sumažina neigiamą. įtampa ant jo. Dėl to srovė, tekanti per tranzistorių V1, pradeda mažėti, o per tranzistorių V2, atvirkščiai, didėja. Dėl to tranzistorius V1 išsijungia ir tranzistorius V2 atsidaro. Dabar kondensatorius C2 pradės išsikrauti, bet per atvirą tranzistorių V2 ir rezistorių R3, kuris galiausiai veda į pirmojo tranzistorių atidarymą ir antrojo tranzistorių uždarymą ir kt. Tranzistoriai sąveikauja visą laiką, todėl multivibratorius generuoja elektrinius virpesius. Multivibratoriaus virpesių dažnis priklauso ir nuo jungiamųjų kondensatorių talpos, kurią jau patikrinote, ir nuo bazinių rezistorių varžos, kurią galite patikrinti dabar. Pabandykite, pavyzdžiui, pakeisti pagrindinius rezistorius R2 ir R3 didelio atsparumo rezistoriais. Sumažės multivibratoriaus virpesių dažnis. Ir atvirkščiai, jei jų varža mažesnė, svyravimų dažnis padidės. Kitas eksperimentas: atjunkite viršutinius (pagal schemą) rezistorių R2 ir R3 gnybtus nuo neigiamo maitinimo šaltinio laidininko, sujunkite juos kartu, o tarp jų ir neigiamo laidininko įjunkite kintamąjį rezistorių, kurio varža 30 - 50 kOhm kaip reostatas. Sukdami kintamo rezistoriaus ašį, galite pakeisti multivibratorių virpesių dažnį gana plačiame diapazone. Apytikslis simetrinio multivibratoriaus virpesių dažnis gali būti apskaičiuojamas pagal šią supaprastintą formulę: F = 700/(RC), kur f – dažnis hercais, R – bazinių rezistorių varža kiloomais, C – talpa. jungiamųjų kondensatorių mikrofaraduose. Naudodami šią supaprastintą formulę apskaičiuokite, kokius dažnio virpesius sukūrė jūsų multivibratorius. Grįžkime prie pradinių eksperimentinio multivibratoriaus rezistorių ir kondensatorių duomenų (pagal schemą 2 pav., a). Pakeiskite kondensatorių C2 2 - 3 μF talpos kondensatoriumi, prie tranzistoriaus V2 kolektoriaus grandinės prijunkite miliampermetrą, vadovaukitės jo rodykle ir grafiškai pavaizduokite multivibratoriaus generuojamus srovės svyravimus. Dabar srovė tranzistoriaus V2 kolektoriaus grandinėje pasirodys trumpesniais impulsais nei anksčiau (2 pav., c). Th impulsų trukmė bus maždaug tiek pat kartų mažesnė nei pauzės tarp Th impulsų, nes kondensatoriaus C2 talpa sumažėjo, palyginti su ankstesne jo talpa. Dabar prijunkite tą patį (arba panašų) miliampermetrą prie tranzistoriaus V1 kolektoriaus grandinės. Ką rodo matavimo prietaisas? Taip pat srovės impulsai, tačiau jų trukmė daug ilgesnė nei pauzės tarp jų (2 pav., d). Kas nutiko? Sumažinus kondensatoriaus C2 talpą, sulaužėte multivibratoriaus svirties simetriją – ji tapo asimetriškas . Todėl jo generuojamos vibracijos tapo asimetriškas : tranzistoriaus V1 kolektoriaus grandinėje srovė atsiranda santykinai ilgais impulsais, tranzistoriaus V2 kolektoriaus grandinėje - trumpais. Iš tokio multivibratoriaus 1 išėjimo galima pašalinti trumpus įtampos impulsus, o iš 2 išvesties – ilgus įtampos impulsus. Laikinai pakeiskite kondensatorius C1 ir C2. Dabar trumpi įtampos impulsai bus 1 išėjime, o ilgi – 2. Suskaičiuokite (laikrodyje su sekundėmis), kiek elektros impulsų per minutę sukuria ši multivibratoriaus versija. Apie 80. Padidinkite kondensatoriaus C1 talpą, lygiagrečiai prie jo prijungdami antrą 20 - 30 μF talpos elektrolitinį kondensatorių. Pulso pasikartojimo dažnis sumažės. Ką daryti, jei, priešingai, šio kondensatoriaus talpa sumažėja? Pulso pasikartojimo dažnis turėtų padidėti. Tačiau yra ir kitas būdas reguliuoti impulsų pasikartojimo dažnį - keičiant rezistoriaus R2 varžą: sumažėjus šio rezistoriaus varžai (bet ne mažiau kaip 3 - 5 kOhm, kitaip tranzistorius V2 bus atviras visą laiką ir bus sutrikdytas savaiminis virpesių procesas), impulsų pasikartojimo dažnis turėtų padidėti, o padidėjus jo pasipriešinimui, priešingai – mažėti. Patikrinkite tai empiriškai – ar tai tiesa? Pasirinkite tokios vertės rezistorių, kad impulsų skaičius per minutę būtų lygiai 60. Miliampermetro adata svyruos 1 Hz dažniu. Multivibratorius tokiu atveju taps tarsi elektroninio laikrodžio mechanizmas, skaičiuojantis sekundes.
Laukia multivibratorius
Toks multivibratorius generuoja srovės (arba įtampos) impulsus, kai į jo įvestį paleidžiami suveikimo signalai iš kito šaltinio, pavyzdžiui, iš savaime svyruojančio multivibratoriaus. Norėdami paversti savaime svyruojantį multivibratorių, su kuriuo jau atlikote eksperimentus šioje pamokoje (pagal schemą 2a pav.), laukiančiu multivibratoriumi, turite atlikti šiuos veiksmus: išimti kondensatorių C2 ir vietoj jo prijungti rezistorius tarp tranzistoriaus V2 kolektoriaus ir tranzistoriaus V1 pagrindo (3 pav. - R3), kurio varža 10 - 15 kOhm; tarp tranzistoriaus V1 pagrindo ir įžeminto laidininko prijunkite nuosekliai sujungtą elementą 332 (G1 arba kitą nuolatinės įtampos šaltinį) ir rezistorių, kurio varža 4,7 - 5,1 kOhm (R5), bet taip, kad elemento teigiamas polius yra prijungtas prie pagrindo (per R5); Prie tranzistoriaus V1 bazinės grandinės prijunkite 1 - 5 tūkst. pF talpos kondensatorių (3 pav. - C2), kurio antrasis išėjimas veiks kaip įėjimo valdymo signalo kontaktas. Tokio multivibratoriaus tranzistoriaus V1 pradinė būsena uždara, tranzistorius V2 atviras. Patikrinkite – ar tai tiesa? Uždaro tranzistoriaus kolektoriaus įtampa turi būti artima maitinimo šaltinio įtampai, o atviro tranzistoriaus - ne didesnė kaip 0,2 - 0,3 V. Tada įjunkite miliampermetrą, kurio srovė yra 10 - 15 mA. į tranzistoriaus V1 kolektoriaus grandinę ir, stebėdami jos rodyklę, tarp Uin kontakto ir įžeminto laidininko trumpam sujunkite vieną ar du nuosekliai sujungtus 332 elementus (GB1 diagramoje) arba 3336L bateriją. Tik nesupainiokite: neigiamas šio išorinio elektros signalo polius turi būti prijungtas prie Uin kontakto. Tokiu atveju miliampermetro adata turėtų nedelsiant nukrypti iki didžiausios srovės vertės tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje, kurį laiką užšaldyti, o tada grįžti į pradinę padėtį laukti kito signalo. Pakartokite šį eksperimentą keletą kartų. Su kiekvienu signalu miliampermetras parodys, kad tranzistoriaus V1 kolektoriaus srovė akimirksniu padidės iki 8 - 10 mA ir po kurio laiko taip pat akimirksniu mažės iki beveik nulio. Tai pavieniai srovės impulsai, generuojami multivibratoriaus. Ir jei laikysite GB1 bateriją prijungtą prie Uin gnybto ilgiau. Atsitiks taip pat, kaip ir ankstesniuose eksperimentuose – multivibratoriaus išvestyje pasirodys tik vienas impulsas.
Ir dar vienas eksperimentas: palieskite tranzistoriaus V1 pagrindinį gnybtą kokiu nors metaliniu daiktu, paimtu į ranką. Galbūt tokiu atveju veiks laukiantis multivibratorius – nuo elektrostatinio jūsų kūno krūvio. Pakartokite tuos pačius eksperimentus, bet prijungdami miliampermetrą prie tranzistoriaus V2 kolektoriaus grandinės. Pritaikius valdymo signalą, šio tranzistoriaus kolektoriaus srovė turėtų smarkiai sumažėti iki beveik nulio, o tada lygiai taip pat smarkiai padidėti iki atviro tranzistoriaus srovės vertės. Tai taip pat srovės impulsas, bet neigiamo poliškumo. Koks laukiančio multivibratoriaus veikimo principas? Tokiame multivibratoriuje jungtis tarp tranzistoriaus V2 kolektoriaus ir tranzistoriaus V1 pagrindo yra ne talpinė, kaip savaime svyruojančiame, o varžinė - per rezistorių R3. Neigiama poslinkio įtampa, kuri ją atidaro, per rezistorių R2 tiekiama į tranzistoriaus V2 pagrindą. Tranzistorius V1 patikimai uždaromas teigiama elemento G1 įtampa prie jo pagrindo. Ši tranzistorių būsena yra labai stabili. Tokioje būsenoje jie gali išlikti bet kokį laiką. Bet tranzistoriaus V1 bazėje pasirodė neigiamo poliškumo įtampos impulsas. Nuo šio momento tranzistoriai pereina į nestabilią būseną. Įvesties signalo įtakoje atsidaro tranzistorius V1, o jo kolektoriaus kintanti įtampa per kondensatorių C1 uždaro tranzistorių V2. Tranzistoriai išlieka tokioje būsenoje, kol išsikrauna kondensatorius C1 (per rezistorių R2 ir atvirą tranzistorių V1, kurio varža šiuo metu yra maža). Kai tik kondensatorius išsikrauna, tranzistorius V2 iškart atsidarys, o tranzistorius V1 užsidarys. Nuo šio momento multivibratorius vėl veikia pradiniame, stabiliame budėjimo režime. Taigi, laukiantis multivibratorius turi vieną stabilią ir vieną nestabilią būseną . Nestabilios būsenos metu jis sukuria tokį kvadratinis impulsas srovė (įtampa), kurios trukmė priklauso nuo kondensatoriaus C1 talpos. Kuo didesnė šio kondensatoriaus talpa, tuo ilgesnė impulso trukmė. Taigi, pavyzdžiui, kai kondensatoriaus talpa yra 50 µF, multivibratorius generuoja srovės impulsą, trunkantį apie 1,5 s, o su 150 µF talpos kondensatoriumi - tris kartus daugiau. Per papildomus kondensatorius galima išimti teigiamus įtampos impulsus iš 1 išėjimo, o neigiamus iš 2. Ar tik su neigiamu įtampos impulsu, nukreiptu į tranzistoriaus V1 bazę, multivibratorių galima išvesti iš budėjimo režimo? Ne, ne tik. Tai taip pat galima padaryti taikant teigiamo poliškumo įtampos impulsą, bet tranzistoriaus V2 pagrindui. Taigi, tereikia eksperimentiškai patikrinti, kaip kondensatoriaus C1 talpa įtakoja impulsų trukmę ir galimybę valdyti budėjimo multivibratorių teigiamos įtampos impulsais. Kaip praktiškai naudoti budėjimo režimo multivibratorių? Kitaip. Pavyzdžiui, paversti sinusinę įtampą į stačiakampius to paties dažnio įtampos (arba srovės) impulsus arba kuriam laikui įjungti kitą įrenginį, trumpalaikį elektros signalą įvedant į laukiančio multivibratoriaus įvestį. Kaip kitaip? Pagalvok!
Multivibratorius generatoriuose ir elektroniniuose jungikliuose
Elektroninis skambutis. Buto skambučiui galima naudoti multivibratorių, pakeičiantį įprastą elektrinį. Jį galima surinkti pagal schemą, parodytą (4 pav.). Tranzistoriai V1 ir V2 veikia simetriškame multivibratoriuje, generuodami apie 1000 Hz dažnio virpesius, o tranzistorius V3 veikia šių virpesių galios stiprintuve. Sustiprintus virpesius dinaminė galvutė B1 paverčia garso vibracijomis. Jei skambindami naudojate abonentinį garsiakalbį, jo pereinamojo transformatoriaus pirminę apviją prijungdami prie tranzistoriaus V3 kolektoriaus grandinės, jo korpuse bus visa ant plokštės sumontuota varpo elektronika. Ten pat bus ir baterija.
Koridoriuje galima sumontuoti elektroninį skambutį ir dviem laidais prijungti prie S1 mygtuko. Kai paspausite mygtuką, garsas pasirodys dinaminėje galvutėje. Kadangi maitinimas į įrenginį tiekiamas tik skambinant, dvi nuosekliai arba „Krona“ sujungtos 3336L baterijos užteks keliems skambėjimo mėnesiams. Nustatykite norimą garso toną, pakeisdami kondensatorius C1 ir C2 kitos talpos kondensatoriais. Pagal tą pačią grandinę surinktu multivibratoriumi galima mokytis ir lavinti klausytis telegrafo abėcėlės – Morzės abėcėlės. Tokiu atveju tereikia mygtuką pakeisti telegrafo raktu.
Elektroninis jungiklis.Šiuo įrenginiu, kurio schema parodyta (5 pav.), galima perjungti dvi eglutės girliandas, maitinamas kintamosios srovės tinklu. Pats elektroninis jungiklis gali būti maitinamas iš dviejų nuosekliai sujungtų 3336L baterijų, arba iš lygintuvo, kuris išėjime užtikrintų pastovią 9 - 12 V įtampą.
Jungiklio grandinė yra labai panaši į elektroninio skambučio grandinę. Tačiau jungiklio kondensatorių C1 ir C2 talpos yra daug kartų didesnės nei panašių varpelių kondensatorių. Jungiklis multivibratorius, kuriame veikia tranzistoriai V1 ir V2, generuoja apie 0,4 Hz dažnio virpesius, o jo galios stiprintuvo (tranzistoriaus V3) apkrova yra elektromagnetinės relės K1 apvija. Relė turi vieną porą kontaktinių plokščių, kurios veikia perjungimui. Tinka, pavyzdžiui, relė RES-10 (pasas RS4.524.302) arba kita elektromagnetinė relė, kuri patikimai veikia nuo 6 - 8 V įtampos, esant 20 - 50 mA srovei. Įjungus maitinimą, multivibratoriaus tranzistoriai V1 ir V2 pakaitomis atsidaro ir užsidaro, generuodami kvadratinės bangos signalus. Kai įjungiamas tranzistorius V2, per rezistorių R4 ir šį tranzistorių į tranzistoriaus V3 pagrindą įvedama neigiama maitinimo įtampa, nukreipdama jį į prisotinimą. Tokiu atveju tranzistoriaus V3 emiterio-kolektoriaus sekcijos varža sumažėja iki kelių omų ir beveik visa maitinimo šaltinio įtampa patenka į relės K1 apviją - suveikia relė ir jos kontaktai prijungia vieną iš girliandų prie tinklas. Kai tranzistorius V2 uždarytas, tranzistoriaus V3 pagrindo maitinimo grandinė nutrūksta, o per relės apviją neteka srovė. Šiuo metu relė atleidžia inkarą ir jo kontaktus, perjungdami, prijunkite antrą Kalėdų eglutės girliandą prie tinklo. Jei norite pakeisti girliandų perjungimo laiką, pakeiskite kondensatorius C1 ir C2 kitos talpos kondensatoriais. Rezistorių R2 ir R3 duomenis palikite tuos pačius, kitaip bus sutrikdytas tranzistorių nuolatinės srovės darbo režimas. Galios stiprintuvas, panašus į tranzistoriaus V3 stiprintuvą, taip pat gali būti įtrauktas į multivibratoriaus tranzistoriaus V1 emiterio grandinę. Tokiu atveju elektromagnetinės relės (taip pat ir savadarbės) gali neturėti perjungimo kontaktų grupių, bet paprastai atviros arba normaliai uždarytos. Vienos iš multivibratoriaus svirties relės kontaktai periodiškai uždarys ir atidarys vienos girliandos maitinimo grandinę, o kitos multivibratoriaus rankos relės kontaktai – antros girliandos maitinimo grandinę. Elektroninis jungiklis gali būti montuojamas ant lentos, pagamintos iš getinakso ar kitos izoliacinės medžiagos, ir kartu su akumuliatoriumi dedamas į faneros dėžutę. Veikimo metu jungiklis sunaudoja ne daugiau kaip 30 mA srovę, todėl dviejų 3336L arba Krona baterijų energijos visiškai pakanka visoms Naujųjų metų šventėms. Panašus jungiklis gali būti naudojamas kitiems tikslams. Pavyzdžiui, kaukėms ir atrakcionams apšviesti. Įsivaizduokite iš faneros iškirptą ir nudažytą pasakos „Pūlis auliniais batais“ herojaus figūrėlę. Už skaidrių akių yra lemputės iš žibintuvėlio, perjungiamos elektroniniu jungikliu, o ant pačios figūros yra mygtukas. Kai tik paspausite mygtuką, katė iš karto pradės jums mirkčioti. Ar negalima jungikliu elektrifikuoti kai kuriuos modelius, pavyzdžiui, švyturio modelį? Tokiu atveju galios stiprintuvo tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje vietoj elektromagnetinės relės galite įtraukti mažo dydžio kaitrinę lemputę, skirtą nedidelei kaitinimo srovei, kuri imituos švyturio blyksnius. Jei prie tokio jungiklio pridedamas perjungimo jungiklis, kurio pagalba išėjimo tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje galima pakaitomis įjungti dvi tokias lemputes, tai jis gali tapti jūsų dviračio posūkio rodikliu.
Metronomas- tai savotiškas laikrodis, leidžiantis skaičiuoti vienodus laiko tarpus naudojant garso signalus sekundės dalių tikslumu. Tokie prietaisai naudojami, pavyzdžiui, ugdant takto jausmą mokant muzikinio raštingumo, per pirmąjį signalų perdavimo telegrafo abėcėlės mokymą. Vieno iš šių įrenginių schemą galite pamatyti (6 pav.).
Tai taip pat multivibratorius, bet asimetriškas. Šiame multivibratoriuje naudojami skirtingų konstrukcijų tranzistoriai: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Tai leido sumažinti bendrą multivibratoriaus dalių skaičių. Jo veikimo principas išlieka tas pats - generavimas atsiranda dėl teigiamo grįžtamojo ryšio tarp dviejų pakopų 3CH stiprintuvo išėjimo ir įvesties; ryšį atlieka elektrolitinis kondensatorius C1. Multivibratoriaus apkrova yra mažo dydžio dinaminė galvutė B1 su balso rite, kurios varža 4 - 10 omų, pavyzdžiui, 0,1GD - 6, 1GD - 8 (arba telefono kapsulė), kuri sukuria garsus, panašius į paspaudimus. trumpalaikiai srovės impulsai. Impulsų pasikartojimo dažnį galima reguliuoti kintamu rezistoriumi R1 nuo maždaug 20 iki 300 impulsų per minutę. Rezistorius R2 riboja pirmojo tranzistoriaus bazinę srovę, kai rezistoriaus R1 slankiklis yra žemiausioje (pagal grandinę) padėtyje, atitinkančioje didžiausią generuojamų virpesių dažnį. Metronomas gali būti maitinamas iš vienos 3336L baterijos arba trijų nuosekliai sujungtų 332 elementų. Srovė, kurią jis sunaudoja iš akumuliatoriaus, neviršija 10 mA. Kintamasis rezistorius R1 turi turėti skalę, kalibruotą pagal mechaninį metronomą. Naudodamiesi juo, tiesiog pasukdami rezistoriaus rankenėlę, galite nustatyti norimą metronomo garso signalų dažnį.
Praktinis darbas
Praktiniam darbui patariu surinkti pamokų paveikslėliuose pateiktas multivibratoriaus grandines, kurios padės suprasti multivibratoriaus veikimo principą. Toliau siūlau surinkti labai įdomų ir naudingą „Elektroninį lakštingalų simuliatorių“, pagrįstą multivibratoriais, kuris gali būti naudojamas kaip durų skambutis. Grandinė yra labai paprasta, patikima ir veikia iš karto, jei nėra klaidų montuojant ir naudojant tinkamus radijo elementus. Aš naudoju jį kaip durų skambutį 18 metų, iki šios dienos. Nesunku atspėti, kad jį rinkau, kai, kaip ir jūs, buvau pradedantysis radijo mėgėjas.
Šiame straipsnyje kalbėsime apie multivibratorių, kaip jis veikia, kaip prijungti apkrovą prie multivibratoriaus ir tranzistoriaus simetrinio multivibratoriaus apskaičiavimą.
Multivibratorius yra paprastas stačiakampis impulsų generatorius, veikiantis savaiminio osciliatoriaus režimu. Norėdami jį valdyti, jums reikia tik maitinimo iš baterijos ar kito maitinimo šaltinio. Panagrinėkime paprasčiausią simetrišką multivibratorių, naudojantį tranzistorius. Jo schema parodyta paveikslėlyje. Multivibratorius gali būti sudėtingesnis priklausomai nuo atliekamų būtinų funkcijų, tačiau visi paveikslėlyje pateikti elementai yra privalomi, be jų multivibratorius neveiks.
Simetrinio multivibratoriaus veikimas pagrįstas kondensatorių įkrovimo-iškrovimo procesais, kurie kartu su rezistoriais sudaro RC grandines.
Apie tai, kaip veikia RC grandinės, rašiau anksčiau savo straipsnyje Kondensatorius, kurį galite perskaityti mano svetainėje. Internete, jei randi medžiagos apie simetrinį multivibratorių, ji pateikiama trumpai ir nesuprantamai. Ši aplinkybė pradedantiesiems radijo mėgėjams neleidžia nieko suprasti, o tik padeda patyrusiems elektronikos inžinieriams ką nors prisiminti. Vieno iš mano svetainės lankytojų prašymu nusprendžiau panaikinti šią spragą.
Kaip veikia multivibratorius?
Pradiniu maitinimo momentu kondensatoriai C1 ir C2 išsikrauna, todėl jų srovės varža maža. Mažas kondensatorių pasipriešinimas lemia „greitą“ tranzistorių atidarymą, kurį sukelia srovės srautas:
— VT2 išilgai kelio (rodomas raudonai): „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R1 > maža iškrauto C1 varža > bazės ir emiterio jungtis VT2 > — maitinimo šaltinis“;
— VT1 išilgai kelio (parodyta mėlyna spalva): „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R4 > maža iškrauto C2 varža > bazės ir emiterio jungtis VT1 > — maitinimo šaltinis“.
Tai yra „nestabilus“ multivibratoriaus veikimo režimas. Tai trunka labai trumpai, lemia tik tranzistorių greitis. Ir nėra dviejų tranzistorių, kurių parametrai būtų visiškai identiški. Kuris tranzistorius atsidarys greičiau, liks atviras – „laimėtojas“. Tarkime, kad mūsų diagramoje tai yra VT2. Tada per mažą išsikrovusio kondensatoriaus C2 varžą ir mažą kolektoriaus-emiterio jungties VT2 varžą tranzistoriaus VT1 bazė bus trumpai sujungta su emitteriu VT1. Dėl to tranzistorius VT1 bus priverstas užsidaryti - „tapti nugalėtas“.
Kadangi tranzistorius VT1 uždarytas, „greitas“ kondensatoriaus C1 įkrovimas vyksta kelyje: „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R1 > maža iškrauto C1 varža > bazės ir emiterio sankryža VT2 > — maitinimo šaltinis“. Šis įkrovimas atsiranda beveik iki maitinimo šaltinio įtampos.
Tuo pačiu metu kondensatorius C2 pakraunamas atvirkštinio poliškumo srove: „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R3 > maža iškrauto C2 varža > kolektoriaus-emiterio jungtis VT2 > — maitinimo šaltinis“. Įkrovimo trukmė nustatoma pagal R3 ir C2 reitingus. Jie nustato laiką, kai VT1 yra uždaroje būsenoje.
Kai kondensatorius C2 įkraunamas iki įtampos, maždaug lygios 0,7–1,0 volto įtampai, jo varža padidės ir tranzistorius VT1 atsidarys, kai įtampa tiekiama kelyje: „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R3 > bazės-emiterio jungtis VT1 > - maitinimo šaltinis. Tokiu atveju įkrauto kondensatoriaus C1 įtampa per atvirą kolektoriaus-emiterio jungtį VT1 bus nukreipta į tranzistoriaus VT2 emiterio-bazės jungtį su atvirkštiniu poliškumu. Dėl to VT2 užsidarys, o srovė, kuri anksčiau ėjo per atvirą kolektoriaus-emiterio jungtį VT2, tekės per grandinę: „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R4 > maža varža C2 > bazės-emiterio jungtis VT1 > — maitinimo šaltinis. “ Ši grandinė greitai įkraus kondensatorių C2. Nuo šio momento prasideda „pastovios būsenos“ savaiminio generavimo režimas.
Simetriško multivibratoriaus veikimas „pastovios būsenos“ generavimo režimu
Prasideda pirmasis multivibratoriaus veikimo (svyravimo) pusciklas.
Kai tranzistorius VT1 atidarytas ir VT2 uždarytas, kaip ką tik rašiau, kondensatorius C2 greitai įkraunamas (nuo 0,7...1,0 voltų vieno poliškumo įtampos iki priešingo poliškumo maitinimo šaltinio įtampos) palei grandinę. : „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R4 > maža varža C2 > bazės ir emiterio jungtis VT1 > - maitinimo šaltinis“. Be to, kondensatorius C1 lėtai įkraunamas (nuo vieno poliškumo maitinimo šaltinio įtampos iki 0,7...1,0 volto priešingo poliškumo) grandinėje: „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R2 > dešinė plokštė C1 > kairioji plokštė C1 > tranzistoriaus VT1 kolektoriaus ir emiterio jungtis > - - maitinimo šaltinis.
Kai dėl C1 įkrovimo VT2 bazės įtampa pasiekia +0,6 volto vertę, palyginti su VT2 emitteriu, tranzistorius atsidarys. Todėl įkrauto kondensatoriaus C2 įtampa per atvirą kolektoriaus-emiterio jungtį VT2 bus nukreipta į tranzistoriaus VT1 emiterio-bazės jungtį atvirkštiniu poliškumu. VT1 bus uždarytas.
Prasideda antrasis multivibratoriaus veikimo pusciklas (svyravimas).
Kai tranzistorius VT2 atidarytas ir VT1 uždarytas, kondensatorius C1 greitai įkraunamas (nuo 0,7...1,0 voltų vieno poliškumo įtampos iki priešingo poliškumo maitinimo šaltinio įtampos): „+ maitinimo šaltinis > rezistorius R1 > maža varža C1 > bazinė emiterio jungtis VT2 > - maitinimo šaltinis. Be to, kondensatorius C2 lėtai įkraunamas (nuo vieno poliškumo maitinimo šaltinio įtampos iki 0,7...1,0 volto priešingo poliškumo) grandinėje: „dešinė C2 plokštė > kolektoriaus-emiterio jungtis tranzistorius VT2 > - maitinimo šaltinis > + šaltinio maitinimas > rezistorius R3 > kairioji plokštė C2". Kai įtampa VT1 bazėje pasieks +0,6 volto, palyginti su VT1 emitteriu, tranzistorius atsidarys. Todėl įkrauto kondensatoriaus C1 įtampa per atvirą kolektoriaus-emiterio jungtį VT1 bus nukreipta į tranzistoriaus VT2 emiterio-bazės jungtį su atvirkštiniu poliškumu. VT2 užsidarys. Šiuo metu baigiasi antrasis multivibratoriaus virpesių pusciklas ir vėl prasideda pirmasis pusciklas.
Procesas kartojamas tol, kol multivibratorius atjungiamas nuo maitinimo šaltinio.
Krovinio prijungimo prie simetrinio multivibratoriaus metodai
Stačiakampiai impulsai pašalinami iš dviejų simetrinio multivibratoriaus taškų– tranzistorių kolektoriai. Kai viename kolektorius yra „didelis“ potencialas, tada kitame kolektorius yra „mažas“ potencialas (jo nėra), ir atvirkščiai - kai viename išėjime yra „mažas“ potencialas, tada yra „didelis“ potencialas. Tai aiškiai parodyta žemiau esančioje laiko diagramoje.
Multivibratoriaus apkrova turi būti jungiama lygiagrečiai su vienu iš kolektoriaus rezistorių, bet jokiu būdu ne lygiagrečiai su kolektoriaus-emiterio tranzistoriaus jungtimi. Negalite apeiti tranzistoriaus su apkrova. Jei ši sąlyga nebus įvykdyta, tada pasikeis mažiausiai impulsų trukmė, o maksimaliai multivibratorius neveiks. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta, kaip teisingai prijungti apkrovą ir kaip to nedaryti.
Kad apkrova nepaveiktų paties multivibratoriaus, jis turi turėti pakankamą įėjimo varžą. Šiuo tikslu dažniausiai naudojamos buferinės tranzistorių pakopos.
Pavyzdys rodo mažos varžos dinaminės galvutės prijungimas prie multivibratoriaus. Papildomas rezistorius padidina buferinės pakopos įėjimo varžą ir taip pašalina buferinės pakopos įtaką multivibratoriaus tranzistoriui. Jo vertė turi būti ne mažesnė kaip 10 kartų didesnė už kolektoriaus rezistoriaus vertę. Dviejų tranzistorių sujungimas „sudėtinėje tranzistoriaus“ grandinėje žymiai padidina išėjimo srovę. Šiuo atveju teisinga buferinės pakopos bazinio emiterio grandinę jungti lygiagrečiai su multivibratoriaus kolektoriaus rezistoriumi, o ne lygiagrečiai su multivibratoriaus tranzistoriaus kolektoriaus-emiterio jungtimi.
Didelės varžos dinaminei galvutei prijungti prie multivibratoriaus buferinės pakopos nereikia. Vietoj vieno iš kolektoriaus rezistorių prijungiama galvutė. Vienintelė sąlyga, kuri turi būti įvykdyta, yra ta, kad srovė, tekanti per dinaminę galvutę, neturi viršyti maksimalios tranzistoriaus kolektoriaus srovės.
Jei norite prie multivibratoriaus prijungti paprastus šviesos diodus– padaryti „mirksinčią šviesą“, tada buferinės kaskados tam nereikalingos. Jie gali būti nuosekliai sujungti su kolektoriaus rezistoriais. Taip yra dėl to, kad šviesos diodo srovė yra maža, o įtampos kritimas joje veikimo metu yra ne didesnis kaip vienas voltas. Todėl jie neturi jokios įtakos multivibratoriaus veikimui. Tiesa, tai negalioja itin ryškiems šviesos diodams, kurių darbinė srovė didesnė, o įtampos kritimas gali būti nuo 3,5 iki 10 voltų. Tačiau šiuo atveju yra išeitis - padidinkite maitinimo įtampą ir naudokite didelės galios tranzistorius, užtikrinančius pakankamą kolektoriaus srovę.
Atkreipkite dėmesį, kad oksidiniai (elektrolitiniai) kondensatoriai su teigiamais kontaktais yra prijungti prie tranzistorių kolektorių. Taip yra dėl to, kad dvipolių tranzistorių pagrindu įtampa nepakyla virš 0,7 volto, palyginti su emitteriu, o mūsų atveju emiteriai yra maitinimo šaltinio minusas. Tačiau tranzistorių kolektoriuose įtampa keičiasi beveik nuo nulio iki maitinimo šaltinio įtampos. Oksidiniai kondensatoriai negali atlikti savo funkcijos, kai yra prijungti naudojant atvirkštinį poliškumą. Natūralu, kad jei naudojate kitokios struktūros tranzistorius (ne N-P-N, o P-N-P struktūras), tada, be maitinimo šaltinio poliškumo keitimo, reikia pasukti šviesos diodus su katodais „grandinėje aukštyn“, o kondensatorius. su pliusais prie tranzistorių bazių.
Išsiaiškinkime tai dabar Kokie multivibratoriaus elementų parametrai lemia multivibratoriaus išėjimo sroves ir generavimo dažnį?
Ką įtakoja kolektoriaus rezistorių vertės? Kai kuriuose vidutiniškuose interneto straipsniuose mačiau, kad kolektoriaus rezistorių vertės neturi didelės įtakos multivibratoriaus dažniui. Visa tai yra visiška nesąmonė! Jei multivibratorius yra teisingai apskaičiuotas, šių rezistorių verčių nuokrypis daugiau nei penkis kartus nuo apskaičiuotos vertės nepakeis multivibratoriaus dažnio. Svarbiausia, kad jų varža būtų mažesnė nei bazinių rezistorių, nes kolektoriaus rezistoriai užtikrina greitą kondensatorių įkrovimą. Tačiau, kita vertus, kolektorių rezistorių vertės yra pagrindinės skaičiuojant energijos suvartojimą iš maitinimo šaltinio, kurio vertė neturėtų viršyti tranzistorių galios. Jei pažiūrėtumėte, teisingai prijungus, jie net neturi tiesioginės įtakos multivibratoriaus išėjimo galiai. Tačiau trukmę tarp perjungimų (multivibratoriaus dažnį) lemia „lėtas“ kondensatorių įkrovimas. Įkrovimo laikas nustatomas pagal RC grandinių – bazinių rezistorių ir kondensatorių (R2C1 ir R3C2) – nominalus.
Multivibratorius, nors ir vadinamas simetrišku, reiškia tik jo konstrukcijos grandinę ir gali generuoti tiek simetriškus, tiek asimetrinius išėjimo impulsus. Kolektoriaus VT1 impulso (aukšto lygio) trukmė nustatoma pagal R3 ir C2 reitingus, o impulso (aukšto lygio) trukmė kolektorius VT2 – pagal R2 ir C1 reitingus.
Kondensatorių įkrovimo trukmė nustatoma pagal paprastą formulę, kur Tau- impulso trukmė sekundėmis, R- rezistoriaus varža omais, SU– Faradų kondensatoriaus talpa:
Taigi, jei dar nepamiršote, kas buvo parašyta šiame straipsnyje keliomis pastraipomis anksčiau:
Jei yra lygybė R2=R3 Ir C1=C2, multivibratoriaus išėjimuose bus „vingiuotas“ - stačiakampiai impulsai, kurių trukmė lygi pauzėms tarp impulsų, kurias matote paveikslėlyje.
Visas multivibratoriaus virpesių laikotarpis yra T lygi impulso ir pauzės trukmės sumai:
Virpesių dažnis F(Hz) susijęs su periodu T(s) per santykį:
Paprastai, jei internete yra kokių nors radijo grandinių skaičiavimų, jie yra menki. Štai kodėl Pagal pavyzdį apskaičiuokime simetrinio multivibratoriaus elementus .
Kaip ir bet kurios tranzistoriaus pakopos, skaičiavimas turi būti atliekamas nuo galo - išvesties. O išėjime turime buferinę pakopą, tada yra kolektoriaus rezistoriai. Kolektorių rezistoriai R1 ir R4 atlieka tranzistorių apkrovimo funkciją. Kolektoriaus rezistoriai neturi įtakos generavimo dažniui. Jie apskaičiuojami pagal pasirinktų tranzistorių parametrus. Taigi pirmiausia apskaičiuojame kolektoriaus rezistorius, tada bazinius rezistorius, tada kondensatorius ir tada buferinę pakopą.
Tranzistoriaus simetrinio multivibratoriaus skaičiavimo tvarka ir pavyzdys
Pradiniai duomenys:
Maitinimo įtampa Ui.p. = 12 V.
Reikalingas multivibratoriaus dažnis F = 0,2 Hz (T = 5 sekundės), o impulso trukmė lygi 1 (viena sekundė.
Kaip apkrova naudojama automobilio kaitrinė lemputė. 12 voltų, 15 vatų.
Kaip spėjote, apskaičiuosime „mirksinčią lemputę“, kuri mirksės kartą per penkias sekundes, o švytėjimo trukmė bus 1 sekundė.
Tranzistorių pasirinkimas multivibratoriui. Pavyzdžiui, pas mus sovietmečiu dažniausiai naudojami tranzistoriai KT315G.
Jiems: Pmax = 150 mW; Imax = 150 mA; h21>50.
Buferinės pakopos tranzistoriai parenkami pagal apkrovos srovę.
Kad diagrama nebūtų pavaizduota du kartus, aš jau pasirašiau diagramos elementų reikšmes. Jų apskaičiavimas pateiktas toliau Sprendime.
Sprendimas:
1. Visų pirma, jūs turite suprasti, kad tranzistoriaus veikimas esant didelėms srovėms perjungimo režimu yra saugesnis pačiam tranzistoriui nei veikti stiprinimo režimu. Todėl nereikia skaičiuoti perėjimo būsenos galios kintamo signalo praėjimo per statinio tranzistoriaus režimo veikimo tašką „B“ momentais - perėjimu iš atviros būsenos į uždarą būseną ir atgal. . Impulsinėms grandinėms, pastatytoms ant bipolinių tranzistorių, galia paprastai apskaičiuojama atviros būsenos tranzistoriams.
Pirmiausia nustatome didžiausią tranzistorių galios išsklaidymą, kuris turėtų būti 20 procentų mažesnis (koeficientas 0,8) nei didžiausia tranzistoriaus galia, nurodyta informaciniame knygoje. Bet kodėl mums reikia multivibratorių įstumti į tvirtą didelių srovių sistemą? Ir net padidinus galią energijos suvartojimas iš maitinimo šaltinio bus didelis, tačiau naudos bus mažai. Todėl, nustatę didžiausią tranzistorių galios sklaidą, sumažinsime jį 3 kartus. Tolesnis galios išsklaidymo mažinimas yra nepageidautinas, nes multivibratoriaus, pagrįsto dvipoliais tranzistoriais, veikimas mažos srovės režimu yra "nestabilus" reiškinys. Jei maitinimo šaltinis naudojamas ne tik multivibratoriui arba jis nėra visiškai stabilus, multivibratoriaus dažnis taip pat „plauks“.
Nustatome didžiausią galios sklaidą: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Nustatome vardinę išsklaidytą galią: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40 mW
2. Nustatykite kolektoriaus srovę atviroje būsenoje: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA
Paimkime tai kaip didžiausią kolektoriaus srovę.
3. Raskime kolektoriaus apkrovos varžos ir galios reikšmę: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm
Mes pasirenkame rezistorius iš esamo vardinio diapazono, kuris yra kuo artimesnis 3,6 kOhm. Vardinės rezistorių serijos nominali vertė yra 3,6 kOhm, todėl pirmiausia apskaičiuojame multivibratoriaus kolektoriaus rezistorių R1 ir R4 vertę: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Kolektoriaus rezistorių R1 ir R4 galia lygi tranzistorių vardinei galios sklaidai Pras.nom. = 40 mW. Naudojame rezistorius, kurių galia viršija nurodytą Pras.nom. - tipas MLT-0.125.
4. Pereikime prie pagrindinių rezistorių R2 ir R3 skaičiavimo. Jų įvertinimas nustatomas pagal tranzistorių h21 stiprinimą. Tuo pačiu metu, kad multivibratorius veiktų patikimai, varžos vertė turi būti diapazone: 5 kartus didesnė nei kolektoriaus rezistorių varža ir mažesnė nei produkto Rк * h21 Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, o Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Taigi varžos vertės Rb (R2 ir R3) gali būti nuo 18 iki 180 kOhm. Pirmiausia pasirenkame vidutinę vertę = 100 kOhm. Bet tai nėra galutinis, nes turime pateikti reikiamą multivibratoriaus dažnį, o kaip jau rašiau anksčiau, multivibratoriaus dažnis tiesiogiai priklauso nuo bazinių rezistorių R2 ir R3, taip pat nuo kondensatorių talpos.
5. Apskaičiuokite kondensatorių C1 ir C2 talpas ir, jei reikia, perskaičiuokite R2 ir R3 reikšmes.
Kondensatoriaus C1 talpos ir rezistoriaus R2 varžos reikšmės lemia kolektoriaus VT2 išėjimo impulso trukmę. Būtent šio impulso metu mūsų lemputė turėtų užsidegti. Ir tokiomis sąlygomis pulso trukmė buvo nustatyta 1 sekundei.
Nustatykime kondensatoriaus talpą: C1 = 1 sek / 100 kOhm = 10 µF
Į vardinį diapazoną įeina 10 μF talpos kondensatorius, todėl mums tinka.
Kondensatoriaus C2 talpos ir rezistoriaus R3 varžos reikšmės lemia kolektoriaus VT1 išėjimo impulso trukmę. Būtent šio impulso metu VT2 kolektoriaus „pauzė“ ir mūsų lemputė neturėtų užsidegti. O tokioje būsenoje buvo nurodytas visas 5 sekundžių periodas su 1 sekundės impulso trukme. Todėl pauzės trukmė yra 5 sekundės – 1 sekundė = 4 sekundės.
Pakeitę įkrovimo trukmės formulę, mes Nustatykime kondensatoriaus talpą: C2 = 4 sek / 100 kOhm = 40 µF
40 μF talpos kondensatorius neįeina į vardinį diapazoną, todėl mums netinka, o mes paimsime kuo artimesnį 47 μF talpos kondensatorių. Tačiau, kaip suprantate, „pauzės“ laikas taip pat pasikeis. Kad taip nenutiktų, mes Perskaičiuokime rezistoriaus R3 varžą pagal pauzės trukmę ir kondensatoriaus C2 talpą: R3 = 4 sek. / 47 uF = 85 kOhm
Pagal nominalią seriją artimiausia rezistoriaus varžos vertė yra 82 kOhm.
Taigi, mes gavome multivibratoriaus elementų vertes:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Apskaičiuokite buferinės pakopos rezistoriaus R5 reikšmę.
Siekiant pašalinti įtaką multivibratoriui, papildomo ribojančio rezistoriaus R5 varža parenkama bent 2 kartus didesnė už kolektoriaus rezistoriaus R4 varžą (o kai kuriais atvejais ir daugiau). Jo atsparumas kartu su emiterio-bazės jungčių VT3 ir VT4 varža šiuo atveju neturės įtakos multivibratoriaus parametrams.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Pagal nominalią seriją artimiausias rezistorius yra 7,5 kOhm.
Kai rezistoriaus vertė R5 = 7,5 kOhm, buferio pakopos valdymo srovė bus lygi:
Icontrol = (Ui.p. – Ube) / R5 = (12v – 1,2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA
Be to, kaip jau rašiau anksčiau, multivibratorių tranzistorių kolektoriaus apkrovos įvertinimas neturi įtakos jo dažniui, todėl jei tokio rezistoriaus neturite, tuomet galite jį pakeisti kitu „artimu“ (5 ... 9 kOhm). ). Geriau, jei tai yra mažėjimo kryptimi, kad buferinėje pakopoje nesumažėtų valdymo srovė. Tačiau atminkite, kad papildomas rezistorius yra papildoma apkrova multivibratoriaus tranzistoriui VT2, todėl per šį rezistorių tekanti srovė sudaro kolektoriaus rezistoriaus R4 srovę ir yra apkrova tranzistoriui VT2: Iš viso = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Bendra tranzistoriaus VT2 kolektoriaus apkrova yra normaliose ribose. Jei ji viršija didžiausią kolektoriaus srovę, nurodytą žinyne ir padaugintą iš koeficiento 0,8, padidinkite varžą R4, kol apkrovos srovė pakankamai sumažės, arba naudokite galingesnį tranzistorių.
7. Mes turime tiekti srovę elektros lemputei Iн = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A
Tačiau buferinės pakopos valdymo srovė yra 1,44 mA. Multivibratoriaus srovė turi būti padidinta dydžiu, lygiu santykiu:
Į / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 kartų.
Kaip tai padaryti? Norint žymiai padidinti išėjimo srovę naudokite tranzistorių kaskadas, sukurtas pagal "sudėtinio tranzistoriaus" grandinę. Pirmasis tranzistorius dažniausiai yra mažos galios (naudosime KT361G), turi didžiausią stiprinimą, o antrasis turi užtikrinti pakankamą apkrovos srovę (imkime ne mažiau įprastą KT814B). Tada jų perdavimo koeficientai h21 dauginami. Taigi, tranzistoriui KT361G h21>50, o tranzistoriui KT814B h21=40. Ir bendras šių tranzistorių, sujungtų pagal „sudėtinio tranzistoriaus“ grandinę, perdavimo koeficientas: h21 = 50 * 40 = 2000. Šis skaičius yra didesnis nei 870, todėl šių tranzistorių visiškai pakanka valdyti lemputę.
Na, tai viskas!
Radijo grandinės pradedantiesiems radijo mėgėjams
Šiame straipsnyje pristatome kelis įrenginius, pagrįstus viena grandine – asimetrinį multivibratorių, naudojantį skirtingo laidumo tranzistorius.
blykstė
Naudodami šią grandinę galite surinkti įrenginį su mirksinčia lempute (žr. 1 pav.) ir naudoti jį įvairiems tikslams. Pavyzdžiui, sumontuokite jį ant dviračio, kad įjungtumėte posūkio žibintus, arba švyturio modelyje – signalinę lemputę arba automobilio ar laivo modelyje kaip mirksinčią lemputę.
Asimetrinio multivibratoriaus, surinkto ant tranzistorių T1, T2, apkrova yra lemputė L1. Impulsų pasikartojimo dažnis nustatomas pagal kondensatoriaus C1 ir rezistorių R1, R2 talpos vertę. Rezistorius R1 riboja maksimalų blykstės dažnį, o rezistorius R2 gali būti naudojamas sklandžiai keisti jų dažnį. Turite pradėti dirbti nuo didžiausio dažnio, kuris atitinka aukščiausią rezistoriaus R2 slankiklio padėtį diagramoje.
Atkreipkite dėmesį, kad prietaisą maitina 3336L baterija, kuri veikiant apkrovai sukuria 3,5 V įtampą, o L1 lemputė naudojama tik esant 2,5 V įtampai. Ar ji perdegs? Ne! Jo švytėjimo trukmė yra labai trumpa, o siūlas nespėja perkaisti. Jei tranzistoriai turi didelį stiprinimą, tada vietoj 2,5 V x 0,068 A lemputės galite naudoti 3,5 V x 0,16 A lemputę Tranzistoriui T1 tinka tranzistoriai, tokie kaip MP35-MP38, o tranzistoriai, tokie kaip MP39-MP42. tinka T2.
Metronomas
Jei toje pačioje grandinėje vietoj lemputės sumontuosite garsiakalbį, gausite kitą įrenginį – elektroninį metronomą. Jis naudojamas mokant muziką, laiko fiksavimui atliekant fizinius eksperimentus ir fotografijos spaudoje.
Jei šiek tiek pakeisite grandinę - sumažinkite kondensatoriaus C1 talpą ir įveskite rezistorių R3, generatoriaus impulso trukmė padidės. Garsas padidės (2 pav.). Šis prietaisas gali tarnauti kaip namų varpas, modelio ragas ar vaikiškas pedalinis automobilis. (Pastaruoju atveju įtampa turi būti padidinta iki 9 V.) Taip pat ji gali būti naudojama mokant Morzės kodą. Tik tada vietoj mygtuko Kn1 reikia įdiegti telegrafo raktą. Garso toną parenka kondensatorius C1 ir rezistorius R2. Kuo didesnis R3, tuo garsesnis generatorius. Tačiau jei jo vertė yra didesnė nei vienas kiloomas, generatoriaus virpesių gali ir nebūti.
Generatoriuje naudojami tie patys tranzistoriai kaip ir ankstesnėje grandinėje, o kaip garsiakalbis naudojamos ausinės arba galvutė, kurios ritės varža nuo 5 iki 65 omų.
Drėgmės indikatorius
Asimetriškas multivibratorius, kuriame naudojami skirtingo laidumo tranzistoriai, turi įdomią savybę: veikimo metu abu tranzistoriai yra arba atidaryti, arba užrakinti vienu metu. Išjungtų tranzistorių suvartojama srovė labai maža. Tai leidžia sukurti ekonomiškus neelektrinių kiekių kitimo rodiklius, pavyzdžiui, drėgmės rodiklius. Tokio indikatoriaus schema parodyta 3 pav. Kaip matyti iš diagramos, generatorius yra nuolat prijungtas prie maitinimo šaltinio, bet neveikia, nes abu tranzistoriai yra užrakinti. Sumažina srovės suvartojimą ir rezistorių R4. Drėgmės jutiklis yra prijungtas prie lizdų G1, G2 - du ploni alavuoti laidai, kurių ilgis yra 1,5 cm, vienas nuo kito 3-5 mm atstumu. Kai šlapias krenta. Tranzistoriai atsidaro, generatorius pradeda veikti Norint sumažinti garsumą, reikia sumažinti maitinimo įtampą arba rezistoriaus R3 vertę. Šis drėgmės indikatorius gali būti naudojamas prižiūrint naujagimius.
Drėgmės indikatorius su garso ir šviesos signalu
Jei šiek tiek praplėsite grandinę, drėgmės indikatorius skleis šviesą kartu su garso signalu - lemputė L1 pradės šviesti. Šiuo atveju, kaip matyti iš diagramos (4 pav.), generatoriuje yra sumontuoti du asimetriniai multivibratoriai ant skirtingo laidumo tranzistorių. Vienas surenkamas ant tranzistorių T1, T2 ir yra valdomas drėgmės jutikliu, prijungtu prie G1, G2 lizdų. Šio multivibratoriaus apkrova yra lempa L1. Įtampa iš kolektoriaus T2 kontroliuoja antrojo multivibratoriaus, surinkto ant tranzistorių T3, T4, veikimą. Jis veikia kaip garso dažnių generatorius, o jo išvestyje įjungiamas garsiakalbis Gr1. Jei nereikia duoti garso signalo, antrąjį multivibratorių galima išjungti.
Šiame drėgmės indikatoriuje naudojami tranzistoriai, lempa ir garsiakalbis yra tokie patys kaip ir ankstesniuose įrenginiuose.
Sirenos simuliatorius
Įdomūs įrenginiai gali būti sukurti naudojant asimetrinio multivibratoriaus dažnio priklausomybę nuo skirtingo laidumo tranzistorių nuo tranzistoriaus T1 bazinės srovės. Pavyzdžiui, generatorius, imituojantis sirenos garsą. Tokį įrenginį galima montuoti greitosios medicinos pagalbos, gaisrinio automobilio ar gelbėjimo valties modelyje.
Prietaiso schema parodyta 5 pav. Pradinėje padėtyje mygtukas Kn1 yra atidarytas. Tranzistoriai yra užrakinti. Generatorius neveikia. Kai mygtukas uždarytas, kondensatorius C2 įkraunamas per rezistorių R4. Atsidaro tranzistoriai ir pradeda veikti multivibratorius. Įkraunant kondensatorių C2, tranzistoriaus T1 bazinė srovė didėja, o multivibratoriaus dažnis didėja. Atidarius mygtuką, viskas kartojasi atvirkštine tvarka. Sirenos garsas imituojamas periodiškai uždarant ir atidarant mygtuką. Garso kilimo ir kritimo greitis parenkamas rezistorius R4 ir kondensatorius C2. Sirenos tonas nustatomas rezistorius R3, o garso stiprumas pasirenkamas rezistorius R5. Tranzistoriai ir garsiakalbis parenkami taip pat, kaip ir ankstesniuose įrenginiuose.
Tranzistorių testeris
Atsižvelgiant į tai, kad šiame multivibratoriuje naudojami skirtingo laidumo tranzistoriai, galite jį naudoti kaip įtaisą tranzistorių tikrinimui juos pakeičiant. Tokio įrenginio schema parodyta 6 paveiksle. Pagrindas yra garso generatoriaus grandinė, tačiau vienodai sėkmingai galima naudoti šviesos impulsų generatorių.
Iš pradžių, uždarę Kn1 mygtuką, patikrinkite įrenginio veikimą. Priklausomai nuo laidumo tipo, bandomąjį tranzistorių prijunkite prie G1 - G3 arba G4-G6 lizdų. Tokiu atveju naudokite jungiklį P1 arba P2. Jei paspaudus mygtuką garsiakalbyje pasigirsta garsas, vadinasi, tranzistorius veikia.
Kaip jungiklius P1 ir P2, galite naudoti perjungimo jungiklius su dviem perjungimo kontaktais. Paveikslėlyje pavaizduoti jungikliai padėtyje „Valdymas“. Įrenginys maitinamas 3336 l baterija.
Garso generatorius stiprintuvams tikrinti
Remiantis tuo pačiu multivibratoriumi, galite sukurti gana paprastą generatorių imtuvams ir stiprintuvams išbandyti. Jo jungimo schema parodyta 7 pav.. Jo skirtumas nuo garso generatoriaus yra tas, kad vietoj garsiakalbio multivibratoriaus išvestyje įjungiamas 7 pakopų įtampos lygio reguliatorius.
E. TARASOVAS
Ryžiai Y. CHESNOKOBA
YUT Už sumanias rankas 1979 Nr. 8
Šiame straipsnyje aprašomas įrenginys, sukurtas paprasčiausiai tam, kad pradedantysis radijo mėgėjas (elektrikas, elektronikos inžinierius ir kt.) galėtų geriau suprasti jungčių schemas ir įgyti patirties surenkant šį įrenginį. Nors gali būti, kad šis paprasčiausias multivibratorius, kuris aprašytas žemiau, taip pat gali rasti praktinį pritaikymą. Pažiūrėkime į diagramą:
1 pav. Paprasčiausias multivibratorius ant relės
Į grandinę įjungus maitinimą, kondensatorius pradeda krautis per rezistorių R1, kontaktai K1.1 yra atviri, kai kondensatorius įkraunamas iki tam tikros įtampos, relė veiks ir kontaktai užsidaro, kai kontaktai užsidaro, kondensatorius pradės išsikrauti per šiuos kontaktus ir rezistorių R2, kai kondensatorius išsikrauna iki tam tikros įtampos, kontaktai atsidarys ir procesas bus kartojamas cikliškai. Šis multivibratorius veikia, nes relės darbinė srovė yra didesnė už laikymo srovę. Rezistorių varža NEGALIMA keisti plačiose ribose ir tai yra šios grandinės trūkumas. Maitinimo šaltinio varža turi įtakos dažniui ir dėl to šis multivibratorius neveiks iš visų maitinimo šaltinių. Kondensatoriaus talpa gali būti padidinta, tačiau kontaktų uždarymo dažnis sumažės. Jei relė turi antrą kontaktų grupę ir naudojamos didelės talpos vertės, tada ši grandinė gali būti naudojama periodiškai automatiškai įjungti / išjungti įrenginius. Surinkimo procesas parodytas toliau pateiktose nuotraukose:
Rezistoriaus R2 prijungimas
Kondensatoriaus prijungimas
Rezistoriaus R1 prijungimas
Relės kontaktų prijungimas prie jo apvijos
Jungiamieji laidai elektros tiekimui
Galite nusipirkti relę radijo dalių parduotuvėje arba gauti ją iš senos sugedusios įrangos, pavyzdžiui, galite nulituoti reles iš plokščių iš šaldytuvų:
Jei relė turi blogus kontaktus, galite juos šiek tiek išvalyti.
Šiame straipsnyje išsamiai paaiškinsiu, kaip pasidaryti multivibratorių, kuris yra pirmoji beveik kas antro radijo mėgėjo grandinė. Kaip žinome, multivibratorius yra elektroninis prietaisas, generuojantis elektrinius virpesius, artimus stačiakampio formai, o tai atsispindi jo pavadinime: „multi-many“, „vibro-oscilation“. Kitaip tariant, multivibratorius yra relaksacinio tipo stačiakampio formos impulsų generatorius su varžiniu-talpiniu teigiamu grįžtamuoju ryšiu, naudojant dviejų kaskadų stiprintuvą, uždarytą teigiamo grįžtamojo ryšio žiede. Kai multivibratorius veikia savaiminio virpesio režimu, generuojami periodiškai pasikartojantys stačiakampiai impulsai. Generuojamų impulsų dažnis nustatomas pagal laiko grandinės parametrus, grandinės savybes ir jos maitinimo režimą. Savaiminių svyravimų dažniui įtakos turi ir prijungta apkrova. Paprastai multivibratorius naudojamas kaip gana ilgos trukmės impulsų generatorius, kuris vėliau naudojamas generuoti reikiamos trukmės ir amplitudės impulsus.
Multivibratoriaus grandinės veikimas
Simetrinis tranzistorius multivibratorius
Schematiškai multivibratorius susideda dviejų stiprintuvo pakopų su bendru emiteriu, kurių kiekvienos išėjimo įtampa tiekiama į kitos įvestį. Kai grandinė yra prijungta prie maitinimo šaltinio Ek, abu tranzistoriai praeina per kolektoriaus taškus - jų veikimo taškai yra aktyviojoje srityje, nes per rezistorius RB1 ir RB2 bazėms taikomas neigiamas poslinkis. Tačiau ši grandinės būsena yra nestabili. Dėl teigiamo grįžtamojo ryšio grandinėje tenkinama sąlyga?Ku>1, o dviejų pakopų stiprintuvas savaime sužadinamas. Prasideda regeneracijos procesas – sparčiai didėja vieno tranzistoriaus srovė ir mažėja kito tranzistoriaus srovė. Tegul dėl bet kokio atsitiktinio įtampos pasikeitimo bazėse ar kolektoriuose tranzistoriaus VT1 srovė IK1 šiek tiek padidėja. Tokiu atveju padidės įtampos kritimas rezistoriuje RK1, o tranzistoriaus VT1 kolektorius gaus teigiamo potencialo padidėjimą. Kadangi kondensatoriaus SB1 įtampa negali akimirksniu pasikeisti, šis padidėjimas taikomas tranzistoriaus VT2 pagrindui, jį išjungiant. Tuo pačiu metu kolektoriaus srovė IK2 mažėja, įtampa tranzistoriaus VT2 kolektoriuje tampa neigiama ir, perduodama per kondensatorių SB2 į tranzistoriaus VT1 pagrindą, dar labiau jį atidaro, padidindama srovę IK1. Šis procesas vyksta kaip lavina ir baigiasi, kai tranzistorius VT1 pereina į prisotinimo režimą, o tranzistorius VT2 pereina išjungimo režimą. Grandinė patenka į vieną iš laikinai stabilių pusiausvyros būsenų. Šiuo atveju tranzistoriaus VT1 atvirą būseną užtikrina poslinkis iš maitinimo šaltinio Ek per rezistorių RB1, o tranzistoriaus VT2 užblokuotą būseną užtikrina teigiama kondensatoriaus SB1 įtampa (Ucm = UB2 > 0), kuri yra per atvirą tranzistorių VT1 prijungtas prie tranzistoriaus VT2 bazės-emiterio tarpo.
Norėdami sukurti multivibratorių Mums reikalingi radijo komponentai:1. Du KT315 tipo tranzistoriai.
2. Du elektrolitiniai kondensatoriai 16V, 10-200 mikrofaradų (Kuo mažesnė talpa, tuo dažniau mirksi).
3. 4 rezistoriai, kurių nominali vertė: 100-500 omų, 2 vnt (jei nustatysite 100 omų, grandinė veiks net nuo 2,5 V), 10 omų, 2 vnt. Visi rezistoriai yra 0,125 vatai.
4. Du silpni šviesos diodai (bet kokios spalvos, išskyrus baltą).
Lay6 formato spausdintinė plokštė. Pradėkime gaminti. Pati spausdintinė plokštė atrodo taip:
Lituojame du tranzistorius, nesupainiojame kolektoriaus ir pagrindo ant tranzistoriaus - tai dažna klaida.
Lituojame 10-200 mikrofaradų kondensatorius. Atkreipkite dėmesį, kad 10 voltų kondensatoriai yra labai nepageidautini naudoti šioje grandinėje, jei tieksite 12 voltų maitinimą. Atminkite, kad elektrolitiniai kondensatoriai turi poliškumą!
Multivibratorius beveik paruoštas. Belieka lituoti šviesos diodus ir įvesties laidus. Baigto įrenginio nuotrauka atrodo maždaug taip:
O kad viskas būtų aiškiau, pateikiame vaizdo įrašą apie veikiantį paprastą multivibratorių:
Praktikoje multivibratoriai naudojami kaip impulsų generatoriai, dažnio dalikliai, impulsų formuotojai, bekontakčiai jungikliai ir pan., elektroniniuose žaisluose, automatikos įrenginiuose, skaičiavimo ir matavimo įrenginiuose, laiko relėse ir pagrindiniuose įrenginiuose. Aš buvau su tavimi Verda- :D . (medžiaga paruošta pagal pageidavimą Demyan" a)
Aptarkite straipsnį MULTIVIBRATORIUS