Această lecție va fi dedicată unui subiect destul de important și popular: multivibratoarele și aplicațiile lor. Dacă aș încerca doar să enumerez unde și cum sunt folosite multivibratoarele simetrice și asimetrice auto-oscilante, ar necesita un număr decent de pagini ale cărții. Nu există, probabil, nicio ramură a ingineriei radio, electronică, automatizare, puls sau tehnologie computerizată în care astfel de generatoare să nu fie utilizate. Această lecție vă va oferi informații teoretice despre aceste dispozitive, iar la final, voi da câteva exemple de utilizare practică a acestora în legătură cu creativitatea dumneavoastră.
Multivibrator auto-oscilant
Multivibratoarele sunt dispozitive electronice care generează oscilații electrice care sunt aproape de formă dreptunghiulară. Spectrul de oscilații generate de un multivibrator conține multe armonice - de asemenea oscilații electrice, dar multipli ai oscilațiilor frecvenței fundamentale, care se reflectă în numele său: „multi-mulți”, „vibro-oscilați”.
Să luăm în considerare circuitul prezentat în (Fig. 1, a). Recunoști? Da, acesta este un circuit al unui amplificator cu tranzistor în două trepte 3H cu ieșire la căști. Ce se întâmplă dacă ieșirea unui astfel de amplificator este conectată la intrarea sa, așa cum se arată prin linia întreruptă din diagramă? Între ei apare un feedback pozitiv, iar amplificatorul se va autoexcita și va deveni un generator de oscilații de frecvență audio, iar în telefoane vom auzi un sunet cu tonuri joase se dovedește a fi util.
Acum priviți (Fig. 1,b). Pe ea vedeți o diagramă a aceluiași amplificator acoperit feedback pozitiv , ca în (Fig. 1, a), doar conturul său este ușor modificat. Exact așa sunt de obicei desenate circuite de multivibratoare auto-oscilante, adică multivibratoare autoexcitante. Experiența este poate cea mai bună metodă de a înțelege esența acțiunii unui anumit dispozitiv electronic. Ai fost convins de asta de mai multe ori. Și acum, pentru a înțelege mai bine funcționarea acestui dispozitiv universal - o mașină automată, îmi propun să efectuăm un experiment cu acesta. Puteți vedea schema schematică a unui multivibrator auto-oscilant cu toate datele despre rezistențele și condensatorii săi în (Fig. 2, a). Montați-l pe o placă. Tranzistoarele trebuie să fie de joasă frecvență (MP39 - MP42), deoarece tranzistoarele de înaltă frecvență au o tensiune de defalcare foarte scăzută a joncțiunii emițătorului. Condensatoarele electrolitice C1 și C2 - tip K50 - 6, K50 - 3 sau analogii lor importați pentru o tensiune nominală de 10 - 12 V. Rezistențele rezistențelor pot diferi de cele indicate în diagramă cu până la 50%. Este important doar ca valorile rezistențelor de sarcină Rl, R4 și ale rezistențelor de bază R2, R3 să fie cât mai asemănătoare posibil. Pentru alimentare, utilizați o baterie sau o sursă de alimentare Krona. Conectați un miliampermetru (PA) la circuitul colector al oricărui tranzistor pentru un curent de 10 - 15 mA și conectați un voltmetru DC de înaltă rezistență (PU) la secțiunea emițător-colector a aceluiași tranzistor pentru o tensiune de până la la 10 V. După ce ați verificat instalația și mai ales cu atenție polaritatea condensatoarelor electrolitice de comutare, conectați o sursă de alimentare la multivibrator. Ce arată instrumentele de măsură? Miliampermetru - curentul circuitului colector al tranzistorului crește brusc la 8 - 10 mA și apoi scade brusc aproape la zero. Voltmetrul, dimpotrivă, fie scade la aproape zero, fie crește până la tensiunea sursei de alimentare, tensiunea colectorului. Ce indică aceste măsurători? Faptul că tranzistorul acestui braț al multivibratorului funcționează în modul de comutare. Cel mai mare curent de colector și, în același timp, cea mai mică tensiune de pe colector corespund stării deschise, iar cel mai mic curent și cea mai mare tensiune a colectorului corespund stării închise a tranzistorului. Tranzistorul celui de-al doilea braț al multivibratorului funcționează exact în același mod, dar, după cum se spune, cu defazaj de 180° : Când unul dintre tranzistori este deschis, celălalt este închis. Este ușor de verificat acest lucru prin conectarea aceluiași miliampermetru la circuitul colector al tranzistorului celui de-al doilea braț al multivibratorului; săgețile instrumentelor de măsură se vor abate alternativ de la semnele scarii zero. Acum, folosind un ceas cu a doua a doua, numărați de câte ori pe minut tranzistoarele trec de la deschis la închis. De aproximativ 15 - 20 de ori Acesta este numărul de oscilații electrice generate de multivibrator pe minut. Prin urmare, perioada unei oscilații este de 3 - 4 s. În timp ce continuați să monitorizați acul miliampermetrului, încercați să reprezentați grafic aceste fluctuații. Pe axa ordonatelor orizontale se trasează, pe o anumită scară, intervalele de timp în care tranzistorul se află în stările deschis și închis, iar pe axa verticală se grafică curentul de colector corespunzător acestor stări. Veți obține aproximativ același grafic ca cel prezentat în Fig. 2, b.
Asta înseamnă că putem presupune că Multivibratorul generează oscilații electrice dreptunghiulare. În semnalul multivibrator, indiferent de ce ieșire este luată, este posibil să se distingă între ele impulsurile de curent și pauzele. Intervalul de timp de la momentul apariției unui impuls de curent (sau de tensiune) până la momentul apariției următorului impuls de aceeași polaritate se numește de obicei perioada de repetare a impulsului T, iar timpul dintre impulsuri cu o durată de pauză Tn - Multivibratoarele care generează impulsuri a căror durată Tn este egală cu pauzele dintre ele se numesc simetrice. Prin urmare, multivibratorul cu experiență pe care l-ați asamblat este simetric. Înlocuiți condensatorii C1 și C2 cu alți condensatori cu o capacitate de 10 - 15 µF. Multivibratorul a rămas simetric, dar frecvența oscilațiilor pe care le-a generat a crescut de 3 - 4 ori - la 60 - 80 pe minut sau, ceea ce este același, la aproximativ 1 Hz. Săgețile instrumentelor de măsură abia au timp să urmărească modificările curenților și tensiunilor din circuitele tranzistoarelor. Și dacă condensatoarele C1 și C2 sunt înlocuite cu capacități de hârtie de 0,01 - 0,05 μF? Cum se vor comporta acum săgețile instrumentelor de măsură? După ce s-au abătut de la semnele zero ale cântarilor, ei stau nemișcați. Poate că generația a fost întreruptă? Nu! Doar că frecvența de oscilație a multivibratorului a crescut la câteva sute de herți. Acestea sunt vibrații în intervalul de frecvență audio pe care dispozitivele DC nu le mai pot detecta. Acestea pot fi detectate folosind un frecvențămetru sau căști conectate printr-un condensator cu o capacitate de 0,01 - 0,05 μF la oricare dintre ieșirile multivibratorului sau conectându-le direct la circuitul colector al oricărui tranzistor în loc de un rezistor de sarcină. Veți auzi un sunet scăzut pe telefoane. Care este principiul de funcționare al unui multivibrator? Să revenim la diagrama din fig. 2, a. În momentul în care alimentarea este pornită, tranzistoarele ambelor brațe ale multivibratorului se deschid, deoarece tensiunile de polarizare negative sunt aplicate bazelor lor prin rezistențele corespunzătoare R2 și R3. În același timp, condensatorii de cuplare încep să se încarce: C1 - prin joncțiunea emițătorului tranzistorului V2 și rezistenței R1; C2 - prin joncțiunea emițătorului tranzistorului V1 și rezistenței R4. Aceste circuite de încărcare a condensatoarelor, fiind divizoare de tensiune ale sursei de alimentare, creează tensiuni din ce în ce mai negative la bazele tranzistoarelor (față de emițători), având tendința de a deschide din ce în ce mai mult tranzistoarele. Pornirea unui tranzistor face ca tensiunea negativă la colectorul său să scadă, ceea ce face ca tensiunea negativă de la baza celuilalt tranzistor să scadă, dezactivându-l. Acest proces are loc în ambele tranzistoare simultan, dar numai unul dintre ei se închide, pe baza căruia există o tensiune pozitivă mai mare, de exemplu, datorită diferenței de coeficienți de transfer de curent h21e ai rezistențelor și condensatorilor. Al doilea tranzistor rămâne deschis. Dar aceste stări ale tranzistorilor sunt instabile, deoarece procesele electrice din circuitele lor continuă. Să presupunem că la ceva timp după pornirea alimentării, tranzistorul V2 s-a dovedit a fi închis, iar tranzistorul V1 s-a dovedit a fi deschis. Din acest moment, condensatorul C1 începe să se descarce prin tranzistorul deschis V1, a cărui rezistență a secțiunii emițător-colector este scăzută în acest moment, și rezistența R2. Pe măsură ce condensatorul C1 se descarcă, tensiunea pozitivă la baza tranzistorului închis V2 scade. De îndată ce condensatorul este complet descărcat și tensiunea de la baza tranzistorului V2 devine aproape de zero, apare un curent în circuitul colector al acestui tranzistor care se deschide acum, care acționează prin condensatorul C2 pe baza tranzistorului V1 și scade negativul. tensiune pe el. Ca urmare, curentul care trece prin tranzistorul V1 începe să scadă, iar prin tranzistorul V2, dimpotrivă, crește. Acest lucru face ca tranzistorul V1 să se oprească și tranzistorul V2 să se deschidă. Acum condensatorul C2 va începe să se descarce, dar prin tranzistorul deschis V2 și rezistența R3, ceea ce duce în cele din urmă la deschiderea primului și închiderea celui de-al doilea tranzistor etc. Tranzistoarele interacționează tot timpul, determinând multivibratorul să genereze oscilații electrice. Frecvența de oscilație a multivibratorului depinde atât de capacitatea condensatoarelor de cuplare, pe care le-ați verificat deja, cât și de rezistența rezistențelor de bază, pe care o puteți verifica chiar acum. Încercați, de exemplu, să înlocuiți rezistențele de bază R2 și R3 cu rezistențe de mare rezistență. Frecvența de oscilație a multivibratorului va scădea. În schimb, dacă rezistența lor este mai mică, frecvența de oscilație va crește. Un alt experiment: deconectați bornele superioare (conform diagramei) ale rezistențelor R2 și R3 de la conductorul negativ al sursei de alimentare, conectați-le împreună, iar între ele și conductorul negativ, porniți un rezistor variabil cu o rezistență de 30 - 50 kOhm ca reostat. Prin rotirea axei rezistenței variabile, puteți modifica frecvența de oscilație a multivibratoarelor într-un interval destul de larg. Frecvența aproximativă de oscilație a unui multivibrator simetric poate fi calculată folosind următoarea formulă simplificată: F = 700/(RC), unde f este frecvența în herți, R este rezistența rezistențelor de bază în kilo-ohmi, C este capacitatea a condensatoarelor de cuplare în microfarad. Folosind această formulă simplificată, calculați ce oscilații de frecvență a generat multivibratorul dvs. Să revenim la datele inițiale ale rezistențelor și condensatoarelor multivibratorului experimental (conform diagramei din fig. 2, a). Înlocuiți condensatorul C2 cu un condensator cu o capacitate de 2 - 3 μF, conectați un miliampermetru la circuitul colector al tranzistorului V2, urmați-i săgeata și descrieți grafic fluctuațiile curentului generate de multivibrator. Acum curentul din circuitul colector al tranzistorului V2 va apărea în impulsuri mai scurte decât înainte (Fig. 2, c). Durata impulsurilor Th va fi aproximativ de același număr de ori mai mică decât pauzele dintre impulsurile Th, deoarece capacitatea condensatorului C2 a scăzut în comparație cu capacitatea sa anterioară. Acum conectați același miliampermetru (sau similar) la circuitul colector al tranzistorului V1. Ce arată dispozitivul de măsurare? De asemenea impulsuri de curent, dar durata lor este mult mai mare decât pauzele dintre ele (Fig. 2, d). Ce s-a întâmplat? Prin reducerea capacității condensatorului C2, ați rupt simetria brațelor multivibratorului - a devenit asimetric . Prin urmare, vibrațiile generate de acesta au devenit asimetric : în circuitul colector al tranzistorului V1, curentul apare în impulsuri relativ lungi, în circuitul colector al tranzistorului V2 - în impulsuri scurte. Impulsurile scurte de tensiune pot fi eliminate de la Ieșirea 1 a unui astfel de multivibrator, iar impulsurile lungi de tensiune pot fi eliminate de la Ieșirea 2. Schimbați temporar condensatoarele C1 și C2. Acum impulsurile scurte de tensiune vor fi la Ieșirea 1, iar cele lungi la Ieșirea 2. Numărați (pe un ceas cu acul secund) câte impulsuri electrice pe minut generează această versiune a multivibratorului. Aproximativ 80. Măriți capacitatea condensatorului C1 prin conectarea unui al doilea condensator electrolitic cu o capacitate de 20 - 30 μF în paralel cu acesta. Frecvența de repetare a pulsului va scădea. Ce se întâmplă dacă, dimpotrivă, capacitatea acestui condensator este redusă? Frecvența de repetare a pulsului ar trebui să crească. Există, totuși, o altă modalitate de a regla rata de repetare a impulsului - prin schimbarea rezistenței rezistorului R2: cu o scădere a rezistenței acestui rezistor (dar nu mai puțin de 3 - 5 kOhm, altfel tranzistorul V2 va fi deschis tot timpul iar procesul de auto-oscilare va fi perturbat), frecvența de repetare a pulsului ar trebui să crească, iar odată cu creșterea rezistenței sale, dimpotrivă, scade. Verificați empiric - este adevărat? Selectați un rezistor de o astfel de valoare încât numărul de impulsuri pe minut să fie exact 60. Acul miliampermetrului va oscila la o frecvență de 1 Hz. Multivibratorul în acest caz va deveni ca un mecanism de ceas electronic care numără secundele.
Multivibrator în așteptare
Un astfel de multivibrator generează impulsuri de curent (sau tensiune) atunci când semnalele de declanșare sunt aplicate la intrarea sa de la o altă sursă, de exemplu, de la un multivibrator auto-oscilant. Pentru a transforma multivibratorul auto-oscilant, cu care ați efectuat deja experimente în această lecție (conform diagramei din Fig. 2a), într-un multivibrator în așteptare, trebuie să faceți următoarele: îndepărtați condensatorul C2 și conectați în schimb un rezistență între colectorul tranzistorului V2 și baza tranzistorului V1 (în Fig. 3 - R3) cu o rezistență de 10 - 15 kOhm; între baza tranzistorului V1 și conductorul împământat, conectați un element conectat în serie 332 (G1 sau altă sursă de tensiune constantă) și un rezistor cu o rezistență de 4,7 - 5,1 kOhm (R5), dar astfel încât polul pozitiv al elementului este conectat la bază (prin R5); Conectați un condensator (în Fig. 3 - C2) cu o capacitate de 1 - 5 mii pF la circuitul de bază al tranzistorului V1, a cărui ieșire a doua va acționa ca contact pentru semnalul de control de intrare. Starea inițială a tranzistorului V1 a unui astfel de multivibrator este închisă, tranzistorul V2 este deschis. Verificați - este adevărat? Tensiunea de pe colectorul tranzistorului închis ar trebui să fie apropiată de tensiunea sursei de alimentare, iar pe colectorul tranzistorului deschis nu trebuie să depășească 0,2 - 0,3 V. Apoi, porniți un miliampermetru cu un curent de 10 - 15 mA. în circuitul colector al tranzistorului V1 și, observând săgeata acestuia , conectați între contactul Uin și conductorul împământat, literalmente pentru o clipă, unul sau două elemente 332 conectate în serie (în diagrama GB1) sau o baterie 3336L. Doar nu-l confunda: polul negativ al acestui semnal electric extern trebuie conectat la contactul Uin. În acest caz, acul miliampermetrului ar trebui să devieze imediat la valoarea celui mai mare curent din circuitul colector al tranzistorului, să înghețe pentru un timp și apoi să revină la poziția inițială pentru a aștepta următorul semnal. Repetați acest experiment de mai multe ori. Cu fiecare semnal, miliampermetrul va arăta că curentul de colector al tranzistorului V1 crește instantaneu la 8 - 10 mA și, după un timp, scade instantaneu la aproape zero. Acestea sunt impulsuri unice de curent generate de un multivibrator. Și dacă păstrați bateria GB1 conectată la terminalul Uin mai mult timp. Același lucru se va întâmpla ca în experimentele anterioare - la ieșirea multivibratorului va apărea un singur impuls.
Și încă un experiment: atingeți borna de bază a tranzistorului V1 cu un obiect metalic luat în mână. Poate că în acest caz, multivibratorul în așteptare va funcționa - de la încărcarea electrostatică a corpului tău. Repetați aceleași experimente, dar conectând miliampermetrul la circuitul colector al tranzistorului V2. Când se aplică un semnal de control, curentul de colector al acestui tranzistor ar trebui să scadă brusc până la aproape zero și apoi să crească la fel de brusc la valoarea curentului tranzistorului deschis. Acesta este și un impuls de curent, dar de polaritate negativă. Care este principiul de funcționare al unui multivibrator în așteptare? Într-un astfel de multivibrator, legătura dintre colectorul tranzistorului V2 și baza tranzistorului V1 nu este capacitivă, ca într-unul auto-oscilant, ci rezistivă - prin rezistența R3. O tensiune de polarizare negativă care o deschide este furnizată la baza tranzistorului V2 prin rezistorul R2. Tranzistorul V1 este închis în mod fiabil de tensiunea pozitivă a elementului G1 la baza sa. Această stare a tranzistorilor este foarte stabilă. Ele pot rămâne în această stare pentru orice perioadă de timp. Dar la baza tranzistorului V1 a apărut un impuls de tensiune cu polaritate negativă. Din acest moment, tranzistoarele intră într-o stare instabilă. Sub influența semnalului de intrare, tranzistorul V1 se deschide, iar tensiunea în schimbare pe colectorul său prin condensatorul C1 închide tranzistorul V2. Tranzistoarele rămân în această stare până când condensatorul C1 este descărcat (prin rezistorul R2 și tranzistorul deschis V1, a cărui rezistență este scăzută în acest moment). De îndată ce condensatorul este descărcat, tranzistorul V2 se va deschide imediat, iar tranzistorul V1 se va închide. Din acest moment, multivibratorul este din nou în modul de așteptare original, stabil. Prin urmare, un multivibrator în așteptare are o stare stabilă și una instabilă . În timpul unei stări instabile, generează una puls pătrat curent (tensiune), a cărui durată depinde de capacitatea condensatorului C1. Cu cât capacitatea acestui condensator este mai mare, cu atât durata impulsului este mai mare. Deci, de exemplu, cu o capacitate a condensatorului de 50 µF, multivibratorul generează un impuls de curent care durează aproximativ 1,5 s, iar cu un condensator cu o capacitate de 150 µF - de trei ori mai mult. Prin condensatori suplimentari, impulsurile de tensiune pozitive pot fi eliminate de la ieșirea 1, iar cele negative de la ieșirea 2. Numai cu un impuls de tensiune negativ aplicat la baza tranzistorului V1 multivibratorul poate fi scos din modul standby? Nu, nu numai. Acest lucru se poate face și prin aplicarea unui impuls de tensiune cu polaritate pozitivă, dar la baza tranzistorului V2. Deci, tot ce trebuie să faceți este să verificați experimental modul în care capacitatea condensatorului C1 afectează durata impulsurilor și capacitatea de a controla multivibratorul de așteptare cu impulsuri de tensiune pozitivă. Cum poți folosi practic un multivibrator standby? Diferit. De exemplu, pentru a converti tensiunea sinusoidală în impulsuri dreptunghiulare de tensiune (sau curent) cu aceeași frecvență sau pentru a porni un alt dispozitiv pentru o perioadă de timp prin aplicarea unui semnal electric pe termen scurt la intrarea unui multivibrator în așteptare. Cum altfel? Gândi!
Multivibrator în generatoare și întrerupătoare electronice
Apel electronic. Un multivibrator poate fi folosit pentru un sonerie de apartament, inlocuind unul electric obisnuit. Poate fi asamblat conform diagramei prezentate în (Fig. 4). Tranzistoarele V1 și V2 funcționează într-un multivibrator simetric, generând oscilații cu o frecvență de aproximativ 1000 Hz, iar tranzistorul V3 funcționează într-un amplificator de putere pentru aceste oscilații. Vibrațiile amplificate sunt convertite de capul dinamic B1 în vibrații sonore. Dacă utilizați un difuzor de abonat pentru a efectua un apel, conectând înfășurarea primară a transformatorului său de tranziție la circuitul colector al tranzistorului V3, carcasa acestuia va găzdui toate componentele electronice de sonerie montate pe placă. Bateria va fi de asemenea amplasată acolo.
Un sonerie electronică poate fi instalată pe coridor și conectată cu două fire la butonul S1. Când apăsați butonul, sunetul va apărea în capul dinamic. Deoarece alimentarea dispozitivului este furnizată numai în timpul semnalelor de apel, două baterii 3336L conectate în serie sau „Krona” vor dura câteva luni de funcționare. Setați tonul sonor dorit prin înlocuirea condensatoarelor C1 și C2 cu condensatoare de alte capacități. Un multivibrator asamblat conform aceluiași circuit poate fi folosit pentru a studia și a se antrena în ascultarea alfabetului telegrafic - codul Morse. În acest caz, trebuie doar să înlocuiți butonul cu o cheie telegrafică.
Comutator electronic. Acest dispozitiv, a cărui diagramă este prezentată în (Fig. 5), poate fi folosit pentru a comuta două ghirlande de brad de Crăciun alimentate de o rețea de curent alternativ. Comutatorul electronic în sine poate fi alimentat de la două baterii 3336L conectate în serie, sau de la un redresor care ar furniza o tensiune constantă de 9 - 12 V la ieșire.
Circuitul comutatorului este foarte asemănător cu circuitul soneriei electronice. Dar capacitățile condensatoarelor C1 și C2 ale comutatorului sunt de multe ori mai mari decât capacitățile condensatoarelor similare. Multivibratorul comutator, în care funcționează tranzistoarele V1 și V2, generează oscilații cu o frecvență de aproximativ 0,4 Hz, iar sarcina amplificatorului său de putere (tranzistorul V3) este înfășurarea releului electromagnetic K1. Releul are o pereche de plăci de contact care funcționează pentru comutare. Potrivit, de exemplu, este un releu RES-10 (pașaport RS4.524.302) sau un alt releu electromagnetic care funcționează în mod fiabil de la o tensiune de 6 - 8 V la un curent de 20 - 50 mA. Când alimentarea este pornită, tranzistoarele V1 și V2 ale multivibratorului se deschid și se închid alternativ, generând semnale de unde pătrate. Când tranzistorul V2 este pornit, o tensiune de alimentare negativă este aplicată prin rezistorul R4 și acest tranzistor la baza tranzistorului V3, conducându-l în saturație. În acest caz, rezistența secțiunii emițător-colector a tranzistorului V3 scade la câțiva ohmi și aproape întreaga tensiune a sursei de alimentare este aplicată înfășurării releului K1 - releul este declanșat și contactele sale conectează una dintre ghirlande la rețeaua. Când tranzistorul V2 este închis, circuitul de alimentare la baza tranzistorului V3 este întrerupt și, de asemenea, nu trece curent prin înfășurarea releului. În acest moment, releul eliberează ancora și contactele acesteia, comutând, conectează a doua ghirlandă de brad de Crăciun la rețea. Dacă doriți să schimbați timpul de comutare al ghirlandelor, înlocuiți condensatoarele C1 și C2 cu condensatoare de alte capacități. Lăsați datele pentru rezistențele R2 și R3 la fel, altfel modul de funcționare DC al tranzistoarelor va fi perturbat. Un amplificator de putere similar cu amplificatorul de pe tranzistorul V3 poate fi de asemenea inclus în circuitul emițător al tranzistorului V1 al multivibratorului. În acest caz, releele electromagnetice (inclusiv cele de casă) pot să nu aibă grupuri de contacte de comutare, dar în mod normal deschise sau normal închise. Contactele releului unuia dintre brațele multivibratorului vor închide și deschide periodic circuitul de alimentare al unei ghirlande, iar contactele releului celuilalt braț al multivibratorului vor deschide periodic circuitul de alimentare al celei de-a doua ghirlande. Comutatorul electronic poate fi montat pe o placă din getinax sau alt material izolator și, împreună cu bateria, așezat într-o cutie de placaj. În timpul funcționării, întrerupătorul consumă un curent de cel mult 30 mA, astfel încât energia a două baterii 3336L sau Krona este suficientă pentru întreaga vacanță de Anul Nou. Un comutator similar poate fi folosit în alte scopuri. De exemplu, pentru iluminarea măștilor și a atracțiilor. Imaginați-vă o figurină a eroului basmului „Puss in Boots” tăiată din placaj și pictată. În spatele ochilor transparenți sunt becuri de la o lanternă, comutate de un întrerupător electronic, iar pe figură în sine există un buton. De îndată ce apăsați butonul, pisica va începe imediat să vă facă cu ochiul. Nu se poate folosi un comutator pentru a electriza unele modele, precum modelul far? În acest caz, în circuitul colector al tranzistorului amplificatorului de putere, în locul unui releu electromagnetic, puteți include un bec cu incandescență de dimensiuni mici, proiectat pentru un curent de filament mic, care va imita fulgerele unui far. Dacă un astfel de comutator este completat cu un comutator basculant, cu ajutorul căruia două astfel de becuri pot fi pornite alternativ în circuitul colector al tranzistorului de ieșire, atunci poate deveni un indicator de direcție pentru bicicleta ta.
Metronom- acesta este un fel de ceas care vă permite să numărați perioade egale de timp folosind semnale sonore cu o precizie de fracțiuni de secundă. Astfel de dispozitive sunt folosite, de exemplu, pentru a dezvolta simțul tactului atunci când se preda alfabetizarea muzicală, în timpul primei instruiri în transmiterea semnalelor folosind alfabetul telegrafic. Puteți vedea o diagramă a unuia dintre aceste dispozitive în (Fig. 6).
Acesta este, de asemenea, un multivibrator, dar asimetric. Acest multivibrator folosește tranzistori de diferite structuri: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Acest lucru a făcut posibilă reducerea numărului total de piese ale multivibratorului. Principiul funcționării sale rămâne același - generarea are loc datorită feedback-ului pozitiv între ieșirea și intrarea unui amplificator 3CH în două trepte; comunicarea se realizează prin condensatorul electrolitic C1. Sarcina multivibratorului este un cap dinamic B1 de dimensiuni mici, cu o bobină vocală cu o rezistență de 4 - 10 ohmi, de exemplu 0,1GD - 6, 1GD - 8 (sau o capsulă telefonică), care creează sunete similare cu clicurile în timpul impulsuri de curent de scurtă durată. Rata de repetare a impulsurilor poate fi ajustată prin rezistența variabilă R1 de la aproximativ 20 până la 300 de impulsuri pe minut. Rezistorul R2 limitează curentul de bază al primului tranzistor atunci când glisorul rezistorului R1 se află în poziția cea mai joasă (în funcție de circuit), corespunzătoare frecvenței celei mai mari a oscilațiilor generate. Metronomul poate fi alimentat de o baterie 3336L sau trei celule 332 conectate în serie. Curentul pe care îl consumă de la baterie nu depășește 10 mA. Rezistorul variabil R1 trebuie să aibă o scară calibrată conform unui metronom mecanic. Folosind-o, prin simpla rotire a butonului de rezistență, puteți seta frecvența dorită a semnalelor sonore ale metronomului.
Munca practica
Ca lucrare practică, vă sfătuiesc să asamblați circuitele multivibratoare prezentate în desenele lecției, ceea ce vă va ajuta să înțelegeți principiul de funcționare al multivibratorului. În continuare, îmi propun să asamblam un „Simulator Electronic Nightingale” foarte interesant și util, bazat pe multivibratoare, care poate fi folosit ca sonerie. Circuitul este foarte simplu, fiabil și funcționează imediat dacă nu există erori în instalarea și utilizarea elementelor radio care pot fi reparate. O folosesc ca sonerie de 18 ani, până astăzi. Nu este greu de ghicit că l-am colectat când, ca tine, eram un radioamator începător.
În acest articol vom vorbi despre multivibrator, cum funcționează, cum se conectează o sarcină la multivibrator și calculul unui multivibrator simetric cu tranzistor.
Multivibrator este un generator de impulsuri dreptunghiular simplu care funcționează în modul auto-oscilator. Pentru a-l utiliza, aveți nevoie doar de alimentare de la o baterie sau altă sursă de alimentare. Să luăm în considerare cel mai simplu multivibrator simetric folosind tranzistori. Diagrama sa este prezentată în figură. Multivibratorul poate fi mai complicat în funcție de funcțiile necesare îndeplinite, dar toate elementele prezentate în figură sunt obligatorii, fără ele multivibratorul nu va funcționa.
Funcționarea unui multivibrator simetric se bazează pe procesele de încărcare-descărcare ale condensatoarelor, care împreună cu rezistențele formează circuite RC.
Am scris mai devreme despre cum funcționează circuitele RC în articolul meu Condensator, pe care îl puteți citi pe site-ul meu. Pe Internet, dacă găsiți material despre un multivibrator simetric, acesta este prezentat pe scurt și nu înțeles. Această împrejurare nu permite radioamatorilor începători să înțeleagă nimic, ci doar îi ajută pe inginerii electronici experimentați să-și amintească ceva. La cererea unuia dintre vizitatorii site-ului meu, am decis să elimin acest decalaj.
Cum funcționează un multivibrator?
În momentul inițial al alimentării, condensatoarele C1 și C2 sunt descărcate, astfel încât rezistența lor de curent este scăzută. Rezistența scăzută a condensatoarelor duce la deschiderea „rapidă” a tranzistorilor cauzată de fluxul de curent:
— VT2 de-a lungul traseului (indicat cu roșu): „+ alimentare > rezistență R1 > rezistență scăzută a C1 descărcat > joncțiune bază-emițător VT2 > — alimentare”;
— VT1 de-a lungul traseului (indicat cu albastru): „+ sursă de alimentare > rezistor R4 > rezistență scăzută a C2 descărcat > joncțiune bază-emițător VT1 > — sursă de alimentare.”
Acesta este modul de funcționare „instabil” al multivibratorului. Durează foarte puțin, determinat doar de viteza tranzistoarelor. Și nu există doi tranzistori care să fie absolut identici ca parametri. Tranzistorul care se deschide mai repede va rămâne deschis – „câștigătorul”. Să presupunem că în diagrama noastră se dovedește a fi VT2. Apoi, prin rezistența scăzută a condensatorului descărcat C2 și rezistența scăzută a joncțiunii colector-emițător VT2, baza tranzistorului VT1 va fi scurtcircuitată la emițătorul VT1. Ca rezultat, tranzistorul VT1 va fi forțat să se închidă - „deveniți învins”.
Deoarece tranzistorul VT1 este închis, de-a lungul căii are loc o încărcare „rapidă” a condensatorului C1: „+ sursa de alimentare > rezistența R1 > rezistența scăzută a C1 descărcat > joncțiunea bază-emițător VT2 > — sursa de alimentare.” Această încărcare are loc aproape până la tensiunea sursei de alimentare.
În același timp, condensatorul C2 este încărcat cu un curent de polaritate inversă de-a lungul căii: „+ sursă de alimentare > rezistor R3 > rezistență scăzută a C2 descărcat > joncțiune colector-emițător VT2 > — sursă de alimentare.” Durata de încărcare este determinată de evaluările R3 și C2. Ele determină momentul în care VT1 este în stare închisă.
Când condensatorul C2 este încărcat la o tensiune aproximativ egală cu tensiunea de 0,7-1,0 volți, rezistența acestuia va crește și tranzistorul VT1 se va deschide cu tensiunea aplicată de-a lungul traseului: „+ alimentare > rezistența R3 > joncțiunea bază-emițător VT1 > - alimentare electrică." În acest caz, tensiunea condensatorului încărcat C1, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT1, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT2 cu polaritate inversă. Ca urmare, VT2 se va închide și curentul care a trecut anterior prin joncțiunea colector-emițător deschis VT2 va curge prin circuit: „+ alimentare > rezistență R4 > rezistență scăzută C2 > joncțiune bază-emițător VT1 > — sursă de alimentare. ” Acest circuit va reîncărca rapid condensatorul C2. Din acest moment, începe modul de autogenerare „în stare stabilă”.
Funcționarea unui multivibrator simetric în modul de generare „în stare stabilă”.
Începe prima jumătate de ciclu de funcționare (oscilație) a multivibratorului.
Când tranzistorul VT1 este deschis și VT2 este închis, așa cum tocmai am scris, condensatorul C2 este reîncărcat rapid (de la o tensiune de 0,7...1,0 volți de o polaritate, la tensiunea sursei de alimentare de polaritate opusă) de-a lungul circuitului : „+ alimentare > rezistență R4 > rezistență scăzută C2 > joncțiune bază-emițător VT1 > - alimentare.” În plus, condensatorul C1 este reîncărcat lent (de la tensiunea sursei de alimentare cu o polaritate la o tensiune de 0,7...1,0 volți de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „+ sursă de alimentare > rezistor R2 > placa dreaptă C1 > placa stângă. C1 > joncțiunea colector-emițător a tranzistorului VT1 > - - sursă de alimentare.”
Când, ca urmare a reîncărcării C1, tensiunea de la baza VT2 atinge o valoare de +0,6 volți în raport cu emițătorul lui VT2, tranzistorul se va deschide. Prin urmare, tensiunea condensatorului încărcat C2, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT2, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT1 cu polaritate inversă. VT1 se va închide.
Începe a doua jumătate de ciclu de funcționare (oscilație) a multivibratorului.
Când tranzistorul VT2 este deschis și VT1 este închis, condensatorul C1 este reîncărcat rapid (de la o tensiune de 0,7...1,0 volți de o polaritate, la tensiunea sursei de alimentare de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „+ alimentare > rezistența R1 > rezistență scăzută C1 > joncțiunea emițătorului de bază VT2 > - sursă de alimentare.” În plus, condensatorul C2 este reîncărcat lent (de la tensiunea de alimentare cu o polaritate, la o tensiune de 0,7...1,0 volți de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „placa dreaptă a C2 > joncțiunea colector-emițător a tranzistorului VT2 > - alimentare > + sursă de alimentare > rezistență R3 > placa stângă C2". Când tensiunea de la baza VT1 atinge +0,6 volți în raport cu emițătorul VT1, tranzistorul se va deschide. Prin urmare, tensiunea condensatorului încărcat C1, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT1, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT2 cu polaritate inversă. VT2 se va închide. În acest moment, a doua jumătate de ciclu al oscilației multivibratorului se termină și prima jumătate de ciclu începe din nou.
Procesul se repetă până când multivibratorul este deconectat de la sursa de alimentare.
Metode pentru conectarea unei sarcini la un multivibrator simetric
Impulsurile dreptunghiulare sunt îndepărtate din două puncte ale unui multivibrator simetric– colectoare de tranzistori. Când există un potențial „înalt” pe un colector, atunci există un potențial „scăzut” pe celălalt colector (este absent) și invers - când există un potențial „scăzut” la o ieșire, atunci există un potenţial „înalt” pe de altă parte. Acest lucru este arătat clar în graficul de timp de mai jos.
Sarcina multivibratorului trebuie conectată în paralel cu unul dintre rezistențele colectorului, dar în niciun caz în paralel cu joncțiunea tranzistorului colector-emițător. Nu puteți ocoli tranzistorul cu o sarcină. Dacă această condiție nu este îndeplinită, atunci cel puțin durata impulsurilor se va schimba, iar la maximum multivibratorul nu va funcționa. Figura de mai jos arată cum să conectați corect sarcina și cum să nu o faceți.
Pentru ca sarcina să nu afecteze multivibratorul în sine, acesta trebuie să aibă o rezistență de intrare suficientă. În acest scop, se folosesc de obicei etaje de tranzistor tampon.
Exemplul arată conectarea unui cap dinamic cu impedanță scăzută la un multivibrator. Un rezistor suplimentar crește rezistența de intrare a etapei tampon și, prin urmare, elimină influența etajului tampon asupra tranzistorului multivibrator. Valoarea sa nu trebuie să fie mai mică de 10 ori valoarea rezistenței colectorului. Conectarea a două tranzistoare într-un circuit „tranzistor compozit” crește semnificativ curentul de ieșire. În acest caz, este corect să conectați circuitul bază-emițător al etapei tampon în paralel cu rezistorul colector al multivibratorului și nu în paralel cu joncțiunea colector-emițător a tranzistorului multivibrator.
Pentru conectarea unui cap dinamic de înaltă impedanță la un multivibrator nu este necesară o etapă tampon. Capul este conectat în locul unuia dintre rezistențele colectorului. Singura condiție care trebuie îndeplinită este ca curentul care circulă prin capul dinamic să nu depășească curentul maxim de colector al tranzistorului.
Dacă doriți să conectați LED-uri obișnuite la multivibrator– pentru a face o „lumină intermitentă”, atunci nu sunt necesare cascade tampon pentru aceasta. Ele pot fi conectate în serie cu rezistențe colectoare. Acest lucru se datorează faptului că curentul LED-ului este mic, iar căderea de tensiune pe el în timpul funcționării nu este mai mare de un volt. Prin urmare, nu au niciun efect asupra funcționării multivibratorului. Adevărat, acest lucru nu se aplică LED-urilor super-luminoase, pentru care curentul de funcționare este mai mare și căderea de tensiune poate fi de la 3,5 la 10 volți. Dar, în acest caz, există o cale de ieșire - creșteți tensiunea de alimentare și utilizați tranzistori cu putere mare, oferind suficient curent de colector.
Vă rugăm să rețineți că condensatoarele de oxid (electrolitice) sunt conectate cu pozitivele lor la colectorii tranzistorilor. Acest lucru se datorează faptului că, pe bazele tranzistoarelor bipolare, tensiunea nu crește peste 0,7 volți față de emițător, iar în cazul nostru emițătorii sunt minusul sursei de alimentare. Dar la colectorii tranzistorilor, tensiunea se schimbă aproape de la zero la tensiunea sursei de alimentare. Condensatorii de oxid nu își pot îndeplini funcția atunci când sunt conectați cu polaritate inversă. Desigur, dacă utilizați tranzistori cu o structură diferită (nu N-P-N, ci structuri P-N-P), atunci, pe lângă schimbarea polarității sursei de alimentare, trebuie să transformați LED-urile cu catozii „în sus în circuit” și condensatorii. cu plusurile la bazele tranzistoarelor.
Să ne dăm seama acum Ce parametri ai elementelor multivibratorului determină curenții de ieșire și frecvența de generare a multivibratorului?
Ce afectează valorile rezistențelor colectoare? Am văzut în unele articole mediocre de pe Internet că valorile rezistențelor colectoare nu afectează în mod semnificativ frecvența multivibratorului. Toate acestea sunt o prostie totală! Dacă multivibratorul este calculat corect, o abatere a valorilor acestor rezistențe de mai mult de cinci ori față de valoarea calculată nu va modifica frecvența multivibratorului. Principalul lucru este că rezistența lor este mai mică decât rezistența de bază, deoarece rezistențele colectoare asigură încărcarea rapidă a condensatoarelor. Dar, pe de altă parte, valorile rezistențelor colectoare sunt principalele pentru calcularea consumului de energie de la sursa de alimentare, a cărui valoare nu trebuie să depășească puterea tranzistoarelor. Dacă te uiți la el, dacă sunt conectate corect, nici măcar nu au un efect direct asupra puterii de ieșire a multivibratorului. Dar durata dintre comutări (frecvența multivibratorului) este determinată de reîncărcarea „lentă” a condensatoarelor. Timpul de reîncărcare este determinat de valorile nominale ale circuitelor RC - rezistențe de bază și condensatoare (R2C1 și R3C2).
Un multivibrator, deși este numit simetric, acesta se referă doar la circuitele construcției sale și poate produce atât impulsuri de ieșire simetrice, cât și asimetrice în durată. Durata impulsului (nivel înalt) pe colectorul VT1 este determinată de valorile lui R3 și C2, iar durata impulsului (nivel înalt) pe colectorul VT2 este determinată de valorile lui R2 și C1.
Durata reîncărcării condensatoarelor este determinată de o formulă simplă, unde Tau– durata pulsului în secunde, R- rezistența rezistenței în ohmi, CU– capacitatea condensatorului în Farads:
Astfel, dacă nu ați uitat deja ce a fost scris în acest articol cu câteva paragrafe mai devreme:
Dacă există egalitate R2=R3Și C1=C2, la ieșirile multivibratorului va exista un „meandru” - impulsuri dreptunghiulare cu o durată egală cu pauzele dintre impulsuri, pe care le vedeți în figură.
Perioada completă de oscilație a multivibratorului este T egal cu suma duratelor pulsului și pauzei:
Frecvența de oscilație F(Hz) raportat la perioada T(sec) prin raportul:
De regulă, dacă există calcule ale circuitelor radio pe Internet, acestea sunt slabe. De aceea Să calculăm elementele unui multivibrator simetric folosind exemplul .
Ca orice trepte de tranzistor, calculul trebuie efectuat de la sfârșit - ieșire. Și la ieșire avem o etapă tampon, apoi există rezistențe de colector. Rezistoarele colectoare R1 și R4 îndeplinesc funcția de încărcare a tranzistoarelor. Rezistoarele colectoare nu au niciun efect asupra frecvenței de generare. Acestea sunt calculate pe baza parametrilor tranzistorilor selectați. Astfel, mai întâi calculăm rezistențele colectoarelor, apoi rezistențele de bază, apoi condensatoarele și apoi treapta tampon.
Procedură și exemplu de calcul al unui multivibrator simetric cu tranzistor
Date inițiale:
Tensiunea de alimentare Ui.p. = 12 V.
Frecvența multivibratorului necesară F = 0,2 Hz (T = 5 secunde), iar durata pulsului este egală cu 1 (o secundă.
Un bec incandescent pentru mașină este folosit ca încărcătură. 12 volți, 15 wați.
După cum ați ghicit, vom calcula o „lumină intermitentă” care va clipi o dată la cinci secunde, iar durata strălucirii va fi de 1 secundă.
Selectarea tranzistorilor pentru multivibrator. De exemplu, avem cele mai comune tranzistoare din vremea sovietică KT315G.
Pentru ei: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.
Tranzistoarele pentru etapa tampon sunt selectate pe baza curentului de sarcină.
Pentru a nu descrie diagrama de două ori, am semnat deja valorile elementelor de pe diagramă. Calculul acestora este prezentat în continuare în Decizie.
Soluţie:
1. În primul rând, trebuie să înțelegeți că operarea unui tranzistor la curenți mari în modul de comutare este mai sigură pentru tranzistorul în sine decât operarea în modul de amplificare. Prin urmare, nu este nevoie să se calculeze puterea pentru starea de tranziție în momentele de trecere a unui semnal alternativ prin punctul de funcționare „B” al modului static al tranzistorului - trecerea de la starea deschisă la starea închisă și înapoi. . Pentru circuitele cu impulsuri construite pe tranzistoare bipolare, puterea este de obicei calculată pentru tranzistoarele în stare deschisă.
În primul rând, determinăm puterea maximă de disipare a tranzistorilor, care ar trebui să fie cu 20 la sută mai mică (factor 0,8) decât puterea maximă a tranzistorului indicată în cartea de referință. Dar de ce trebuie să conducem multivibratorul în cadrul rigid al curenților mari? Și chiar și cu o putere crescută, consumul de energie de la sursa de alimentare va fi mare, dar va fi puțin beneficiu. Prin urmare, după ce am determinat puterea maximă de disipare a tranzistorilor, o vom reduce de 3 ori. O reducere suplimentară a disipării puterii este nedorită deoarece funcționarea unui multivibrator bazat pe tranzistori bipolari în modul de curent scăzut este un fenomen „instabil”. Dacă sursa de alimentare este utilizată nu numai pentru multivibrator sau nu este complet stabilă, frecvența multivibratorului va „pluti”.
Determinăm puterea maximă de disipare: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Determinăm puterea disipată nominală: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW
2. Determinaţi curentul colectorului în stare deschisă: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Să-l luăm ca curent maxim al colectorului.
3. Să găsim valoarea rezistenței și puterii sarcinii colectorului: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm
Selectăm rezistențe din gama nominală existentă care sunt cât mai apropiate de 3,6 kOhm. Seria nominală de rezistențe are o valoare nominală de 3,6 kOhm, așa că mai întâi calculăm valoarea rezistențelor colectoare R1 și R4 ale multivibratorului: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Puterea rezistențelor colectoare R1 și R4 este egală cu puterea nominală disipată a tranzistoarelor Pras.nom. = 40 mW. Folosim rezistențe cu o putere ce depășește pras.nom specificat. - tip MLT-0.125.
4. Să trecem la calcularea rezistențelor de bază R2 și R3. Evaluarea lor este determinată pe baza câștigului tranzistorilor h21. În același timp, pentru o funcționare fiabilă a multivibratorului, valoarea rezistenței trebuie să fie în intervalul: de 5 ori mai mare decât rezistența rezistențelor colectoare și mai mică decât produsul Rк * h21 Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm și Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Astfel, valorile rezistenței Rb (R2 și R3) pot fi în intervalul 18...180 kOhm. Mai întâi selectați valoarea medie = 100 kOhm. Dar nu este definitiv, deoarece trebuie să furnizăm frecvența necesară a multivibratorului și, așa cum am scris mai devreme, frecvența multivibratorului depinde direct de rezistențele de bază R2 și R3, precum și de capacitatea condensatoarelor.
5. Calculați capacitățile condensatoarelor C1 și C2 și, dacă este necesar, recalculați valorile lui R2 și R3.
Valorile capacității condensatorului C1 și rezistența rezistenței R2 determină durata impulsului de ieșire pe colectorul VT2. În timpul acestui impuls, becul nostru ar trebui să se aprindă. Și în condiția, durata pulsului a fost setată la 1 secundă.
Să determinăm capacitatea condensatorului: C1 = 1 sec / 100 kOhm = 10 µF
Un condensator cu o capacitate de 10 μF este inclus în domeniul nominal, așa că ni se potrivește.
Valorile capacității condensatorului C2 și rezistența rezistenței R3 determină durata impulsului de ieșire pe colectorul VT1. În timpul acestui puls, există o „pauză” pe colectorul VT2 și becul nostru nu ar trebui să se aprindă. Și în stare, a fost specificată o perioadă completă de 5 secunde cu o durată a pulsului de 1 secundă. Prin urmare, durata pauzei este de 5 secunde – 1 secundă = 4 secunde.
După ce am transformat formula duratei de reîncărcare, noi Să determinăm capacitatea condensatorului: C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 µF
Un condensator cu o capacitate de 40 µF nu este inclus în domeniul nominal, deci nu ni se potrivește, iar condensatorul cu o capacitate de 47 µF îl vom lua cât mai aproape de acesta. Dar, după cum înțelegeți, se va schimba și timpul de „pauză”. Pentru a preveni acest lucru, noi Să recalculăm rezistența rezistorului R3 pe baza duratei pauzei și a capacității condensatorului C2: R3 = 4 sec / 47 uF = 85 kOhm
Conform seriei nominale, cea mai apropiată valoare a rezistenței rezistenței este de 82 kOhm.
Deci, am obținut valorile elementelor multivibratoare:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Calculați valoarea rezistenței R5 a etapei tampon.
Pentru a elimina influența asupra multivibratorului, rezistența rezistorului de limitare suplimentar R5 este selectată să fie de cel puțin 2 ori mai mare decât rezistența rezistorului colector R4 (și în unele cazuri mai mult). Rezistența sa, împreună cu rezistența joncțiunilor emițător-bază VT3 și VT4, în acest caz nu vor afecta parametrii multivibratorului.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Conform seriei nominale, cel mai apropiat rezistor este de 7,5 kOhm.
Cu o valoare a rezistenței R5 = 7,5 kOhm, curentul de control al etapei tampon va fi egal cu:
Icontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1.2v) / 7.5 kOhm = 1.44 mA
În plus, așa cum am scris mai devreme, capacitatea de încărcare a colectorului tranzistoarelor multivibratoare nu afectează frecvența acestuia, așa că dacă nu aveți un astfel de rezistor, îl puteți înlocui cu un alt rating „închis” (5 ... 9 kOhm). ). Este mai bine dacă aceasta este în direcția scăderii, astfel încât să nu existe o scădere a curentului de control în stadiul tampon. Dar rețineți că rezistorul suplimentar este o sarcină suplimentară pentru tranzistorul VT2 al multivibratorului, astfel încât curentul care curge prin acest rezistor se adună la curentul rezistorului colector R4 și este o sarcină pentru tranzistorul VT2: Itotal = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Sarcina totală pe colectorul tranzistorului VT2 este în limite normale. Dacă depășește curentul maxim al colectorului specificat în cartea de referință și înmulțit cu un factor de 0,8, creșteți rezistența R4 până când curentul de sarcină este suficient de redus sau utilizați un tranzistor mai puternic.
7. Trebuie să furnizăm curent becului Iн = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A
Dar curentul de control al etapei tampon este de 1,44 mA. Curentul multivibratorului trebuie crescut cu o valoare egală cu raportul:
În / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 ori.
Cum să o facă? Pentru o creștere semnificativă a curentului de ieșire utilizați cascade de tranzistori construite conform circuitului „tranzistor compozit”. Primul tranzistor este de obicei de mică putere (vom folosi KT361G), are cel mai mare câștig, iar al doilea trebuie să furnizeze suficient curent de sarcină (să luăm KT814B, nu mai puțin obișnuit). Apoi se înmulțesc coeficienții lor de transmisie h21. Deci, pentru tranzistorul KT361G h21>50, iar pentru tranzistorul KT814B h21=40. Și coeficientul total de transmisie al acestor tranzistori conectați conform circuitului „tranzistor compozit”: h21 = 50 * 40 = 2000. Această cifră este mai mare de 870, așa că acești tranzistori sunt destul de suficiente pentru a controla un bec.
Ei bine, asta-i tot!
Circuite radio pentru radioamatori începători
În acest articol vă prezentăm mai multe dispozitive bazate pe un singur circuit - un multivibrator asimetric care utilizează tranzistori de diferite conductivitati.
intermitent
Folosind acest circuit, puteți asambla un dispozitiv cu un bec care clipește (vezi Fig. 1) și îl puteți utiliza în diverse scopuri. De exemplu, instalați-l pe o bicicletă pentru a alimenta luminile de direcție, sau într-un model de far, o lumină de semnalizare sau pe un model de mașină sau navă ca lumină intermitentă.
Sarcina unui multivibrator asimetric asamblat pe tranzistoarele T1, T2 este becul L1. Rata de repetiție a impulsurilor este determinată de valoarea capacității condensatorului C1 și a rezistențelor R1, R2. Rezistorul R1 limitează frecvența maximă de aprindere, iar rezistorul R2 poate fi utilizat pentru a le schimba fără probleme frecvența. Trebuie să începeți să lucrați de la frecvența maximă, care corespunde poziției superioare a glisorului rezistorului R2 din diagramă.
Vă rugăm să rețineți că dispozitivul este alimentat de o baterie 3336L, care produce 3,5 V sub sarcină, iar becul L1 este folosit la o tensiune de doar 2,5 V. Se va arde? Nu! Durata strălucirii sale este foarte scurtă, iar firul nu are timp să se supraîncălzească. Dacă tranzistoarele au un câștig mare, atunci în loc de un bec de 2,5 V x 0,068 A, puteți utiliza un bec de 3,5 V x 0,16 A. Tranzistoarele precum MP35-MP38 sunt potrivite pentru tranzistorul T1, iar tranzistorii precum MP39-MP42 sunt. potrivit pentru T2.
Metronom
Dacă instalați un difuzor în același circuit în loc de un bec, veți obține un alt dispozitiv - un metronom electronic. Este folosit în predarea muzicii, pentru păstrarea timpului în timpul experimentelor fizice și în imprimarea fotografică.
Dacă schimbați ușor circuitul - reduceți capacitatea condensatorului C1 și introduceți rezistența R3, atunci durata impulsului generatorului va crește. Sunetul va crește (Fig. 2). Acest dispozitiv poate servi drept sonerie, model de claxon sau mașină cu pedale pentru copii. (În acest din urmă caz, tensiunea trebuie crescută la 9 V.) Și poate fi folosit și pentru predarea codului Morse. Abia atunci, în loc de butonul Kn1, trebuie să instalați o cheie telegrafică. Tonul sonor este selectat de condensatorul C1 și rezistența R2. Cu cât R3 este mai mare, cu atât sunetul generatorului este mai puternic. Cu toate acestea, dacă valoarea sa este mai mare de un kilo-ohm, este posibil să nu apară oscilații în generator.
Generatorul folosește aceiași tranzistori ca în circuitul anterior, iar căștile sau un cap cu o rezistență a bobinei de 5 până la 65 Ohmi sunt folosite ca difuzor.
Indicator de umiditate
Un multivibrator asimetric care utilizează tranzistori de conductivitate diferită are o proprietate interesantă: în timpul funcționării, ambele tranzistoare sunt fie deschise, fie blocate în același timp. Curentul consumat de tranzistoarele deconectate este foarte mic. Acest lucru face posibilă crearea unor indicatori rentabili ai modificărilor cantităților neelectrice, cum ar fi indicatorii de umiditate. Schema schematică a unui astfel de indicator este prezentată în Figura 3. După cum se poate vedea din diagramă, generatorul este conectat în mod constant la sursa de alimentare, dar nu funcționează, deoarece ambii tranzistori sunt blocați. Reduce consumul de curent și rezistorul R4. Un senzor de umiditate este conectat la prizele G1, G2 - două fire cositorite subțiri de 1,5 cm sunt cusute la o distanță de 3-5 mm unul de celălalt. Cand este uda cade. Tranzistoarele se deschid, generatorul începe să funcționeze Pentru a reduce volumul, trebuie să reduceți tensiunea de alimentare sau valoarea rezistenței R3. Acest indicator de umiditate poate fi folosit atunci când îngrijești nou-născuții.
Indicator de umiditate cu semnal sonor și luminos
Dacă extindeți puțin circuitul, indicatorul de umiditate va emite lumină concomitent cu semnalul sonor - becul L1 va începe să se aprindă. În acest caz, după cum se poate observa din diagramă (Fig. 4), în generator sunt instalate două multivibratoare asimetrice pe tranzistoare de diferite conductivitati. Unul este asamblat pe tranzistoarele T1, T2 și este controlat de un senzor de umiditate conectat la prizele G1, G2. Sarcina acestui multivibrator este lampa L1. Tensiunea de la colectorul T2 controlează funcționarea celui de-al doilea multivibrator, asamblat pe tranzistoarele T3, T4. Funcționează ca un generator de frecvență audio, iar difuzorul Gr1 este pornit la ieșire. Dacă nu este nevoie să dați un semnal sonor, atunci al doilea multivibrator poate fi oprit.
Tranzistoarele, lampa și difuzorul utilizate în acest indicator de umiditate sunt aceleași ca în dispozitivele anterioare.
Simulator de sirenă
Dispozitivele interesante pot fi construite folosind dependența frecvenței unui multivibrator asimetric de tranzistori cu conductivitate diferită de curentul de bază al tranzistorului T1. De exemplu, un generator care simulează sunetul unei sirene. Un astfel de dispozitiv poate fi instalat pe un model de ambulanță, camion de pompieri sau barcă de salvare.
Schema schematică a dispozitivului este prezentată în Figura 5. În poziția inițială, butonul Kn1 este deschis. Tranzistoarele sunt blocate. Generatorul nu funcționează. Când butonul este închis, condensatorul C2 este încărcat prin rezistența R4. Tranzistoarele se deschid și multivibratorul începe să funcționeze. Pe măsură ce condensatorul C2 se încarcă, curentul de bază al tranzistorului T1 crește și frecvența multivibratorului crește. Când butonul este deschis, totul se repetă în ordine inversă. Sunetul sirenei este simulat prin închiderea și deschiderea periodică a butonului. Rata de creștere și scădere a sunetului este selectată de rezistența R4 și condensatorul C2. Tonul sirenei este stabilit de rezistența R3, iar volumul sunetului prin selectarea rezistenței R5. Tranzistoarele și difuzorul sunt selectate la fel ca în dispozitivele anterioare.
Tester de tranzistori
Avand in vedere ca acest multivibrator foloseste tranzistori de diferite conductivitati, il puteti folosi ca dispozitiv pentru testarea tranzistoarelor prin inlocuire. Schema schematică a unui astfel de dispozitiv este prezentată în Figura 6. Circuitul unui generator de sunet este luat ca bază, dar un generator de impulsuri de lumină poate fi utilizat cu același succes.
Inițial, prin închiderea butonului Kn1, verificați funcționarea dispozitivului. În funcție de tipul de conductivitate, conectați tranzistorul testat la mufele G1 - G3 sau G4-G6. În acest caz, utilizați comutatorul P1 sau P2. Dacă există sunet în difuzor când apăsați butonul, atunci tranzistorul funcționează.
Ca întrerupătoare P1 și P2, puteți utiliza întrerupătoare cu două contacte de comutare. Figura arată comutatoarele în poziția „Control”. Dispozitivul este alimentat de o baterie 3336L.
Generator de sunet pentru testarea amplificatoarelor
Bazat pe același multivibrator, puteți construi un generator destul de simplu pentru testarea receptoarelor și amplificatoarelor. Schema sa de circuit este prezentată în Figura 7. Diferența sa față de un generator de sunet este că, în loc de un difuzor, un regulator de nivel de tensiune în 7 trepte este pornit la ieșirea multivibratorului.
E. TARASOV
Rice Y. CHESNOKOBA
YUT Pentru mâini iscusite 1979 Nr. 8
Acest articol descrie un dispozitiv conceput simplu astfel încât un radioamator începător (electrician, inginer electronic etc.) să poată înțelege mai bine schemele de circuit și să câștige experiență în timpul asamblarii acestui dispozitiv. Deși este posibil ca acest mai simplu multivibrator, care este descris mai jos, să găsească și aplicație practică. Să ne uităm la diagramă:
Figura 1 - Cel mai simplu multivibrator de pe un releu
Când se aplică curent circuitului, condensatorul începe să se încarce prin rezistența R1, contactele K1.1 sunt deschise, când condensatorul este încărcat la o anumită tensiune, releul va funcționa și contactele se închid, când contactele sunt închise, condensatorul va începe să se descarce prin aceste contacte și rezistența R2, când condensatorul este descărcat la o anumită tensiune, contactele se vor deschide și procesul se va repeta apoi ciclic. Acest multivibrator funcționează deoarece curentul de funcționare al releului este mai mare decât curentul de menținere. Rezistența rezistențelor NU POATE fi modificată în limite largi și acesta este un dezavantaj al acestui circuit. Rezistența sursei de alimentare afectează frecvența și, din această cauză, acest multivibrator nu va funcționa din toate sursele de alimentare. Capacitatea condensatorului poate fi crescută, dar frecvența de închidere a contactului va scădea. Dacă releul are un al doilea grup de contacte și sunt utilizate valori mari de capacitate, atunci acest circuit poate fi utilizat pentru a porni/opri automat dispozitivele periodic. Procesul de asamblare este prezentat în fotografiile de mai jos:
Rezistorul de conectare R2
Conectarea unui condensator
Rezistorul de conectare R1
Conectarea contactelor releului la înfășurarea acestuia
Cabluri de conectare pentru alimentare
Puteți cumpăra un releu de la un magazin de piese radio sau îl puteți obține de la echipamente vechi stricate. De exemplu, puteți deslipi releele de la plăci de la frigidere:
Dacă releul are contacte proaste, le puteți curăța puțin.
În acest articol voi explica în detaliu cum să faci un multivibrator, care este primul circuit al aproape fiecărui al doilea radioamator. După cum știm, un multivibrator este un dispozitiv electronic care generează oscilații electrice apropiate de formă dreptunghiulară, care se reflectă în numele său: „multi-mulți”, „vibro-oscilație”. Cu alte cuvinte, un multivibrator este un generator de impulsuri dreptunghiulare de tip relaxare cu feedback pozitiv rezistiv-capacitiv, folosind un amplificator cu două cascade închis într-un inel de feedback pozitiv. Când multivibratorul funcționează în modul de auto-oscilație, sunt generate impulsuri dreptunghiulare care se repetă periodic. Frecvența impulsurilor generate este determinată de parametrii circuitului de temporizare, proprietățile circuitului și modul său de alimentare. Frecvența auto-oscilațiilor este influențată și de sarcina conectată. În mod obișnuit, un multivibrator este utilizat ca generator de impulsuri de durată relativ lungă, care este apoi folosit pentru a genera impulsuri cu durata și amplitudinea necesare.
Funcționarea circuitului multivibrator
Multivibrator cu tranzistor simetric
Schematic, multivibratorul constă a două trepte de amplificare cu un emițător comun, tensiunea de ieșire a fiecăruia fiind aplicată la intrarea celeilalte. Când circuitul este conectat la sursa de alimentare Ek, ambii tranzistori trec prin punctele colectoare - punctele lor de funcționare sunt în regiunea activă, deoarece bazele se aplică o polarizare negativă prin rezistențele RB1 și RB2. Cu toate acestea, această stare a circuitului este instabilă. Datorită prezenței feedback-ului pozitiv în circuit, condiția?Ku>1 este satisfăcută și amplificatorul în două trepte este autoexcitat. Începe procesul de regenerare - o creștere rapidă a curentului unui tranzistor și o scădere a curentului celuilalt tranzistor. Fie ca urmare a oricărei modificări aleatorii a tensiunilor la baze sau colectoare, curentul IK1 al tranzistorului VT1 crește ușor. În acest caz, căderea de tensiune pe rezistorul RK1 va crește, iar colectorul tranzistorului VT1 va primi o creștere a potențialului pozitiv. Deoarece tensiunea de pe condensatorul SB1 nu se poate schimba instantaneu, această creștere este aplicată la baza tranzistorului VT2, oprindu-l. În același timp, curentul de colector IK2 scade, tensiunea la colectorul tranzistorului VT2 devine mai negativă și, transmisă prin condensatorul SB2 la baza tranzistorului VT1, o deschide și mai mult, crescând curentul IK1. Acest proces se desfășoară ca o avalanșă și se termină cu tranzistorul VT1 care intră în modul de saturație, iar tranzistorul VT2 intră în modul cutoff. Circuitul intră într-una dintre stările sale de echilibru temporar stabile. În acest caz, starea deschisă a tranzistorului VT1 este asigurată de o polarizare de la sursa de alimentare Ek prin rezistorul RB1, iar starea blocată a tranzistorului VT2 este asigurată de tensiunea pozitivă pe condensatorul SB1 (Ucm = UB2 > 0), care este conectat prin tranzistorul deschis VT1 la golul bază-emițător al tranzistorului VT2.
Pentru a construi un multivibrator Componentele radio de care avem nevoie sunt:1. Două tranzistoare de tip KT315.
2. Două condensatoare electrolitice 16V, 10-200 microfarads (Cu cât capacitatea este mai mică, cu atât clipește mai des).
3. 4 rezistențe cu o valoare nominală de: 100-500 ohmi, 2 bucăți (dacă setați 100 ohmi, circuitul va funcționa chiar și de la 2.5V), 10 ohmi, 2 bucăți. Toate rezistențele sunt de 0,125 wați.
4. Două LED-uri slabe (orice culoare, cu excepția albului).
Placa de circuit imprimat format Lay6. Să începem producția. Placa de circuit imprimat în sine arată astfel:
Lipim două tranzistoare, nu confundați colectorul și baza pe tranzistor - aceasta este o greșeală comună.
Lipim condensatori 10-200 Microfarads. Vă rugăm să rețineți că condensatoarele de 10 volți sunt extrem de nedorite pentru utilizarea în acest circuit dacă veți furniza energie de 12 volți. Amintiți-vă că condensatoarele electrolitice au polaritate!
Multivibratorul este aproape gata. Tot ce rămâne este să lipiți LED-urile și firele de intrare. O fotografie a dispozitivului terminat arată cam așa:
Și pentru a vă face totul mai clar, iată un videoclip cu un multivibrator simplu în acțiune:
În practică, multivibratoarele sunt utilizate ca generatoare de impulsuri, divizoare de frecvență, modelatori de impulsuri, întrerupătoare fără contact și așa mai departe, în jucării electronice, dispozitive de automatizare, echipamente de calcul și de măsurare, în relee de timp și dispozitive master. am fost cu tine Fierbe-:D . (materialul a fost pregătit la cerere Demyan" A)
Discutați articolul MULTIVIBRATOR