Táto lekcia bude venovaná pomerne dôležitej a populárnej téme: multivibrátory a ich aplikácie. Keby som len skúsil vymenovať, kde a ako sa používajú samooscilačné symetrické a asymetrické multivibrátory, chcelo by to slušný počet strán knihy. Snáď neexistuje odvetvie rádiového inžinierstva, elektroniky, automatizácie, pulznej alebo počítačovej techniky, kde by sa takéto generátory nepoužívali. Táto lekcia poskytne teoretické informácie o týchto zariadeniach a na záver uvediem niekoľko príkladov ich praktického využitia vo vzťahu k vašej kreativite.
Samooscilačný multivibrátor
Multivibrátory sú elektronické zariadenia, ktoré generujú elektrické oscilácie, ktoré sú takmer obdĺžnikového tvaru. Spektrum kmitov generovaných multivibrátorom obsahuje veľa harmonických - tiež elektrické kmity, ale násobky kmitov základnej frekvencie, čo sa odráža v jeho názve: „viacnásobné“, „vibro-kmitanie“.
Uvažujme obvod znázornený na (obr. 1, a). poznáš? Áno, jedná sa o obvod dvojstupňového tranzistorového zosilňovača 3H s výstupom do slúchadiel. Čo sa stane, ak je výstup takéhoto zosilňovača pripojený k jeho vstupu, ako je znázornené prerušovanou čiarou v diagrame? Vzniká medzi nimi pozitívna spätná väzba a zosilňovač sa sám vzbudí a stane sa generátorom kmitov audio frekvencie a v telefónoch počujeme tlmený zvuk v prijímačoch a zosilňovačoch, ale pre automaticky pracujúce zariadenia ukazuje sa to byť užitočné.
Teraz sa pozrite na (obr. 1,b). Na ňom vidíte schému toho istého pokrytého zosilňovača Pozitívna spätná väzba , ako na (obr. 1, a), len jeho obrys je mierne zmenený. Presne tak sa zvyčajne kreslia obvody samokmitavých, teda samobudiacich multivibrátorov. Skúsenosť je možno najlepšou metódou na pochopenie podstaty činnosti konkrétneho elektronického zariadenia. Presvedčili ste sa o tom už viackrát. A teraz, aby som lepšie porozumel fungovaniu tohto univerzálneho zariadenia - automatického stroja, navrhujem s ním experimentovať. Schematický diagram samooscilačného multivibrátora so všetkými údajmi o jeho odporoch a kondenzátoroch môžete vidieť na (obr. 2, a). Namontujte ho na doštičku. Tranzistory musia byť nízkofrekvenčné (MP39 - MP42), pretože vysokofrekvenčné tranzistory majú veľmi nízke prierazné napätie prechodu emitora. Elektrolytické kondenzátory C1 a C2 - typ K50 - 6, K50 - 3 alebo ich dovážané analógy pre menovité napätie 10 - 12 V. Odpory rezistorov sa môžu líšiť od odporov uvedených v diagrame až o 50%. Je len dôležité, aby hodnoty zaťažovacích odporov Rl, R4 a základných odporov R2, R3 boli čo najviac podobné. Na napájanie použite batériu Krona alebo napájací zdroj. Pripojte miliampérmeter (PA) ku kolektorovému obvodu ktoréhokoľvek z tranzistorov na prúd 10 - 15 mA a k sekcii emitor-kolektor toho istého tranzistora pripojte vysokoodporový jednosmerný voltmeter (PU) pre napätie až na 10 V. Po skontrolovaní inštalácie a obzvlášť dôkladnej polarity elektrolytických spínacích kondenzátorov pripojte k multivibrátoru zdroj energie. Čo ukazujú meracie prístroje? Miliampérmeter - prúd kolektorového obvodu tranzistora sa prudko zvýši na 8 - 10 mA a potom tiež prudko klesne takmer na nulu. Voltmeter naopak buď klesne takmer na nulu, alebo sa zvýši na napätie zdroja energie, kolektorové napätie. Čo naznačujú tieto merania? Skutočnosť, že tranzistor tohto ramena multivibrátora pracuje v spínacom režime. Najvyšší kolektorový prúd a zároveň najnižšie napätie na kolektore zodpovedá otvorenému stavu a najnižší prúd a najvyššie kolektorové napätie zodpovedá zatvorenému stavu tranzistora. Tranzistor druhého ramena multivibrátora funguje presne rovnakým spôsobom, ale ako sa hovorí, s fázovým posunom 180° : Keď je jeden z tranzistorov otvorený, druhý je zatvorený. Je ľahké to overiť pripojením rovnakého miliampérmetra ku kolektorovému obvodu tranzistora druhého ramena multivibrátora; šípky meracích prístrojov sa budú striedavo odchyľovať od značiek nulovej stupnice. Teraz pomocou hodín so sekundovou ručičkou spočítajte, koľkokrát za minútu sa tranzistory prepnú z otvoreného na zatvorené. Približne 15 - 20 krát Toto je počet elektrických oscilácií generovaných multivibrátorom za minútu. Preto je perióda jedného kmitu 3 - 4 s. Zatiaľ čo budete pokračovať v sledovaní miliampérmetrovej ručičky, pokúste sa tieto výkyvy znázorniť graficky. Na vodorovnú zvislú os naneste v určitej mierke časové intervaly, kedy je tranzistor v otvorenom a zatvorenom stave, a na zvislú os kolektorový prúd zodpovedajúci týmto stavom. Získate približne rovnaký graf, ako je znázornený na obr. 2, b.
To znamená, že to môžeme predpokladať Multivibrátor generuje pravouhlé elektrické oscilácie. V signáli multivibrátora, bez ohľadu na to, z ktorého výstupu sa odoberá, je možné rozlíšiť prúdové impulzy a pauzy medzi nimi. Časový interval od okamihu objavenia sa jedného prúdového (alebo napäťového) impulzu do okamihu objavenia sa ďalšieho impulzu rovnakej polarity sa zvyčajne nazýva perióda opakovania impulzov T a čas medzi impulzmi s prestávkou Tn - Multivibrátory generujúce impulzy, ktorých trvanie Tn sa rovná prestávkam medzi nimi, sa nazývajú symetrické . Preto je skúsený multivibrátor, ktorý ste zostavili symetrický. Vymeňte kondenzátory C1 a C2 za iné kondenzátory s kapacitou 10 - 15 µF. Multivibrátor zostal symetrický, ale frekvencia kmitov, ktoré generoval, sa zvýšila 3-4 krát - na 60 - 80 za minútu alebo, čo je to isté, na približne 1 Hz. Šípky meracích prístrojov majú sotva čas sledovať zmeny prúdov a napätí v tranzistorových obvodoch. A ak sú kondenzátory C1 a C2 nahradené kapacitami papiera 0,01 - 0,05 μF? Ako sa teraz budú správať šípky meracích prístrojov? Keď sa odchýli od nulových značiek na váhe, zostanú stáť. Možno bola narušená generácia? Nie! Ide len o to, že frekvencia oscilácií multivibrátora sa zvýšila na niekoľko stoviek hertzov. Ide o vibrácie vo frekvenčnom rozsahu zvuku, ktoré už DC zariadenia nedokážu rozpoznať. Môžu byť detekované pomocou frekvenčného merača alebo slúchadiel pripojených cez kondenzátor s kapacitou 0,01 - 0,05 μF na ktorýkoľvek z výstupov multivibrátora alebo ich priamym pripojením na kolektorový obvod ktoréhokoľvek z tranzistorov namiesto záťažového odporu. Na telefónoch budete počuť nízky zvuk. Aký je princíp fungovania multivibrátora? Vráťme sa k schéme na obr. 2, a. V okamihu zapnutia napájania sa tranzistory oboch ramien multivibrátora otvoria, pretože na ich bázy sa cez zodpovedajúce odpory R2 a R3 privádzajú záporné predpätia. Súčasne sa začnú nabíjať spojovacie kondenzátory: C1 - cez prechod emitora tranzistora V2 a odporu R1; C2 - cez prechod emitora tranzistora V1 a odporu R4. Tieto obvody nabíjania kondenzátorov, ktoré sú napäťovými deličmi zdroja energie, vytvárajú čoraz zápornejšie napätie na bázach tranzistorov (vzhľadom na žiariče), čo má tendenciu otvárať tranzistory stále viac a viac. Zapnutie tranzistora spôsobí zníženie záporného napätia na jeho kolektore, čo spôsobí zníženie záporného napätia na báze druhého tranzistora a jeho vypnutie. Tento proces prebieha v oboch tranzistoroch naraz, ale iba jeden z nich sa uzavrie, na základe čoho vzniká vyššie kladné napätie, napríklad v dôsledku rozdielu v koeficientoch prenosu prúdu h21e rezistorov a kondenzátorov. Druhý tranzistor zostáva otvorený. Ale tieto stavy tranzistorov sú nestabilné, pretože elektrické procesy v ich obvodoch pokračujú. Predpokladajme, že nejaký čas po zapnutí napájania sa ukázalo, že tranzistor V2 je zatvorený a tranzistor V1 je otvorený. Od tohto momentu sa kondenzátor C1 začne vybíjať cez otvorený tranzistor V1, ktorého odpor časti emitor-kolektor je v tomto čase nízky, a odpor R2. Keď sa kondenzátor C1 vybíja, kladné napätie na báze uzavretého tranzistora V2 klesá. Akonáhle je kondenzátor úplne vybitý a napätie na báze tranzistora V2 sa priblíži k nule, v kolektorovom obvode tohto teraz otvoreného tranzistora sa objaví prúd, ktorý pôsobí cez kondenzátor C2 na báze tranzistora V1 a znižuje záporný pól. napätie na ňom. V dôsledku toho sa prúd pretekajúci cez tranzistor V1 začne znižovať a cez tranzistor V2 sa naopak zvyšuje. To spôsobí, že tranzistor V1 sa vypne a tranzistor V2 sa otvorí. Teraz sa kondenzátor C2 začne vybíjať, ale cez otvorený tranzistor V2 a odpor R3, čo nakoniec vedie k otvoreniu prvého a zatvoreniu druhého tranzistora atď. Tranzistory neustále interagujú, čo spôsobuje, že multivibrátor generuje elektrické oscilácie. Frekvencia kmitov multivibrátora závisí jednak od kapacity väzbových kondenzátorov, ktoré ste už skontrolovali, ako aj od odporu základných odporov, ktorý si môžete overiť práve teraz. Skúste napríklad nahradiť základné odpory R2 a R3 rezistormi s vysokým odporom. Frekvencia oscilácií multivibrátora sa zníži. Naopak, ak je ich odpor nižší, frekvencia kmitov sa zvýši. Ďalší experiment: odpojte horné (podľa schémy) svorky rezistorov R2 a R3 od záporného vodiča zdroja energie, spojte ich dohromady a medzi nimi a záporným vodičom zapnite premenlivý odpor s odporom 30 - 50 kOhm ako reostat. Otáčaním osi premenlivého odporu môžete meniť frekvenciu kmitov multivibrátorov v pomerne širokom rozsahu. Približnú frekvenciu oscilácií symetrického multivibrátora je možné vypočítať pomocou nasledujúceho zjednodušeného vzorca: F = 700/(RC), kde f je frekvencia v hertzoch, R je odpor základných rezistorov v kiloohmoch, C je kapacita väzbových kondenzátorov v mikrofaradoch. Pomocou tohto zjednodušeného vzorca vypočítajte, aké frekvenčné oscilácie generoval váš multivibrátor. Vráťme sa k počiatočným údajom odporov a kondenzátorov experimentálneho multivibrátora (podľa schémy na obr. 2, a). Vymeňte kondenzátor C2 za kondenzátor s kapacitou 2 - 3 μF, pripojte miliampérmeter ku kolektorovému obvodu tranzistora V2, sledujte jeho šípku a graficky znázornite kolísanie prúdu generované multivibrátorom. Teraz sa prúd v kolektorovom obvode tranzistora V2 objaví v kratších impulzoch ako predtým (obr. 2, c). Trvanie Th impulzov bude približne toľkokrát kratšie ako prestávky medzi Th impulzmi, pretože kapacita kondenzátora C2 sa znížila v porovnaní s jeho predchádzajúcou kapacitou. Teraz pripojte rovnaký (alebo podobný) miliampérmeter ku kolektorovému obvodu tranzistora V1. Čo ukazuje merací prístroj? Tiež prúdové impulzy, ale ich trvanie je oveľa dlhšie ako pauzy medzi nimi (obr. 2, d). Čo sa stalo? Znížením kapacity kondenzátora C2 ste porušili symetriu ramien multivibrátora - stalo sa asymetrické . Preto sa ním generované vibrácie stali asymetrické : v kolektorovom obvode tranzistora V1 sa prúd objavuje v pomerne dlhých impulzoch, v kolektorovom obvode tranzistora V2 - v krátkych. Krátke napäťové impulzy môžu byť odstránené z výstupu 1 takéhoto multivibrátora a dlhé napäťové impulzy môžu byť odstránené z výstupu 2. Dočasne vymeňte kondenzátory C1 a C2. Teraz budú krátke napäťové impulzy na výstupe 1 a dlhé na výstupe 2. Spočítajte (na hodinách sekundovou ručičkou), koľko elektrických impulzov za minútu generuje táto verzia multivibrátora. Asi 80. Zvýšte kapacitu kondenzátora C1 paralelným pripojením druhého elektrolytického kondenzátora s kapacitou 20 - 30 μF. Frekvencia opakovania pulzu sa zníži. Čo ak sa naopak kapacita tohto kondenzátora zníži? Frekvencia opakovania pulzu by sa mala zvýšiť. Existuje však aj iný spôsob, ako regulovať frekvenciu opakovania impulzov - zmenou odporu odporu R2: so znížením odporu tohto odporu (ale nie menej ako 3 - 5 kOhm, inak bude tranzistor V2 stále otvorený a samooscilačný proces sa naruší), frekvencia opakovania pulzu by sa mala zvýšiť a so zvýšením jeho odporu sa naopak znižuje. Overte si to empiricky – je to pravda? Vyberte rezistor takej hodnoty, aby počet impulzov za minútu bol presne 60. Ručička miliampérmetra bude oscilovať s frekvenciou 1 Hz. Multivibrátor sa v tomto prípade stane ako elektronický hodinový mechanizmus, ktorý počíta sekundy.
Čakací multivibrátor
Takýto multivibrátor generuje prúdové (alebo napäťové) impulzy, keď sú na jeho vstup privedené spúšťacie signály z iného zdroja, napríklad zo samooscilačného multivibrátora. Ak chcete zmeniť samooscilačný multivibrátor, s ktorým ste už v tejto lekcii experimentovali (podľa schémy na obr. 2a), na čakajúci multivibrátor, musíte urobiť nasledovné: odstráňte kondenzátor C2 a namiesto toho pripojte odpor medzi kolektorom tranzistora V2 a bázou tranzistora V1 (na obr. 3 - R3) s odporom 10 - 15 kOhm; medzi bázu tranzistora V1 a uzemnený vodič zapojte sériovo zapojený prvok 332 (G1 alebo iný zdroj konštantného napätia) a rezistor s odporom 4,7 - 5,1 kOhm (R5), ale tak, aby kladný pól prvku je pripojený k základni (cez R5); K základnému obvodu tranzistora V1 pripojíme kondenzátor (na obr. 3 - C2) s kapacitou 1 - 5 tisíc pF, ktorého druhý výstup bude fungovať ako kontakt pre vstupný riadiaci signál. Počiatočný stav tranzistora V1 takéhoto multivibrátora je uzavretý, tranzistor V2 je otvorený. Skontrolujte - je to pravda? Napätie na kolektore uzavretého tranzistora by malo byť blízke napätiu zdroja energie a na kolektore otvoreného tranzistora by nemalo presiahnuť 0,2 - 0,3 V. Potom zapnite miliampérmeter s prúdom 10 - 15 mA do kolektorového obvodu tranzistora V1 a pri sledovaní jeho šípky pripojte medzi kontakt Uin a uzemnený vodič doslova na chvíľu jeden alebo dva prvky 332 zapojené do série (v schéme GB1) alebo batériu 3336L. Len si to nezamieňajte: záporný pól tohto externého elektrického signálu musí byť pripojený ku kontaktu Uin. V tomto prípade by sa strelka miliampérmetra mala okamžite odchýliť na hodnotu najvyššieho prúdu v kolektorovom obvode tranzistora, na chvíľu zamrznúť a potom sa vrátiť do pôvodnej polohy, aby čakala na ďalší signál. Opakujte tento experiment niekoľkokrát. S každým signálom bude miliampérmeter ukazovať, že kolektorový prúd tranzistora V1 sa okamžite zvýši na 8 - 10 mA a po určitom čase tiež okamžite klesne takmer na nulu. Sú to jednotlivé prúdové impulzy generované multivibrátorom. A ak necháte batériu GB1 pripojenú k terminálu Uin dlhšie. Stane sa to isté ako v predchádzajúcich experimentoch – na výstupe multivibrátora sa objaví iba jeden impulz.
A ešte jeden experiment: dotknite sa základného terminálu tranzistora V1 nejakým kovovým predmetom, ktorý beriete do ruky. Možno v tomto prípade bude čakací multivibrátor fungovať - z elektrostatického náboja vášho tela. Opakujte rovnaké experimenty, ale pripojte miliampérmeter ku kolektorovému obvodu tranzistora V2. Keď sa použije riadiaci signál, kolektorový prúd tohto tranzistora by sa mal prudko znížiť takmer na nulu a potom rovnako prudko vzrásť na hodnotu prúdu otvoreného tranzistora. Toto je tiež prúdový impulz, ale so zápornou polaritou. Aký je princíp fungovania čakacieho multivibrátora? V takomto multivibrátore nie je spojenie medzi kolektorom tranzistora V2 a bázou tranzistora V1 kapacitné, ako v samokmitajúcom, ale odporové - cez odpor R3. Záporné predpätie, ktoré ho otvára, sa privádza do bázy tranzistora V2 cez odpor R2. Tranzistor V1 je spoľahlivo uzavretý kladným napätím prvku G1 na jeho báze. Tento stav tranzistorov je veľmi stabilný. V tomto stave môžu zostať ľubovoľne dlho. Ale na báze tranzistora V1 sa objavil napäťový impulz zápornej polarity. Od tohto momentu prechádzajú tranzistory do nestabilného stavu. Pod vplyvom vstupného signálu sa tranzistor V1 otvára a meniace sa napätie na jeho kolektore cez kondenzátor C1 uzatvára tranzistor V2. Tranzistory zostávajú v tomto stave až do vybitia kondenzátora C1 (cez odpor R2 a otvorený tranzistor V1, ktorého odpor je v tomto čase nízky). Akonáhle je kondenzátor vybitý, tranzistor V2 sa okamžite otvorí a tranzistor V1 sa zatvorí. Od tohto momentu je multivibrátor opäť v pôvodnom, stabilnom pohotovostnom režime. teda čakajúci multivibrátor má jeden stabilný a jeden nestabilný stav . Počas nestabilného stavu generuje jeden štvorcový pulz prúd (napätie), ktorého trvanie závisí od kapacity kondenzátora C1. Čím väčšia je kapacita tohto kondenzátora, tým dlhšie trvá impulz. Napríklad s kapacitou kondenzátora 50 µF multivibrátor generuje prúdový impulz trvajúci asi 1,5 s a s kondenzátorom s kapacitou 150 µF - trikrát viac. Prostredníctvom prídavných kondenzátorov je možné odstrániť kladné napäťové impulzy z výstupu 1 a záporné z výstupu 2. Je možné multivibrátor prepnúť z pohotovostného režimu iba pomocou záporného napäťového impulzu privedeného na bázu tranzistora V1? Nie, nielen. Dá sa to urobiť aj aplikáciou napäťového impulzu s kladnou polaritou, ale na bázu tranzistora V2. Takže všetko, čo musíte urobiť, je experimentálne skontrolovať, ako kapacita kondenzátora C1 ovplyvňuje trvanie impulzov a schopnosť ovládať pohotovostný multivibrátor pomocou impulzov kladného napätia. Ako môžete prakticky použiť pohotovostný multivibrátor? Inak. Napríklad na premenu sínusového napätia na pravouhlé napäťové (alebo prúdové) impulzy rovnakej frekvencie alebo na zapnutie iného zariadenia na určitý čas privedením krátkodobého elektrického signálu na vstup čakajúceho multivibrátora. Ako inak? Myslieť si!
Multivibrátor v generátoroch a elektronických spínačoch
Elektronický hovor. Pre bytový zvonček je možné použiť multivibrátor, ktorý nahrádza bežný elektrický. Môže byť zostavený podľa schémy znázornenej na (obr. 4). Tranzistory V1 a V2 pracujú v symetrickom multivibrátore, generujúcom oscilácie s frekvenciou okolo 1000 Hz a tranzistor V3 pracuje vo výkonovom zosilňovači pre tieto oscilácie. Zosilnené vibrácie premieňa dynamická hlava B1 na zvukové vibrácie. Ak na uskutočnenie hovoru použijete účastnícky reproduktor, pripojíte primárne vinutie jeho prechodového transformátora ku kolektorovému obvodu tranzistora V3, v jeho skrini bude umiestnená všetka elektronika zvončeka namontovaná na doske. Tam bude umiestnená aj batéria.
Na chodbe je možné nainštalovať elektronický zvonček a pripojiť ho dvoma vodičmi k tlačidlu S1. Po stlačení tlačidla sa v dynamickej hlave objaví zvuk. Keďže je zariadenie napájané len počas vyzváňacích signálov, dve sériovo zapojené batérie 3336L alebo „Krona“ vydržia niekoľko mesiacov zvonenia. Nastavte požadovaný tón zvuku výmenou kondenzátorov C1 a C2 za kondenzátory s inými kapacitami. Multivibrátor zostavený podľa rovnakého obvodu možno použiť na štúdium a výcvik v počúvaní telegrafnej abecedy - Morseovej abecedy. V tomto prípade stačí vymeniť tlačidlo za telegrafný kľúč.
Elektronický spínač. Toto zariadenie, ktorého schéma je znázornené na (obr. 5), je možné použiť na spínanie dvoch girland na vianočný stromček napájaných zo siete striedavého prúdu. Samotný elektronický spínač je možné napájať z dvoch 3336L batérií zapojených do série, alebo z usmerňovača, ktorý by na výstupe poskytoval konštantné napätie 9 - 12 V.
Spínací obvod je veľmi podobný obvodu elektronického zvončeka. Ale kapacity kondenzátorov C1 a C2 spínača sú mnohonásobne väčšie ako kapacity podobných zvončekových kondenzátorov. Spínací multivibrátor, v ktorom pracujú tranzistory V1 a V2, generuje kmity s frekvenciou asi 0,4 Hz a záťažou jeho výkonového zosilňovača (tranzistora V3) je vinutie elektromagnetického relé K1. Relé má jeden pár kontaktných dosiek, ktoré slúžia na spínanie. Vhodné je napríklad relé RES-10 (pas RS4.524.302) alebo iné elektromagnetické relé, ktoré spoľahlivo pracuje od napätia 6 - 8 V pri prúde 20 - 50 mA. Keď je napájanie zapnuté, tranzistory V1 a V2 multivibrátora sa striedavo otvárajú a zatvárajú a generujú signály so štvorcovými vlnami. Keď je tranzistor V2 zapnutý, záporné napájacie napätie sa privádza cez odpor R4 a tento tranzistor na bázu tranzistora V3, čím sa dostáva do saturácie. V tomto prípade sa odpor časti emitor-kolektor tranzistora V3 zníži na niekoľko ohmov a takmer celé napätie zdroja energie sa privedie na vinutie relé K1 - relé sa spustí a jeho kontakty spoja jeden z girlandov s sieť. Keď je tranzistor V2 zatvorený, napájací obvod bázy tranzistora V3 je prerušený a cez vinutie relé nepreteká žiadny prúd. V tomto okamihu relé uvoľní kotvu a jej kontakty, prepnutím, pripojí druhú girlandu vianočného stromčeka k sieti. Ak chcete zmeniť čas spínania girlandy, vymeňte kondenzátory C1 a C2 za kondenzátory iných kapacít. Údaje pre odpory R2 a R3 ponechajte rovnaké, inak dôjde k narušeniu jednosmerného režimu prevádzky tranzistorov. Výkonový zosilňovač podobný zosilňovaču na tranzistore V3 môže byť tiež zahrnutý do emitorového obvodu tranzistora V1 multivibrátora. V tomto prípade elektromagnetické relé (vrátane domácich) nemusia mať spínacie skupiny kontaktov, ale normálne otvorené alebo normálne zatvorené. Reléové kontakty jedného z ramien multivibrátora budú periodicky zatvárať a otvárať napájací obvod jedného girlandy a reléové kontakty druhého ramena multivibrátora periodicky otvárať napájací obvod druhého girlandy. Elektronický spínač je možné namontovať na dosku vyrobenú z getinaxu alebo iného izolačného materiálu a spolu s batériou umiestniť do preglejkovej krabice. Počas prevádzky spínač spotrebúva prúd nie viac ako 30 mA, takže energia dvoch batérií 3336L alebo Krona je dosť dostatočná na celé novoročné sviatky. Podobný prepínač možno použiť aj na iné účely. Napríklad na osvetlenie masiek a atrakcií. Predstavte si figúrku hrdinu z rozprávky Kocúr v čižmách vyrezanú z preglejky a namaľovanú. Za priehľadnými očkami sú žiarovky z baterky, spínané elektronickým spínačom a na samotnej postavičke je tlačidlo. Len čo stlačíte tlačidlo, mačka na vás okamžite začne žmurkať. Nie je možné použiť vypínač na elektrifikáciu niektorých modelov, ako napríklad model majáku? V tomto prípade môžete do kolektorového obvodu tranzistora výkonového zosilňovača namiesto elektromagnetického relé zahrnúť malú žiarovku určenú pre malý prúd vlákna, ktorá napodobňuje záblesky majáku. Ak je takýto spínač doplnený o prepínač, pomocou ktorého možno striedavo zapínať dve takéto žiarovky v kolektorovom obvode výstupného tranzistora, môže sa stať ukazovateľom smeru vášho bicykla.
Metronóm- ide o druh hodín, ktoré vám umožňujú počítať rovnaké časové úseky pomocou zvukových signálov s presnosťou na zlomky sekundy. Takéto zariadenia sa používajú napríklad na rozvoj zmyslu pre takt pri výučbe hudobnej gramotnosti, pri prvom tréningu prenosu signálov pomocou telegrafnej abecedy. Schému jedného z týchto zariadení môžete vidieť na (obr. 6).
Toto je tiež multivibrátor, ale asymetrický. Tento multivibrátor používa tranzistory rôznych štruktúr: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). To umožnilo znížiť celkový počet častí multivibrátora. Princíp jeho fungovania zostáva rovnaký - generovanie nastáva v dôsledku pozitívnej spätnej väzby medzi výstupom a vstupom dvojstupňového 3CH zosilňovača; komunikácia prebieha pomocou elektrolytického kondenzátora C1. Záťaž multivibrátora je malá dynamická hlava B1 s kmitacou cievkou s odporom 4 - 10 Ohm, napríklad 0,1GD - 6, 1GD - 8 (alebo telefónna kapsula), ktorá vytvára zvuky podobné kliknutiam pri krátkodobé prúdové impulzy. Frekvencia opakovania impulzov sa dá nastaviť premenlivým odporom R1 od približne 20 do 300 impulzov za minútu. Rezistor R2 obmedzuje prúd bázy prvého tranzistora, keď je posúvač odporu R1 v najnižšej (podľa obvodu) polohe, zodpovedajúcej najvyššej frekvencii generovaných kmitov. Metronóm môže byť napájaný jednou 3336L batériou alebo tromi 332 článkami zapojenými do série. Prúd, ktorý odoberá z batérie, nepresahuje 10 mA. Variabilný odpor R1 musí mať stupnicu kalibrovanú podľa mechanického metronómu. Pomocou neho jednoduchým otočením gombíka odporu môžete nastaviť požadovanú frekvenciu zvukových signálov metronómu.
Praktická práca
Ako praktickú prácu vám odporúčam zostaviť obvody multivibrátora uvedené na výkresoch lekcie, čo vám pomôže pochopiť princíp fungovania multivibrátora. Ďalej navrhujem zostaviť veľmi zaujímavý a užitočný „Electronic Nightingale Simulator“ založený na multivibrátoroch, ktorý možno použiť ako zvonček. Obvod je veľmi jednoduchý, spoľahlivý a funguje okamžite, ak sa nevyskytnú chyby pri inštalácii a použití funkčných rádiových prvkov. Používam ho ako zvonček už 18 rokov, dodnes. Nie je ťažké uhádnuť, že som to zbieral, keď som bol, ako ty, rádioamatér začiatočník.
V tomto článku si povieme niečo o multivibrátore, ako to funguje, ako pripojiť záťaž k multivibrátoru a výpočte tranzistorového symetrického multivibrátora.
Multivibrátor je jednoduchý obdĺžnikový generátor impulzov, ktorý pracuje v režime vlastného oscilátora. Na jeho prevádzku potrebujete iba napájanie z batérie alebo iného zdroja energie. Uvažujme o najjednoduchšom symetrickom multivibrátore pomocou tranzistorov. Jeho schéma je znázornená na obrázku. Multivibrátor môže byť komplikovanejší v závislosti od vykonaných potrebných funkcií, ale všetky prvky uvedené na obrázku sú povinné, bez nich multivibrátor nebude fungovať.
Činnosť symetrického multivibrátora je založená na procesoch nabíjania a vybíjania kondenzátorov, ktoré spolu s odpormi tvoria RC obvody.
O tom, ako fungujú RC obvody, som už písal v mojom článku Kondenzátor, ktorý si môžete prečítať na mojej stránke. Ak na internete nájdete materiál o symetrickom multivibrátore, je prezentovaný stručne a nie zrozumiteľne. Táto okolnosť neumožňuje začínajúcim rádioamatérom nič pochopiť, ale iba pomáha skúseným elektronickým inžinierom zapamätať si niečo. Na žiadosť jedného z návštevníkov mojej stránky som sa rozhodol túto medzeru odstrániť.
Ako funguje multivibrátor?
V počiatočnom momente napájania sú kondenzátory C1 a C2 vybité, takže ich prúdový odpor je nízky. Nízky odpor kondenzátorov vedie k „rýchlemu“ otvoreniu tranzistorov spôsobenému tokom prúdu:
— VT2 pozdĺž cesty (zobrazené červenou farbou): „+ napájanie > rezistor R1 > nízky odpor vybitého C1 > spojenie báza-emitor VT2 > — napájanie“;
— VT1 pozdĺž cesty (zobrazené modrou farbou): „+ napájanie > rezistor R4 > nízky odpor vybitého C2 > spojenie báza-emitor VT1 > — napájanie.“
Toto je „nestabilný“ režim prevádzky multivibrátora. Trvá veľmi krátko, závisí len od rýchlosti tranzistorov. A neexistujú žiadne dva tranzistory, ktoré by mali absolútne rovnaké parametre. Ktorý tranzistor sa otvorí rýchlejšie, zostane otvorený – „víťaz“. Predpokladajme, že v našom diagrame sa ukáže, že ide o VT2. Potom sa cez nízky odpor vybitého kondenzátora C2 a nízky odpor prechodu kolektor-emitor VT2 skratuje báza tranzistora VT1 na emitor VT1. V dôsledku toho bude tranzistor VT1 nútený zavrieť - „stane sa porazeným“.
Keďže tranzistor VT1 je uzavretý, dochádza k „rýchlemu“ nabíjaniu kondenzátora C1 pozdĺž cesty: „+ napájanie > rezistor R1 > nízky odpor vybitého C1 > prechod báza-emitor VT2 > — napájanie“. Tento náboj sa vyskytuje takmer až do napätia napájacieho zdroja.
Súčasne sa kondenzátor C2 nabíja prúdom s obrátenou polaritou pozdĺž cesty: „+ zdroj energie > rezistor R3 > nízky odpor vybitého C2 > spojenie kolektor-emitor VT2 > — zdroj energie“. Trvanie nabíjania je určené hodnotením R3 a C2. Určujú čas, v ktorom je VT1 v zatvorenom stave.
Keď je kondenzátor C2 nabitý na napätie, ktoré sa približne rovná napätiu 0,7-1,0 V, jeho odpor sa zvýši a tranzistor VT1 sa otvorí s napätím aplikovaným pozdĺž cesty: „+ napájanie > rezistor R3 > prechod báza-emitor VT1 > - Zdroj." V tomto prípade sa napätie nabitého kondenzátora C1 cez otvorený prechod kolektor-emitor VT1 aplikuje na spojenie emitor-báza tranzistora VT2 s obrátenou polaritou. V dôsledku toho sa VT2 zatvorí a prúd, ktorý predtým prešiel cez otvorený prechod kolektor-emitor VT2, potečie obvodom: „+ napájanie > rezistor R4 > nízky odpor C2 > spojenie báza-emitor VT1 > — napájanie. “ Tento obvod rýchlo dobije kondenzátor C2. Od tohto momentu začína režim samogenerovania „ustáleného stavu“.
Prevádzka symetrického multivibrátora v režime generovania „ustáleného stavu“.
Začína sa prvý polcyklus činnosti (oscilácia) multivibrátora.
Keď je tranzistor VT1 otvorený a VT2 je zatvorený, ako som práve napísal, kondenzátor C2 sa rýchlo dobije (z napätia 0,7...1,0 V jednej polarity na napätie zdroja energie opačnej polarity) pozdĺž obvodu. : „+ napájanie > rezistor R4 > nízky odpor C2 > prechod báza-emitor VT1 > - napájanie.“ Okrem toho sa kondenzátor C1 pomaly dobíja (z napätia zdroja jednej polarity na napätie 0,7...1,0 voltov opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „+ zdroj energie > rezistor R2 > pravá doska C1 > ľavá doska C1 > kolektor-emitorový prechod tranzistora VT1 > - - zdroj energie.”
Keď v dôsledku dobíjania C1 napätie na báze VT2 dosiahne hodnotu +0,6 voltu vzhľadom na emitor VT2, tranzistor sa otvorí. Preto bude napätie nabitého kondenzátora C2 cez otvorený kolektor-emitorový prechod VT2 aplikované na prechod emitor-báza tranzistora VT1 s obrátenou polaritou. VT1 sa zatvorí.
Začína sa druhý polovičný cyklus činnosti (oscilácia) multivibrátora.
Keď je tranzistor VT2 otvorený a VT1 zatvorený, kondenzátor C1 sa rýchlo dobije (z napätia 0,7...1,0 V jednej polarity na napätie zdroja opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „+ napájanie > rezistor R1 > nízky odpor C1 > základný emitorový prechod VT2 > - napájanie.“ Okrem toho sa kondenzátor C2 pomaly dobíja (z napájacieho napätia jednej polarity na napätie 0,7...1,0 V opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „pravá doska C2 > kolektor-emitorový prechod tranzistora VT2 > - napájanie > + napájanie zdroja > rezistor R3 > ľavá doska C2". Keď napätie na základni VT1 dosiahne +0,6 voltu vzhľadom na emitor VT1, tranzistor sa otvorí. Preto bude napätie nabitého kondenzátora C1 cez otvorený kolektor-emitorový prechod VT1 aplikované na prechod emitor-báza tranzistora VT2 s obrátenou polaritou. VT2 sa zatvorí. V tomto bode končí druhý polcyklus oscilácie multivibrátora a opäť začína prvý polcyklus.
Proces sa opakuje, kým sa multivibrátor neodpojí od zdroja energie.
Spôsoby pripojenia záťaže k symetrickému multivibrátoru
Obdĺžnikové impulzy sú odstránené z dvoch bodov symetrického multivibrátora– tranzistorové kolektory. Keď je na jednom kolektore „vysoký“ potenciál, na druhom kolektore je „nízky“ potenciál (chýba) a naopak – keď je na jednom výstupe „nízky“ potenciál, potom je „vysoký“ potenciál na druhej strane. To je jasne znázornené v časovom grafe nižšie.
Záťaž multivibrátora musí byť zapojená paralelne s jedným z kolektorových odporov, ale v žiadnom prípade nie paralelne s prechodom kolektor-emitor tranzistora. Tranzistor nemôžete obísť záťažou. Ak táto podmienka nie je splnená, zmení sa minimálne trvanie impulzov a maximálne nebude multivibrátor fungovať. Obrázok nižšie ukazuje, ako správne pripojiť záťaž a ako to nerobiť.
Aby záťaž neovplyvňovala samotný multivibrátor, musí mať dostatočný vstupný odpor. Na tento účel sa zvyčajne používajú vyrovnávacie tranzistorové stupne.
Príklad ukazuje pripojenie nízkoimpedančnej dynamickej hlavy k multivibrátoru. Prídavný odpor zvyšuje vstupný odpor vyrovnávacieho stupňa a tým eliminuje vplyv vyrovnávacieho stupňa na multivibračný tranzistor. Jeho hodnota by nemala byť menšia ako 10-násobok hodnoty kolektorového odporu. Zapojenie dvoch tranzistorov do „kompozitného tranzistorového“ obvodu výrazne zvyšuje výstupný prúd. V tomto prípade je správne zapojiť obvod báza-emitor vyrovnávacieho stupňa paralelne s kolektorovým odporom multivibrátora, a nie paralelne s prechodom kolektor-emitor multivibračného tranzistora.
Na pripojenie vysokoimpedančnej dynamickej hlavy k multivibrátoru vyrovnávacia fáza nie je potrebná. Namiesto jedného z kolektorových odporov je pripojená hlava. Jedinou podmienkou, ktorá musí byť splnená, je, že prúd pretekajúci dynamickou hlavou nesmie prekročiť maximálny kolektorový prúd tranzistora.
Ak chcete k multivibrátoru pripojiť bežné LED diódy– na vytvorenie „blikajúceho svetla“, nie sú na to potrebné kaskády vyrovnávacích pamätí. Môžu byť zapojené do série s kolektorovými odpormi. Je to spôsobené tým, že prúd LED je malý a pokles napätia na ňom počas prevádzky nie je väčší ako jeden volt. Preto nemajú žiadny vplyv na činnosť multivibrátora. Pravda, neplatí to pre superjasné LED diódy, pri ktorých je prevádzkový prúd vyšší a pokles napätia môže byť od 3,5 do 10 voltov. Ale v tomto prípade existuje východisko - zvýšte napájacie napätie a použite tranzistory s vysokým výkonom, ktoré poskytujú dostatočný kolektorový prúd.
Upozorňujeme, že oxidové (elektrolytické) kondenzátory sú svojimi kladmi spojené s kolektormi tranzistorov. Je to spôsobené tým, že na báze bipolárnych tranzistorov napätie nestúpne nad 0,7 voltu vzhľadom na žiarič a v našom prípade sú žiariče mínusom napájacieho zdroja. Ale na kolektoroch tranzistorov sa napätie mení takmer z nuly na napätie zdroja energie. Oxidové kondenzátory nie sú schopné vykonávať svoju funkciu, keď sú zapojené s obrátenou polaritou. Prirodzene, ak používate tranzistory inej štruktúry (nie N-P-N, ale štruktúry P-N-P), potom okrem zmeny polarity zdroja energie musíte zapnúť LED diódy s katódami „hore v okruhu“ a kondenzátory s plusmi k bázam tranzistorov.
Poďme na to teraz Aké parametre prvkov multivibrátora určujú výstupné prúdy a frekvenciu generovania multivibrátora?
Čo ovplyvňujú hodnoty kolektorových rezistorov? V niektorých priemerných internetových článkoch som videl, že hodnoty kolektorových odporov výrazne neovplyvňujú frekvenciu multivibrátora. To všetko je úplný nezmysel! Ak je multivibrátor správne vypočítaný, odchýlka hodnôt týchto rezistorov o viac ako päťkrát od vypočítanej hodnoty nezmení frekvenciu multivibrátora. Hlavná vec je, že ich odpor je menší ako základné odpory, pretože kolektorové odpory poskytujú rýchle nabíjanie kondenzátorov. Ale na druhej strane, hodnoty kolektorových odporov sú hlavné pre výpočet spotreby energie zo zdroja energie, ktorého hodnota by nemala prekročiť výkon tranzistorov. Ak sa na to pozriete, pri správnom zapojení nemajú ani priamy vplyv na výstupný výkon multivibrátora. Ale trvanie medzi spínaním (frekvencia multivibrátora) je určené „pomalým“ dobíjaním kondenzátorov. Doba nabíjania je určená menovitými hodnotami RC obvodov - základných odporov a kondenzátorov (R2C1 a R3C2).
Multivibrátor, aj keď sa nazýva symetrický, sa vzťahuje iba na obvody jeho konštrukcie a môže produkovať symetrické aj asymetrické výstupné impulzy v trvaní. Trvanie impulzu (vysoká úroveň) na kolektore VT1 je určené hodnotením R3 a C2 a trvanie impulzu (vysoká úroveň) na kolektore VT2 je určené hodnotením R2 a C1.
Trvanie nabíjania kondenzátorov je určené jednoduchým vzorcom, kde Tau- trvanie pulzu v sekundách, R- odpor odporu v ohmoch, S– kapacita kondenzátora vo Faradoch:
Ak ste teda ešte nezabudli, čo bolo napísané v tomto článku o pár odsekov skôr:
Ak existuje rovnosť R2 = R3 A C1=C2, na výstupoch multivibrátora bude „meander“ - obdĺžnikové impulzy s trvaním rovnajúcim sa prestávkam medzi impulzmi, ktoré vidíte na obrázku.
Celá perióda oscilácie multivibrátora je T rovná sa súčtu trvania impulzu a pauzy:
Oscilačná frekvencia F(Hz) vo vzťahu k perióde T(sec) cez pomer:
Spravidla, ak sú na internete nejaké výpočty rádiových okruhov, sú mizivé. Preto Vypočítajme prvky symetrického multivibrátora pomocou príkladu .
Ako každý tranzistorový stupeň, výpočet sa musí vykonať od konca - výstupu. A na výstupe máme vyrovnávaciu fázu, potom sú tu kolektorové odpory. Kolektorové odpory R1 a R4 plnia funkciu zaťaženia tranzistorov. Kolektorové odpory nemajú žiadny vplyv na frekvenciu generovania. Sú vypočítané na základe parametrov vybraných tranzistorov. Najprv teda vypočítame kolektorové odpory, potom základné odpory, potom kondenzátory a potom vyrovnávaciu fázu.
Postup a príklad výpočtu tranzistorového symetrického multivibrátora
Počiatočné údaje:
Napájacie napätie Ui.p. = 12 V.
Požadovaná frekvencia multivibrátora F = 0,2 Hz (T = 5 sekúnd) a trvanie impulzu sa rovná 1 (jedna sekunda.
Ako záťaž sa používa automobilová žiarovka. 12 voltov, 15 wattov.
Ako ste uhádli, vypočítame „blikajúce svetlo“, ktoré bude blikať každých päť sekúnd a žiara bude trvať 1 sekundu.
Výber tranzistorov pre multivibrátor. Napríklad máme najbežnejšie tranzistory v sovietskych časoch KT315G.
Pre nich: Pmax=150 mW; Imax = 150 mA; h21>50.
Tranzistory pre vyrovnávaciu fázu sa vyberajú na základe zaťažovacieho prúdu.
Aby sa diagram nezobrazoval dvakrát, už som podpísal hodnoty prvkov na diagrame. Ich výpočet je uvedený ďalej v rozhodnutí.
Riešenie:
1. Najprv musíte pochopiť, že prevádzka tranzistora pri vysokých prúdoch v spínacom režime je bezpečnejšia pre samotný tranzistor ako prevádzka v režime zosilnenia. Preto nie je potrebné počítať výkon pre prechodový stav v momentoch prechodu striedavého signálu cez pracovný bod „B“ statického režimu tranzistora - prechod z otvoreného stavu do uzavretého stavu a späť . Pre impulzné obvody postavené na bipolárnych tranzistoroch sa výkon zvyčajne počíta pre tranzistory v otvorenom stave.
Najprv určíme maximálny stratový výkon tranzistorov, ktorý by mal byť o 20 percent menší (faktor 0,8) ako maximálny výkon tranzistora uvedený v referenčnej knihe. Prečo však musíme multivibrátor vháňať do tuhého rámca vysokých prúdov? A dokonca aj so zvýšeným výkonom bude spotreba energie zo zdroja energie veľká, ale bude mať malý prínos. Preto po určení maximálneho rozptylu výkonu tranzistorov ho znížime 3-krát. Ďalšie zníženie straty výkonu je nežiaduce, pretože prevádzka multivibrátora na báze bipolárnych tranzistorov v nízkoprúdovom režime je „nestabilný“ jav. Ak sa zdroj energie používa nielen pre multivibrátor, alebo nie je úplne stabilný, frekvencia multivibrátora bude tiež „plávať“.
Maximálny stratový výkon určíme: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Menovitý disipovaný výkon určíme: Pdis.nom. = 120/3 = 40 mW
2. Určte kolektorový prúd v otvorenom stave: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Berme to ako maximálny kolektorový prúd.
3. Zistite hodnotu odporu a výkonu záťaže kolektora: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm
Z existujúceho nominálneho rozsahu vyberáme odpory, ktoré sú čo najbližšie k 3,6 kOhm. Nominálna séria odporov má nominálnu hodnotu 3,6 kOhm, takže najprv vypočítame hodnotu kolektorových odporov R1 a R4 multivibrátora: Rk = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Výkon kolektorových rezistorov R1 a R4 sa rovná menovitému stratovému výkonu tranzistorov Pras.nom. = 40 mW. Používame odpory s výkonom presahujúcim špecifikovaný Pras.nom. - typ MLT-0,125.
4. Prejdime k výpočtu základných rezistorov R2 a R3. Ich hodnotenie je určené na základe zosilnenia tranzistorov h21. Zároveň pre spoľahlivú prevádzku multivibrátora musí byť hodnota odporu v rozsahu: 5-krát väčšia ako odpor kolektorových odporov a menšia ako súčin Rк * h21 v našom prípade Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm a Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Hodnoty odporu Rb (R2 a R3) teda môžu byť v rozsahu 18...180 kOhm. Najprv vyberte priemernú hodnotu = 100 kOhm. Nie je to však konečné, pretože musíme poskytnúť požadovanú frekvenciu multivibrátora a ako som už napísal, frekvencia multivibrátora priamo závisí od základných rezistorov R2 a R3, ako aj od kapacity kondenzátorov.
5. Vypočítajte kapacity kondenzátorov C1 a C2 a v prípade potreby prepočítajte hodnoty R2 a R3.
Hodnoty kapacity kondenzátora C1 a odporu odporu R2 určujú trvanie výstupného impulzu na kolektore VT2. Práve pri tomto impulze by sa nám mala rozsvietiť žiarovka. A v stave bolo trvanie impulzu nastavené na 1 sekundu.
Poďme určiť kapacitu kondenzátora: C1 = 1 s / 100 kOhm = 10 µF
V nominálnom rozsahu je zaradený kondenzátor s kapacitou 10 μF, takže nám vyhovuje.
Hodnoty kapacity kondenzátora C2 a odporu odporu R3 určujú trvanie výstupného impulzu na kolektore VT1. Práve počas tohto impulzu je na kolektore VT2 „pauza“ a naša žiarovka by sa nemala rozsvietiť. A v podmienke bola špecifikovaná celá perióda 5 sekúnd s trvaním impulzu 1 sekunda. Trvanie pauzy je teda 5 sekúnd – 1 sekunda = 4 sekundy.
Po transformácii vzorca trvania dobíjania sme Stanovme kapacitu kondenzátora: C2 = 4 s / 100 kOhm = 40 µF
Kondenzátor s kapacitou 40 µF nie je zahrnutý v nominálnom rozsahu, takže nám nevyhovuje a kondenzátor s kapacitou 47 µF k nemu zoberieme čo najbližšie. Ale ako viete, čas „pauzy“ sa tiež zmení. Aby sme tomu zabránili, my Prepočítajme odpor rezistora R3 na základe trvania pauzy a kapacity kondenzátora C2: R3 = 4 sekundy / 47 uF = 85 kOhm
Podľa nominálnej série je najbližšia hodnota odporu odporu 82 kOhm.
Získali sme teda hodnoty prvkov multivibrátora:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Vypočítajte hodnotu odporu R5 vyrovnávacieho stupňa.
Aby sa eliminoval vplyv na multivibrátor, odpor prídavného obmedzovacieho odporu R5 sa volí tak, aby bol aspoň 2-krát väčší ako odpor kolektorového odporu R4 (a v niektorých prípadoch aj viac). Jeho odpor spolu s odporom spojov emitor-báza VT3 a VT4 v tomto prípade neovplyvní parametre multivibrátora.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Podľa nominálnej série je najbližší odpor 7,5 kOhm.
Pri hodnote odporu R5 = 7,5 kOhm sa riadiaci prúd vyrovnávacieho stupňa bude rovnať:
ovládam = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12 V - 1,2 V) / 7,5 kOhm = 1,44 mA
Okrem toho, ako som už napísal, zaťaženie kolektora multivibrátorových tranzistorov neovplyvňuje jeho frekvenciu, takže ak takýto odpor nemáte, môžete ho nahradiť iným „blízkym“ hodnotením (5 ... 9 kOhm ). Je lepšie, ak je to v smere poklesu, aby nedochádzalo k poklesu riadiaceho prúdu v vyrovnávacom stupni. Majte však na pamäti, že dodatočný odpor je dodatočnou záťažou pre tranzistor VT2 multivibrátora, takže prúd pretekajúci cez tento odpor sa pripočítava k prúdu kolektorového odporu R4 a predstavuje záťaž pre tranzistor VT2: Itotal = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Celkové zaťaženie kolektora tranzistora VT2 je v normálnych medziach. Ak prekročí maximálny kolektorový prúd špecifikovaný v referenčnej knihe a vynásobený faktorom 0,8, zvyšujte odpor R4, kým sa záťažový prúd dostatočne nezníži, alebo použite výkonnejší tranzistor.
7. Potrebujeme dodať prúd do žiarovky Iн = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A
Ale riadiaci prúd vyrovnávacieho stupňa je 1,44 mA. Prúd multivibrátora sa musí zvýšiť o hodnotu rovnajúcu sa pomeru:
In / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 krát.
Ako to spraviť? Pre výrazné zvýšenie výstupného prúdu použite tranzistorové kaskády zostavené podľa obvodu „kompozitného tranzistora“. Prvý tranzistor je zvyčajne nízkoenergetický (použijeme KT361G), má najvyššie zosilnenie a druhý musí poskytovať dostatočný zaťažovací prúd (zoberme si nemenej bežný KT814B). Potom sa ich koeficienty prenosu h21 vynásobia. Takže pre tranzistor KT361G h21>50 a pre tranzistor KT814B h21=40. A celkový koeficient prenosu týchto tranzistorov zapojených podľa obvodu „kompozitného tranzistora“: h21 = 50 * 40 = 2000. Toto číslo je väčšie ako 870, takže tieto tranzistory úplne postačujú na ovládanie žiarovky.
No a to je všetko!
Rádiové obvody pre začínajúcich rádioamatérov
V tomto článku predstavujeme niekoľko zariadení založených na jednom obvode - asymetrickom multivibrátore s použitím tranzistorov s rôznou vodivosťou.
blikač
Pomocou tohto obvodu môžete zostaviť zariadenie s blikajúcou žiarovkou (pozri obr. 1) a použiť ho na rôzne účely. Nainštalujte ho napríklad na bicykel na napájanie smerových svetiel alebo do modelu majáka, signálneho svetla alebo na model auta alebo lode ako blikajúce svetlo.
Zaťaženie asymetrického multivibrátora zostaveného na tranzistoroch T1, T2 je žiarovka L1. Frekvencia opakovania impulzov je určená hodnotou kapacity kondenzátora C1 a rezistorov R1, R2. Rezistor R1 obmedzuje maximálnu frekvenciu zábleskov a rezistor R2 možno použiť na hladkú zmenu ich frekvencie. Musíte začať pracovať od maximálnej frekvencie, ktorá zodpovedá hornej polohe posúvača odporu R2 v diagrame.
Upozorňujem, že prístroj je napájaný 3336L batériou, ktorá pri záťaži produkuje 3,5 V a žiarovka L1 sa používa pri napätí len 2,5 V. Vyhorí? Nie! Trvanie jeho žiary je veľmi krátke a niť sa nestihne prehriať. Ak majú tranzistory vysoký zisk, potom namiesto žiarovky 2,5 V x 0,068 A môžete použiť žiarovku 3,5 V x 0,16 A Tranzistory ako MP35-MP38 sú vhodné pre tranzistor T1 a tranzistory ako MP39-MP42. vhodné pre T2.
Metronóm
Ak do rovnakého obvodu nainštalujete namiesto žiarovky reproduktor, získate ďalšie zariadenie – elektronický metronóm. Používa sa pri výučbe hudby, na udržiavanie času pri fyzikálnych experimentoch a vo fotografickej tlači.
Ak mierne zmeníte obvod - znížte kapacitu kondenzátora C1 a zaveďte odpor R3, trvanie impulzu generátora sa zvýši. Zvuk sa zvýši (obr. 2). Toto zariadenie môže slúžiť ako domáci zvonček, model klaksónu alebo detské šliapacie autíčko. (V druhom prípade je potrebné zvýšiť napätie na 9 V.) A dá sa použiť aj na výučbu Morseovej abecedy. Až potom namiesto tlačidla Kn1 musíte nainštalovať telegrafný kľúč. Zvukový tón sa volí pomocou kondenzátora C1 a odporu R2. Čím väčší R3, tým hlasnejší je zvuk generátora. Ak je však jeho hodnota väčšia ako jeden kiloohm, oscilácie v generátore nemusia nastať.
Generátor využíva rovnaké tranzistory ako v predchádzajúcom zapojení a ako reproduktor sú použité slúchadlá alebo hlava s odporom cievky 5 až 65 Ohmov.
Indikátor vlhkosti
Asymetrický multivibrátor využívajúci tranzistory s rôznou vodivosťou má zaujímavú vlastnosť: počas prevádzky sú oba tranzistory súčasne buď otvorené alebo zablokované. Prúd spotrebovaný vypnutými tranzistormi je veľmi malý. To umožňuje vytvárať cenovo výhodné indikátory zmien neelektrických veličín, ako sú indikátory vlhkosti. Schematický diagram takéhoto indikátora je znázornený na obrázku 3. Ako je zrejmé z diagramu, generátor je neustále pripojený k zdroju energie, ale nefunguje, pretože oba tranzistory sú zablokované. Znižuje spotrebu prúdu a rezistor R4. Do zásuviek G1, G2 sa pripája senzor vlhkosti - dva tenké pocínované drôty dlhé 1,5 cm Sú prišité k látke vo vzdialenosti 3-5 mm od seba. Keď je mokrý, padá. Tranzistory sa otvoria, generátor začne pracovať Na zníženie hlasitosti je potrebné znížiť napájacie napätie alebo hodnotu odporu R3. Tento indikátor vlhkosti je možné použiť pri starostlivosti o novorodencov.
Indikátor vlhkosti so zvukovým a svetelným signálom
Ak okruh trochu rozšírite, indikátor vlhkosti vyšle svetlo súčasne so zvukovým signálom - žiarovka L1 sa rozsvieti. V tomto prípade, ako je zrejmé zo schémy (obr. 4), sú v generátore inštalované dva asymetrické multivibrátory na tranzistoroch s rôznou vodivosťou. Jeden je namontovaný na tranzistoroch T1, T2 a je riadený snímačom vlhkosti zapojeným do pätíc G1, G2. Záťaž tohto multivibrátora je lampa L1. Napätie z kolektora T2 riadi činnosť druhého multivibrátora, zostaveného na tranzistoroch T3, T4. Funguje ako generátor audio frekvencie a na jeho výstupe je zapnutý reproduktor Gr1. Ak nie je potrebné vydávať zvukový signál, potom je možné druhý multivibrátor vypnúť.
Tranzistory, lampa a reproduktor použité v tomto indikátore vlhkosti sú rovnaké ako v predchádzajúcich zariadeniach.
Simulátor sirény
Zaujímavé zariadenia je možné postaviť pomocou závislosti frekvencie asymetrického multivibrátora na tranzistoroch rôznej vodivosti od základného prúdu tranzistora T1. Napríklad generátor, ktorý simuluje zvuk sirény. Takéto zariadenie je možné nainštalovať na model sanitky, hasičského auta alebo záchranného člna.
Schematický diagram zariadenia je znázornený na obrázku 5. V počiatočnej polohe je tlačidlo Kn1 otvorené. Tranzistory sú zablokované. Generátor nefunguje. Keď je tlačidlo zatvorené, kondenzátor C2 sa nabíja cez odpor R4. Tranzistory sa otvoria a multivibrátor začne pracovať. Keď sa kondenzátor C2 nabíja, prúd bázy tranzistora T1 sa zvyšuje a frekvencia multivibrátora sa zvyšuje. Po otvorení tlačidla sa všetko zopakuje v opačnom poradí. Zvuk sirény je simulovaný periodickým zatváraním a otváraním tlačidla. Rýchlosť nárastu a poklesu zvuku je zvolená odporom R4 a kondenzátorom C2. Tón sirény sa nastavuje odporom R3 a hlasitosť zvuku voľbou odporu R5. Tranzistory a reproduktor sú zvolené rovnako ako v predchádzajúcich zariadeniach.
Tester tranzistorov
Vzhľadom na to, že tento multivibrátor používa tranzistory s rôznou vodivosťou, môžete ho použiť ako zariadenie na testovanie tranzistorov výmenou. Schematický diagram takéhoto zariadenia je znázornený na obrázku 6. Ako základ sa berie obvod generátora zvuku, ale s rovnakým úspechom je možné použiť generátor svetelných impulzov.
Najprv zatvorením tlačidla Kn1 skontrolujte činnosť zariadenia. V závislosti od typu vodivosti pripojte skúšaný tranzistor do pätíc G1 - G3 alebo G4-G6. V tomto prípade použite prepínač P1 alebo P2. Ak je v reproduktore zvuk, keď stlačíte tlačidlo, potom tranzistor funguje.
Ako spínače P1 a P2 môžete použiť prepínače s dvoma spínacími kontaktmi. Na obrázku sú prepínače v polohe "Ovládanie". Zariadenie je napájané 3336L batériou.
Zvukový generátor na testovanie zosilňovačov
Na základe rovnakého multivibrátora môžete zostaviť pomerne jednoduchý generátor na testovanie prijímačov a zosilňovačov. Jeho schéma zapojenia je na obrázku 7. Jeho rozdiel oproti generátoru zvuku je v tom, že namiesto reproduktora je na výstupe multivibrátora zapnutý 7-stupňový regulátor úrovne napätia.
E. TARASOV
Ryža Y. ČESNOKOBA
YUT Pre šikovné ruky 1979 č.8
Tento článok popisuje zariadenie navrhnuté jednoducho tak, aby začínajúci rádioamatér (elektrikár, elektronik atď.) lepšie porozumel schémam zapojenia a získal skúsenosti pri montáži tohto zariadenia. Aj keď je možné, že tento najjednoduchší multivibrátor, ktorý je popísaný nižšie, môže nájsť aj praktické uplatnenie. Pozrime sa na diagram:
Obrázok 1 - Najjednoduchší multivibrátor na relé
Po privedení napájania do obvodu sa kondenzátor začne nabíjať cez odpor R1, kontakty K1.1 sú otvorené, keď je kondenzátor nabitý na určité napätie, relé bude fungovať a kontakty sa zatvoria, keď sú kontakty zatvorené, kondenzátor sa cez tieto kontakty a odpor R2 začne vybíjať, keď sa kondenzátor vybije na určité napätie, kontakty sa otvoria a proces sa potom cyklicky opakuje. Tento multivibrátor funguje, pretože prevádzkový prúd relé je väčší ako prídržný prúd. Odpor rezistorov sa NEDÁ meniť v širokých medziach a to je nevýhoda tohto obvodu. Odpor napájacieho zdroja ovplyvňuje frekvenciu a preto tento multivibrátor nebude fungovať zo všetkých zdrojov napájania. Kapacita kondenzátora sa môže zvýšiť, ale frekvencia uzatvárania kontaktov sa zníži. Ak má relé druhú skupinu kontaktov a používajú sa veľké kapacitné hodnoty, potom sa tento obvod môže použiť na pravidelné automatické zapínanie / vypínanie zariadení. Proces montáže je znázornený na obrázkoch nižšie:
Pripojovací odpor R2
Pripojenie kondenzátora
Pripojovací odpor R1
Pripojenie kontaktov relé k jeho vinutiu
Spojovacie vodiče pre napájanie
Relé si môžete kúpiť v obchode s rádiovými súčiastkami alebo ho získať zo starého rozbitého zariadenia, napríklad relé môžete odspájkovať z dosiek z chladničiek:
Ak má relé zlé kontakty, môžete ich trochu vyčistiť.
V tomto článku podrobne vysvetlím, ako vyrobiť multivibrátor, ktorý je prvým okruhom takmer každého druhého rádioamatéra. Ako vieme, multivibrátor je elektronické zariadenie, ktoré generuje elektrické oscilácie takmer obdĺžnikového tvaru, čo sa odráža v jeho názve: „multi-many“, „vibro-oscilácia“. Inými slovami, multivibrátor je obdĺžnikový generátor impulzov relaxačného typu s odporovo-kapacitnou kladnou spätnou väzbou, využívajúci dvojkaskádový zosilňovač uzavretý v kruhu s kladnou spätnou väzbou. Keď multivibrátor pracuje v režime vlastnej oscilácie, generujú sa periodicky sa opakujúce obdĺžnikové impulzy. Frekvencia generovaných impulzov je určená parametrami časovacieho obvodu, vlastnosťami obvodu a režimom jeho napájania. Frekvencia vlastných kmitov je tiež ovplyvnená pripojenou záťažou. Typicky sa multivibrátor používa ako generátor impulzov s relatívne dlhým trvaním, ktorý sa potom používa na generovanie impulzov požadovaného trvania a amplitúdy.
Prevádzka multivibračného obvodu
Symetrický tranzistorový multivibrátor
Schematicky sa multivibrátor skladá dvoch zosilňovacích stupňov so spoločným emitorom, pričom výstupné napätie každého z nich je privedené na vstup druhého. Keď je obvod pripojený k zdroju Ek, oba tranzistory prechádzajú cez kolektorové body - ich pracovné body sú v aktívnej oblasti, pretože cez odpory RB1 a RB2 je na bázy aplikované záporné predpätie. Tento stav obvodu je však nestabilný. V dôsledku prítomnosti kladnej spätnej väzby v obvode je podmienka?Ku>1 splnená a dvojstupňový zosilňovač je samobudený. Začína sa proces regenerácie – rýchly nárast prúdu jedného tranzistora a pokles prúdu druhého tranzistora. Nech sa v dôsledku akejkoľvek náhodnej zmeny napätí na bázach alebo kolektoroch mierne zvýši prúd IK1 tranzistora VT1. V tomto prípade sa pokles napätia na rezistore RK1 zvýši a kolektor tranzistora VT1 dostane zvýšenie kladného potenciálu. Pretože napätie na kondenzátore SB1 sa nemôže okamžite zmeniť, tento prírastok sa aplikuje na základňu tranzistora VT2, čím sa vypne. Súčasne klesá kolektorový prúd IK2, napätie na kolektore tranzistora VT2 sa stáva zápornejším a prenášaným cez kondenzátor SB2 na základňu tranzistora VT1 ho ešte viac otvára, čím sa zvyšuje prúd IK1. Tento proces prebieha ako lavína a končí tým, že tranzistor VT1 vstúpi do režimu nasýtenia a tranzistor VT2 vstúpi do režimu cutoff. Obvod sa dostane do jedného zo svojich dočasne stabilných rovnovážnych stavov. V tomto prípade je otvorený stav tranzistora VT1 zabezpečený predpätím zo zdroja Ek cez rezistor RB1 a zablokovaný stav tranzistora VT2 je zaistený kladným napätím na kondenzátore SB1 (Ucm = UB2 > 0), ktoré je pripojený cez otvorený tranzistor VT1 k medzere báza-emitor tranzistora VT2.
Na vytvorenie multivibrátora Rádiové komponenty, ktoré potrebujeme, sú:1. Dva tranzistory typu KT315.
2. Dva elektrolytické kondenzátory 16V, 10-200 mikrofaradov (Čím menšia kapacita, tým častejšie blikanie).
3. 4 odpory s menovitou hodnotou: 100-500 ohmov, 2 kusy (ak nastavíte 100 ohmov, obvod bude fungovať aj od 2,5 V), 10 ohmov, 2 kusy. Všetky odpory sú 0,125 wattu.
4. Dve slabé LED diódy (akákoľvek farba okrem bielej).
Doska plošných spojov formátu Lay6. Začnime s výrobou. Samotná doska s plošnými spojmi vyzerá takto:
Spájkujeme dva tranzistory, nezamieňame kolektor a základňu na tranzistore - to je častá chyba.
Spájkujeme kondenzátory 10-200 mikrofaradov. Upozorňujeme, že 10 voltové kondenzátory sú veľmi nežiaduce na použitie v tomto obvode, ak budete dodávať 12 voltovú energiu. Nezabudnite, že elektrolytické kondenzátory majú polaritu!
Multivibrátor je takmer pripravený. Zostáva len spájkovať LED a vstupné vodiče. Fotografia hotového zariadenia vyzerá asi takto:
A aby vám bolo všetko jasnejšie, tu je video s jednoduchým multivibrátorom v akcii:
V praxi sa multivibrátory používajú ako generátory impulzov, frekvenčné deličy, tvarovače impulzov, bezkontaktné spínače atď., v elektronických hračkách, automatizačných zariadeniach, výpočtových a meracích zariadeniach, v časových relé a hlavných zariadeniach. Bol som s tebou Varte-:D . (materiál bol pripravený na požiadanie Demyan" a)
Diskutujte o článku MULTIVIBRÁTOR