Цей урок буде присвячений, досить важливою і затребуваною темою, про мультивібратори та їх застосування. Якби я спробував тільки перерахувати, де і як використовуються автоколивальні симетричні та несиметричні мультивібратори, для цього знадобилася б пристойна кількість сторінок книги. Немає, мабуть, такої галузі радіотехніки, електроніки, автоматики, імпульсної чи обчислювальної техніки, де б такі генератори не застосовувалися. У цьому уроці будуть дані теоретичні відомості про ці пристрої, а в кінці, я наведу кілька прикладів практичного використання їх стосовно вашої творчості.
Автоколивальний мультивібратор
Мультивібраторами називають електронні пристрої, що генерують електричні коливання, близькі формою до прямокутної. Спектр коливань, що генеруються мультивібратором, містить безліч гармонік - теж електричних коливань, але кратних коливань основної частоти, що й відображено в його назві: "мульті - багато", "вібро - вагаю".
Розглянемо схему, показану на (рис. 1, а). Дізнаєтесь? Так, це схема двокаскадного транзисторного підсилювача 3Ч із виходом на головні телефони. Що станеться, якщо вихід такого підсилювача з'єднати з його входом, як показано на схемі штриховою лінією? Між ними виникає позитивний зворотний зв'язок і підсилювач самозбудиться стане генератором коливань звукової частоти, і в телефонах ми почуємо звук низького тону.
Тепер подивіться на (рис. 1, б). На ньому ви бачите схему того ж підсилювача, охопленого позитивним зворотним зв'язком , Як на (рис. 1, а), тільки накреслення її дещо змінено. Саме так зазвичай креслять схеми автоколивальних, т. е. мультивібраторів, що самозбуджуються. Досвід – найкращий, мабуть, метод пізнання сутності дії того чи іншого електронного пристрою. У цьому ви переконувалися неодноразово. Ось і зараз, щоб краще розібратися у роботі цього універсального приладу – автомата, пропоную провести досвід із ним. Принципову схему автоколивального мультивібратора з усіма даними його резисторів та конденсаторів ви бачите на (рис. 2, а). Змонтуйте його на макетній платі. Транзистори повинні бути низькочастотними (МП39 - МП42), так як у високочастотних транзистори дуже маленька пробивна напруга емітерного переходу. Електролітичні конденсатори С1 та С2 – типу К50 – 6, К50 – 3 або їх імпортні аналоги на номінальну напругу 10 – 12 В. Опір резисторів можуть відрізнятися від зазначених на схемі до 50%. Важливо лише, щоб можливо однаковими були номінали резисторів навантаження Rl, R4 і базових резисторів R2, R3. Для живлення використовуйте батарею "Крона" або БП. У колекторний ланцюг будь-якого з транзисторів включіть міліамперметр (РА) на струм 10 - 15 мА, а до ділянки емітер - колектор того ж транзистора підключіть високоомний вольтметр постійного струму (PU) на - напруга до 10 В. Перевіривши монтаж і особливо конденсаторів, підключіть до мультивібратора джерело живлення. Що демонструють вимірювальні прилади? Міліамперметр - різко збільшується до 8 - 10 мА, а потім різко зменшується майже до нуля струм колекторного ланцюга транзистора. Вольтметр ж, навпаки, то зменшується майже до нуля, то колекторна напруга, що збільшується до напруги джерела живлення. Про що говорять ці виміри? Про те, що транзистор цього плеча мультивібратора працює як перемикання. Найбільший колекторний струм та одночасно найменша напруга на колекторі відповідають відкритому стану, а найменший струм і найбільша колекторна напруга - закритому стану транзистора. Так само працює і транзистор другого плеча мультивібратора, але, як кажуть, із зсувом фази на 180° : коли один із транзисторів відкритий, другий закритий У цьому неважко переконатися, включивши в колекторний ланцюг транзистора другого плеча мультивібратора такий міліамперметр; стрілки вимірювальних приладів поперемінно відхилятимуться від нульових позначок шкал. Тепер, скориставшись годинником із секундною стрілкою, порахуйте, скільки разів на хвилину транзистори переходять з відкритого стану в закритий. Приблизно раз 15 - 20. Така кількість електричних коливань, що генеруються мультивібратором за хвилину. Отже, період одного коливання дорівнює 3 – 4 с. Продовжуючи стежити за стрілкою міліамперметра, спробуйте зобразити ці коливання графічно. По горизонтальній осі ординат відкладайте в певному масштабі відрізки часу перебування транзистора у відкритому та закритому станах, а вертикальною - відповідний цим станам колекторний струм. У вас вийде приблизно такий самий графік, як і той, що зображений на рис. 2, б.
Отже, можна вважати, що мультивібратор генерує електричні коливання прямокутної форми. У сигналі мультивібратора, незалежно від того, з якого виходу він знімається, можна виділити імпульси струму та паузи між ними. Інтервал часу з моменту появи одного імпульсу струму (або напруги) до моменту появи наступного імпульсу тієї ж полярності прийнято називати періодом проходження імпульсів Т, а час між імпульсами тривалістю паузи Тn - мультивібратори, що генерують імпульси, тривалість Тn яких дорівнює паузам .Отже, зібраний вами досвідчений мультивібратор - симетричний. Замініть конденсатори С1 і С2 на інші конденсатори ємністю по 10 - 15 мкФ. Мультивібратор залишився симетричним, але частота коливань, що генеруються ним, збільшилася в 3 - 4 рази - до 60 - 80 в 1 хв або, що те ж саме, приблизно до частоти 1 Гц. Стрілки вимірювальних приладів ледве встигають слідувати за змінами струмів та напруг у ланцюгах транзисторів. А якщо конденсатори С1 та С2 замінити паперовими ємністю по 0,01 – 0,05 мкФ? Як тепер поводитимуться стрілки вимірювальних приладів? Відхилившись від нульових позначок шкал, вони стоять дома. Можливо, зірвано генерацію? Ні! Просто частота коливань мультивібратора збільшилася до кількох сотень герц. Це коливання діапазону звукової частоти, які фіксувати прилади постійного струму вже не можуть. Виявити їх можна за допомогою частотоміра або головних телефонів, підключених через конденсатор ємністю 0,01 - 0,05 мкФ до будь-якого з виходів мультивібратора або включивши їх безпосередньо в колектор будь-якого з транзисторів замість резистора навантаження. У телефонах почуєте звук низького тону. Який принцип роботи мультивібратора? Повернемося до схеми на рис. 2, а. У момент включення живлення транзистори обох плечей мультивібратора відкриваються, так як на їх бази через відповідні їм резистори R2 і R3 подаються негативні зсувні напруги. Одночасно починають заряджатися конденсатори зв'язку: С1 через емітерний перехід транзистора V2 і резистор R1; С2 через емітерний перехід транзистора V1 і резистор R4. Ці ланцюги зарядки конденсаторів, будучи дільниками напруги джерела живлення, створюють на базах транзисторів (щодо емітерів) негативні напруги, що все зростають за значенням, прагнуть все більше відкрити транзистори. Відкриття транзистора викликає зниження негативного напруги з його колекторі, що викликає зниження негативного напруги з урахуванням іншого транзистора, закриваючи його. Такий процес протікає відразу в обох транзисторах, проте закривається тільки один з них, на базі якого більш висока позитивна напруга, наприклад, через різниці коефіцієнтів передачі струмів h21е номіналів резисторів і конденсаторів. Другий транзистор залишається відкритим. Але ці стани транзисторів нестійкі, бо електричні процеси у ланцюгах тривають. Припустимо, що через деякий час після включення живлення закритим виявився транзистор V2, а відкритим транзистор V1. З цього моменту конденсатор С1 починає розряджатися через відкритий транзистор V1, опір ділянки емітер - колектор якого в цей час замало, і резистор R2. У міру розрядки конденсатора С1 позитивна напруга з урахуванням закритого транзистора V2 зменшується. Як тільки конденсатор повністю розрядиться і напруга на базі транзистора V2 стане близьким нулю, в колекторному ланцюзі цього, тепер транзистора, що вже відкривається, з'являється струм, який впливає через конденсатор С2 на базу транзистора V1 і знижує негативну напругу на ній. В результаті струм, поточний через транзистор V1 починає зменшуватися, а через транзистор V2, навпаки, збільшуватися. Це призводить до того, що транзистор V1 закривається, а транзистор V2 відкривається. Тепер почне розряджатися конденсатор С2, але через відкритий транзистор V2 і резистор R3, що зрештою призводить до відкривання першого та закривання другого транзисторів і т.д. Транзистори постійно взаємодіють, у результаті мультивибратор генерує електричні коливання. Частота коливань мультивібратора залежить як від ємності конденсаторів зв'язку, що вже перевірено, так і від опору базових резисторів, в чому ви можете переконатися зараз же. Спробуйте, наприклад, базові резистори R2 та R3 замінити резисторами великих опорів. Частота коливань мультивібратора зменшиться. І навпаки, якщо їх опори будуть меншими, частота коливань збільшиться. Ще один досвід: відключіть верхні (за схемою) висновки резисторів R2 та R3 від мінусового провідника джерела живлення, з'єднайте їх разом, а між ними та мінусовим провідником увімкніть реостатом змінний резистор опором 30 - 50 кОм. Повертаючи вісь змінного резистора, ви в досить широких межах можете змінювати частоту коливань мультивібраторів. Приблизну частоту коливань симетричного мультивібратора можна підрахувати за такою спрощеною формулою: F = 700/(RC), де f - частота в герцах, R - опору базових резисторів у кіломах, С - ємності конденсаторів зв'язку в мікрофарадах. Користуючись цією спрощеною формулою, підрахуйте коливання яких частот генерував ваш мультивібратор. Повернемося до вихідних даних резисторів та конденсаторів досвідченого мультивібратора (за схемою на рис. 2, а). Конденсатор С2 замініть конденсатором ємністю 2 - 3 мкФ, в колекторний ланцюг транзистора V2 увімкніть міліамперметр, стежачи за його стрілкою, зобразіть графічно коливання струму, що генеруються мультивібратором. Тепер струм у колекторному ланцюзі транзистора V2 з'являтиметься більш короткими, ніж раніше, імпульсами (рис. 2, в). Тривалість імпульсів Тh буде приблизно в стільки ж разів менше пауз між імпульсами Тh, скільки зменшилася ємність конденсатора С2 в порівнянні з його колишньою ємністю. А тепер той же (або такий) міліамперметр увімкніть у колекторний ланцюг транзистора V1. Що вказує вимірювальний прилад? Теж імпульси струму, та їх тривалість значно більше пауз з-поміж них (рис. 2, р). Що сталося? Зменшивши ємність конденсатора С2, ви порушили симетрію плечей мультивібратора - він став несиметричним . Тому і коливання, що генеруються ним, стали несиметричними : у колекторному ланцюзі транзистора V1 струм з'являється відносно довгими імпульсами, колекторного ланцюга транзистора V2 - короткими. З Виходу такого мультивібратора можна знімати короткі, а з Виходу 2 - довгі імпульси напруги. Тимчасово поміняйте місцями конденсатори С1 та С2. Тепер короткі імпульси напруги будуть на виході 1, а довгі - на виході 2. Порахуйте (по годинах з секундною стрілкою), скільки електричних імпульсів за хвилину генерує такий варіант мультивібратора. Близько 80. Збільште ємність конденсатора С1, паралельно підключивши йому другий електролітичний конденсатор ємністю 20 - 30 мкФ. Частота проходження імпульсів зменшиться. А якщо навпаки, ємність цього конденсатора зменшувати? Частота проходження імпульсів повинна збільшуватися. Є, однак, інший спосіб регулювання частоти прямування імпульсів - зміною опору резистора R2: зі зменшенням опору цього резистора (але не менше ніж до 3 - 5 кОм, інакше транзистор V2 буде весь час відкритий і порушується автоколивальний процес) частота прямування імпульсу повинна зростати, а зі збільшенням його опору, навпаки, зменшуватиметься. Перевірте досвідченим шляхом – чи це так? Підберіть резистор такого номіналу, щоб число імпульсів в 1 хв складало точно 60. Стрілка міліамперметра коливатиметься з частотою 1 Гц. Мультивібратор у цьому випадку стане електронним механізмом годинника, що відраховує секунди.
Мультивібратор, що чекає
Такий мультивібратор генерує імпульси струму (або напруги) при подачі на його вхід сигналів, що запускають, від іншого джерела, наприклад від автоколивального мультивібратора. Щоб автоколивальний мультивібратор, досліди з яким ви вже проводили в цьому уроці (за схемою на рис. 2,а), перетворити на мультивібратор, що чекає, треба зробити наступне: конденсатор С2 видалити, а замість нього між колектором транзистора V2 і базою транзистора V1 включити (на рис. 3 – R3) опором 10 – 15 кОм; між базою транзистора V1 та заземленим провідником включити послідовно з'єднані елемент 332 (G1 або інше джерело постійної напруги) та резистор опором 4,7 - 5,1 кОм (R5), але так, щоб з базою з'єднувався (через R5) позитивний полюс елемента; до базового ланцюга транзистора V1 покласти конденсатор (на рис. 3 - С2) ємністю 1 - 5 тис. пФ, другий висновок якого виконуватиме роль контакту вхідного сигналу, що управляє. Початковий стан транзистора V1 такого мультивібратора - закритий, транзистора V2 - відкритий. Перевірте - чи це так? Напруга на колекторі закритого транзистора має бути близьким до напруги джерела живлення, а на колекторі відкритого транзистора - не перевищувати 0,2 - 0,3 В. Потім в колекторний ланцюг транзистора V1 увімкніть міліамперметр на струм 10 - 15 мА і, спостерігаючи його , увімкніть між контактом Uвх та заземленим провідником, буквально на мить, один - два елементи 332, з'єднані послідовно (на схемі GB1) або батарею 3336Л. Тільки не переплутайте: негативний полюс цього зовнішнього електричного сигналу повинен підключатися до контакту Uвх. При цьому стрілка міліамперметра повинна відразу відхилитися до значення найбільшого струму колекторного ланцюга транзистора, застигнути на деякий час, а потім повернутися у вихідне положення, щоб очікувати наступного сигналу. Повторіть цей досвід кілька разів. Мілліамперметр при кожному сигналі буде показувати миттєво зростаючий до 8 - 10 мА і через деякий час, так само миттєво спадає майже до нуля колекторний струм транзистора V1. Це поодинокі імпульси струму, що генеруються мультивібратором. А якщо батарею GB1 довше тримати підключеною до затискача Uвх. Відбудеться те саме, що й у попередніх дослідах, - на виході мультивібратора з'явиться лише один імпульс. Спробуйте!
І ще один експеримент: торкніться виведення бази транзистора V1 будь-яким металевим предметом, взятим в руку. Можливо, і в цьому випадку мультивібратор, що чекає, спрацює - від електростатичного заряду вашого тіла. Повторіть такі ж досліди, але включивши міліамперметр у колекторний ланцюг транзистора V2. При подачі сигналу, що управляє, колекторний струм цього транзистора повинен різко зменшитися майже до нуля, а потім так само різко збільшитися до значення струму відкритого транзистора. Це теж імпульс струму, але негативної полярності. Який принцип дії чекаючого мультивібратора? У такому мультивібраторі зв'язок між колектором транзистора V2 і базою транзистора V1 не ємнісний, як в автоколивальному, а резистивний через резистор R3.На базу транзистора V2 через резистор R2 подається негативне напруга зсуву, що відкриває його. Транзистор V1 надійно закритий позитивною напругою елемента G1 на його базі. Такий стан транзисторів дуже стійкий. У такому стані вони можуть перебувати скільки завгодно часу. Але на основі транзистора V1 виник імпульс напруги негативної полярності. З цього моменту транзистори переходять у режим нестійкого стану. Під дією вхідного сигналу транзистор V1 відкривається, а напруга, що при цьому змінюється, на його колекторі через конденсатор С1 закриває транзистор V2. У такому стані транзистори знаходяться доти, доки не розрядиться конденсатор С1 (через резистор R2 і відкритий транзистор V1, опір якого в цей час мало). Як тільки конденсатор розрядиться, транзистор V2 відразу відкриється, а транзистор V1 закриється. З цього моменту мультивібратор знову виявляється у вихідному, стійкому режимі очікування. Таким чином, чекаючий мультивібратор має один стійкий та один нестійкий стан . Під час нестійкого стану він генерує один прямокутний імпульс струму (напруги), тривалість якого залежить від ємності конденсатора С1. Чим більша ємність цього конденсатора, тим більша тривалість імпульсу. Так, наприклад, при ємності конденсатора 50 мкФ мультивібратор генерує імпульс струму тривалістю близько 1,5 с, а з конденсатором ємністю 150 мкФ - втричі більше. Через додаткові конденсатори - позитивні імпульси напруги можна знімати з виходу 1, а негативні з виходу 2. Чи імпульсом негативної напруги, поданим на базу транзистора V1, можна вивести мультивібратор з режиму очікування? Ні не тільки. Це можна зробити і подачею імпульсу напруги позитивної полярності, але на основу транзистора V2. Отже, вам залишається експериментально перевірити, як впливає ємність конденсатора С1 на тривалість імпульсів і можливість управління мультивібратором, що чекає, імпульсами позитивної напруги. Як практично можна використовувати мультивібратор, що чекає? По різному. Наприклад, для перетворення синусоїдальної напруги в імпульси напруги (або струму) прямокутної форми такої ж частоти, або включення на якийсь час іншого приладу шляхом подачі на вхід чекає мультивібратора короткочасного електричного сигналу. А як ще? Подумайте!
Мультивібратор в генераторах та електронних перемикачах
Електронний дзвінок.Мультивібратор можна застосувати до квартирного дзвінка, замінивши ним звичайний електричний. Зібрати його можна за схемою, показаною на (рис. 4). Транзистори V1 і V2 працюють у симетричному мультивібраторі, що генерує коливання частотою близько 1000 Гц, а транзистор V3 – у підсилювачі потужності цих коливань. Посилені коливання перетворюються динамічною головкою В1 звукові коливання. Якщо для дзвінка використовувати абонентський гучномовець, увімкнувши первинну обмотку його перехідного трансформатора в колекторний ланцюг транзистора V3, у футлярі розміститься вся електроніка дзвінка, змонтована на платі. Там розміститься і батарея живлення.
Електронний дзвінок можна встановити в коридорі та з'єднавши його двома проводами з кнопкою S1. При натисканні кнопки – у динамічній головці з'явиться звук. Так як живлення на прилад подається тільки під час викликів, двох батарей 3336Л з'єднаних послідовно або "Крона", вистачить на кілька місяців роботи дзвінка. Бажаний тон звуку встановлюйте заміною конденсаторів С1 та С2 конденсаторами інших ємностей. Мультивібратор, зібраний за такою ж схемою, може бути використаний для вивчення та тренування у прийомі на слух телеграфної абетки - абетки Морзе. У цьому випадку треба лише кнопку замінити на телеграфний ключ.
Електронний перемикач.Цей прилад, схема якого показана (рис. 5), можна використовувати для комутації двох ялинкових гірлянд, що живляться від мережі змінного струму. Сам же електронний перемикач можна живити від двох батарей 3336Л, з'єднаних послідовно, або від випрямляча, який давав би на виході постійну напругу 9 - 12 В.
Схема перемикача дуже схожа на схему електронного дзвінка. Але ємності конденсаторів С1 і С2 перемикача набагато більше ємностей аналогічних конденсаторів дзвінка. Мультивібратор перемикача, в якому працюють транзистори V1 і V2, генерує коливання частотою близько 0,4 Гц, а навантаження його підсилювача потужності (транзистор V3) є обмотка електромагнітного реле К1. Реле має одну пару контактних пластин, що працюють на перемикання. Підійде, наприклад, реле РЕМ - 10 (паспорт РС4.524.302) або інше електромагнітне реле, що надійно спрацьовує від напруги 6 - 8 при струмі 20 - 50 мА. При включенні живлення транзистори V1 та V2 мультивібратора поперемінно відкриваються та закриваються, генеруючи сигнали прямокутної форми. Коли транзистор V2 відкритий, негативна напруга живлення через резистор R4 і цей транзистор подається на базу транзистора V3, вводячи його в насичення. При цьому опір ділянки емітер - колектор транзистора V3 зменшується до кількох ом і майже вся напруга джерела живлення прикладається до обмотки реле К1 - реле спрацьовує і своїми контактами підключає до мережі одну з гірлянд. Коли транзистор V2 закритий, ланцюг живлення бази транзистора V3 розірваний, і він також закритий, через обмотку реле струм не тече. У цей час реле відпускає якір та його контакти, перемикаючись, підключають до мережі другу ялинкову гірлянду. Якщо ви захочете змінити час перемикання гірлянд, замінюйте конденсатори С1 і С2 конденсаторами інших ємностей. Дані резисторів R2 та R3 залиште колишніми, інакше порушиться режим роботи транзисторів по постійному струму. Підсилювач потужності, аналогічний підсилювачу на транзисторі V3, можна включити і в емітерний ланцюг транзистора мультивібратора V1. У цьому випадку електромагнітні реле (у тому числі - саморобні) можуть мати групи контактів, що не перемикають, а нормально розімкнені або нормально замкнуті. Контакти реле одного з плечей мультивібратора періодично замикатимуть і розмикатимуть ланцюг живлення однієї гірлянди, а контакти реле іншого плеча мультивібратора - ланцюг живлення другої гірлянди. Електронний перемикач можна змонтувати на платі з гетинаксу чи іншого ізоляційного матеріалу та разом із батареєю живлення помістити в коробку з фанери. Під час роботи перемикач споживає струм не більше 30 мА, тому енергії двох батарей 3336Л або "Крона" цілком вистачить на всі новорічні свята. Аналогічний перемикач можна використовувати для інших цілей. Наприклад, для ілюмінації масок, атракціонів. Уявіть собі випиляну з фанери та розмальовану фігурку героя казки "Кіт у чоботях". Позаду прозорих очей знаходяться лампочки від кишенькового ліхтаря, комутовані електронним перемикачем, а на фігурці - кнопка. Варто натиснути кнопку, як кіт відразу почне підморгувати тобі. А хіба не можна використовувати перемикач для електрифікації деяких моделей, наприклад, моделі маяка? У цьому випадку в колекторний ланцюг транзистора підсилювача потужності можна замість електромагнітного реле включити малогабаритну лампочку розжарювання, розраховану на невеликий струм розжарення, яка імітуватиме спалахи маяка. Якщо такий перемикач доповнити тумблером, за допомогою якого колектор вихідного транзистора можна буде включати по черзі дві такі лампочки, то він може стати покажчиком поворотів вашого велосипеда.
Метроном- це своєрідний годинник, що дозволяє за звуковими сигналами відраховувати рівні проміжки часу з точністю до часткою секунди. Такі прилади використовують, наприклад, для вироблення почуття такту під час навчання музичної грамоти, під час перших тренувань передачі сигналів телеграфною абеткою. Схему одного з таких приладів ви бачите (рис. 6).
Це також мультивібратор, але несиметричний. У такому мультивібратор використані транзистори різної структури: Vl - n - p - n (МП35 - МП38), V2 - p - n - p (МП39 - МП42). Це дозволило зменшити загальну кількість деталей мультивібратора. Принцип його роботи залишається таким же - генерація виникає за рахунок позитивного зворотного зв'язку між виходом і входом підсилювача двокаскадного 3Ч; зв'язок здійснюється електролітичним конденсатором С1. Навантаженням мультивібратора служить компактна динамічна головка В1 зі звуковою котушкою опором 4 - 10 Ом, наприклад 0.1ГД - 6, 1ГД - 8 (або телефонний капсуль), що створює при короткочасних імпульсах струму звуки, схожі на клацання. Частоту проходження імпульсів можна регулювати змінним резистором R1 приблизно від 20 до 300 імпульсів за хвилину. Резистор R2 обмежує струм бази першого транзистора, коли двигун резистора R1 знаходиться в крайньому нижньому (за схемою) положенні, що відповідає найбільшій частоті коливань, що генеруються. Метроном можна живити від однієї батареї 3336Л або трьох елементів 332, послідовно з'єднаних. Струм, споживаний ним від батареї, не перевищує 10 мА. Змінний резистор R1 повинен мати шкалу, що відградує за механічним метроном. Користуючись нею, простим поворотом ручки резистора можна встановити необхідну частоту звукових сигналів метронома.
Практична робота
Як практична робота, раджу зібрати схемки мультивібраторів представлені на малюнках уроку, які допоможуть осмислити принцип роботи мультивібратора. Далі пропоную зібрати дуже цікавий та корисний у побутовому господарстві "Імітатор електронного солов'я", на основі мультивібраторів, який можна використовувати як дверний дзвінок. Схема дуже проста, надійна, працює відразу за відсутності помилок у монтажі та використанні справних радіоелементів. У мене як дверний дзвінок використовується вже 18 років. Неважко здогадатися, що зібрав я його - коли як і ви, був радіоаматором-початківцем.
У цій статті розповімо про мультивібратор, як він працює, методи підключення навантаження на мультивібратор і розрахунок транзисторного симетричного мультивібратора.
Мультивібратор- Це простий генератор прямокутних імпульсів, який працює в режимі автогенератора. Для його роботи необхідно лише живлення від батареї або іншого джерела живлення. Розглянемо найпростіший симетричний мультивібратор на транзисторах. Схема його представлена малюнку. Мультивібратор може бути ускладнений в залежності від необхідних функцій, але всі елементи, представлені на малюнку, є обов'язковими, без них мультивібратор працювати не буде.
Робота симетричного мультивібратора ґрунтується на зарядно-розрядних процесах конденсаторів, що утворюють спільно з резисторами RC-ланцюжка.
Про те, як працюють RC-ланцюжки, я писав раніше у статті Конденсатор , яку ви можете почитати на моєму сайті. На просторах інтернету якщо і знаходиш матеріал про симетричний мультивібратор, то він викладається коротко, і не зрозуміло. Ця обставина не дозволяє радіоаматорам-початківцям щось зрозуміти, а тільки допомагає досвідченим електронникам що-небудь згадати. На прохання одного з відвідувачів мого сайту я вирішив виключити цю прогалину.
Як працює мультивібратор?
У початковий момент подачі живлення конденсатори С1 і С2 розряджені, тому опір току мало. Малий опір конденсаторів призводить до того, що відбувається «швидке» відкривання транзисторів, викликане протіканням струму:
- VT2 по дорозі (показано червоним кольором): «+ джерела живлення > резистор R1 > малий опір розрядженого С1 > базово-емітерний перехід VT2 > - джерела живлення»;
— VT1 шляхом (показано синім кольором): «+ джерела живлення > резистор R4 > малий опір розрядженого С2 > базово-емітерний перехід VT1 > — джерела живлення».
Це є «невстановленим» режимом роботи мультивібратора. Триває він протягом дуже малого часу, який визначається лише швидкодією транзисторів. А двох абсолютно однакових за параметрами транзисторів немає. Який транзистор відкриється швидше, той залишиться відкритим — «переможцем». Припустимо, що у нашій схемі це виявився VT2. Тоді, через мале опір розрядженого конденсатора С2 і мале опір колекторно-емітерного переходу VT2, база транзистора VT1 виявиться замкнена на емітер VT1. В результаті транзистор VT1 буде змушений закритися - стати переможеним.
Оскільки транзистор VT1 закритий, відбувається «швидкий» заряд конденсатора С1 шляхом: «+ джерела живлення > резистор R1 > малий опір розрядженого С1 > базово-емітерний перехід VT2 > - джерела живлення». Цей заряд відбувається майже до напруги джерела живлення.
Одночасно відбувається заряд конденсатора С2 струмом зворотної полярності шляхом: «+ джерела живлення > резистор R3 > малий опір розрядженого С2 > колекторно-емітерний перехід VT2 > - джерела живлення». Тривалість заряду визначається номіналами R3 та С2. Вони визначають час, при якому VT1 знаходиться в закритому стані.
Коли конденсатор С2 зарядиться до напруги приблизно рівним напрузі 0,7-1,0 вольт, його опір збільшиться і транзистор VT1 відкриється напругою прикладеною шляхом: «+ джерела живлення > резистор R3 > базово-емітерний перехід VT1 > - джерела живлення». При цьому напруга зарядженого конденсатора С1 через відкритий колекторно-емітерний перехід VT1 виявиться прикладеним до емітерно-базового переходу транзистора VT2 зворотною полярністю. В результаті VT2 закриється, а струм, який раніше проходив через відкритий колекторно-емітерний перехід VT2, побіжить по ланцюгу: «+ джерела живлення > резистор R4 > малий опір С2 > базово-емітерний перехід VT1 > - джерела живлення». З цього ланцюга відбудеться швидкий перезаряд конденсатора С2. З цього моменту починається режим автогенерації, що «встановився».
Робота симетричного мультивібратора в режимі генерації, що «встановився»
Починається перший напівперіод роботи (коливання) мультивібратора.
При відкритому транзисторі VT1 і закритому VT2, як я щойно написав, відбувається швидкий перезаряд конденсатора С2 (від напруги 0,7...1,0 вольта однієї полярності, до напруги джерела протилежної полярності) по ланцюгу: «+ джерела живлення > резистор R4 > малий опір С2 > базово-емітерний перехід VT1 > - джерела живлення». Крім того, відбувається повільний перезаряд конденсатора С1 (від напруги джерела живлення однієї полярності, до напруги 0,7 ... 1,0 вольта протилежної полярності) по ланцюгу: «+ джерела живлення > резистор R2 > права обкладка С1 >ліва обкладка С1 > колекторно- емітерний перехід транзистора VT1 - джерела живлення».
Коли, в результаті перезаряду С1, напруга на базі VT2 досягне значення +0,6 вольта щодо емітера VT2 транзистор відкриється. Тому напруга зарядженого конденсатора С2 через відкритий колекторно-емітерний перехід VT2 виявиться прикладеним до емітерно-базового переходу транзистора VT1 зворотною полярністю. VT1 закриється.
Починається другий напівперіод роботи (коливання) мультивібратора.
При відкритому транзисторі VT2 і закритому VT1 відбувається швидкий перезаряд конденсатора С1 (від напруги 0,7 ... 1,0 вольта однієї полярності, до напруги джерела живлення протилежної полярності) по ланцюгу: + джерела живлення > резистор R1 > малий опір С1 > базо- емітерний перехід VT2> - джерела живлення». Крім того, відбувається повільний перезаряд конденсатора С2 (від напруги джерела живлення однієї полярності до напруги 0,7...1,0 вольта протилежної полярності) по ланцюгу: «права обкладка С2 колекторно-емітерний перехід транзистора VT2 джерела живлення джерела живлення живлення > резистор R3 > ліва обкладка С2». Коли напруга з урахуванням VT1 досягне значення +0,6 вольта щодо емітера VT1, транзистор відкриється. Тому напруга зарядженого конденсатора С1 через відкритий колекторно-емітерний перехід VT1 виявиться прикладеним до емітерно-базового переходу транзистора VT2 зворотною полярністю. VT2 закриється. На цьому другий напівперіод коливання мультивібратора закінчується, і знову починається перший напівперіод.
Процес повторюється до моменту вимкнення мультивібратора від джерела живлення.
Способи підключення навантаження до симетричного мультивібратора
Прямокутні імпульси знімаються з двох точок симетричного мультивібратора- Колекторів транзисторів. Коли одному колекторі присутній «високий» потенціал, то іншому колекторі – «низький» потенціал (він відсутній), і навпаки – коли одному виході «низький» потенціал, то іншому — «високий». Це показано на тимчасовому графіку, зображеному нижче.
Навантаження мультивібратора має підключатися паралельно до одного з колекторних резисторів, але в жодному разі не паралельно транзисторному переходу колектор-емітер. Не можна шунтувати транзистор навантаженням. Якщо цю умову не виконувати, то як мінімум – зміниться тривалість імпульсів, а як максимум – мультивібратор не працюватиме. На малюнку нижче показано, як правильно підключити навантаження, а як не треба це робити.
Для того щоб навантаження не впливало на сам мультивібратор, воно повинно мати достатній вхідний опір. Для цього зазвичай застосовують буферні транзисторні каскади.
На прикладі показано підключення низькоомної динамічної головки до мультивібратора. Додатковий резистор підвищує вхідний опір буферного каскаду, тим самим виключає вплив буферного каскаду на транзистор мультивібратора. Його значення має не менше ніж у 10 разів перевищувати значення колекторного резистора. Підключення двох транзисторів за схемою складового транзистора значно посилює вихідний струм. При цьому правильним є підключення базово-емітерного ланцюга буферного каскаду паралельно колекторному резистори мультивібратора, а не паралельно колекторно-емітерному переходу транзистора мультивібратора.
Для підключення до мультивібратора високоомної динамічної головкибуферний каскад не потрібний. Головка підключається замість одного із колекторних резисторів. Повинна виконуватися єдина умова - струм, що йде через динамічну голівку, не повинен перевищувати максимальний струм колектора транзистора.
Якщо ви хочете підключити до мультивібратора звичайні світлодіоди- зробити «мигалку», то для цього буферні каскади не потрібні. Їх можна підключити послідовно із колекторними резисторами. Пов'язано це з тим, що струм світлодіоду малий, і падіння напруги на ньому під час роботи не більше одного вольта. Тому вони не впливають на роботу мультивібратора. Правда це не стосується надяскравих світлодіодів, у яких і робочий струм вищий, і падіння напруги може бути від 3,5 до 10 вольт. Але в цьому випадку є вихід – збільшити напругу живлення та використовувати транзистори з великою потужністю, що забезпечує достатній струм колектора.
Зверніть увагу, що оксидні (електролітичні) конденсатори підключаються до плюсів колекторів транзисторів. Пов'язано це з тим, що на базах біполярних транзисторів напруга не піднімається вище 0,7 вольта щодо емітера, а в нашому випадку емітери – мінус живлення. А ось на колекторах транзисторів напруга змінюється майже від нуля до напруги джерела живлення. Оксидні конденсатори не здатні виконувати свою функцію під час їх підключення зворотною полярністю. Звичайно, якщо ви будете використовувати транзистори іншої структури (не N-P-N, а P-N-P структури), то крім зміни полярності джерела живлення, необхідно розгорнути світлодіоди катодами «вгору за схемою», а конденсатори – плюсами до баз транзисторів.
Розберемося тепер, які параметри елементів мультивібратора задають вихідні струми та частоту генерації мультивібратора?
На що впливають номінали колекторних резисторів? Я зустрічав у деяких бездарних інтернет-статтях, що номінали колекторних резисторів незначно, але впливають на частоту мультивібратора. Все це повна нісенітниця! При правильному розрахунку мультивібратора відхилення значень цих резисторів більш ніж у п'ять разів від розрахункового не змінить частоти мультивібратора. Головне, щоб їх опір було менше базових резисторів, тому що колекторні резистори забезпечують швидкий заряд конденсаторів. Проте, номінали колекторних резисторів є головними для розрахунку споживаної потужності від джерела живлення, значення якої не повинно перевищувати потужність транзисторів. Якщо розібратися, то при правильному підключенні навіть на вихідну потужність мультивібратора прямого впливу не надають. А ось тривалість між перемикання (частота мультивібратора) визначається «повільним» перезарядом конденсаторів. Час перезаряду визначається номіналами RC ланцюжків – базових резисторів та конденсаторів (R2C1 та R3C2).
Мультивібратор, хоч і називається симетричним, це стосується лише схемотехніки його побудови, а виробляти він може як симетричні, так і не симетричні за тривалістю вихідні імпульси. Тривалість імпульсу (високого рівня) на колекторі VT1 визначається номіналами R3 та C2, а тривалість імпульсу (високого рівня) на колекторі VT2 визначається номіналами R2 та C1.
Тривалість перезаряджання конденсаторів визначається простою формулою, де Тау- Тривалість імпульсу в секундах, R- Опір резистора в Омах, З– ємність конденсатора у Фарадах:
Таким чином, якщо ви вже не забули написане у цій статті на пару абзаців раніше:
При рівності R2=R3і С1 = С2, на виходах мультивібратора буде "меандр" - прямокутні імпульси з тривалістю, що дорівнює паузам між імпульсами, який ви бачите на малюнку.
Повний період коливання мультивібратора – Tдорівнює сумі тривалостей імпульсу та паузи:
Частота коливань F(Гц) пов'язана з періодом Т(Сік) через співвідношення:
Як правило, в інтернеті якщо і є якісь розрахунки радіоланцюгів, то вони мізерні. Тому зробимо розрахунок елементів симетричного мультивібратора на прикладі .
Як і будь-які транзисторні каскади, розрахунок необхідно вести з кінця – виходу. А на виході у нас стоїть буферний каскад, потім стоять колекторні резистори. Колекторні резистори R1 та R4 виконують функцію навантаження транзисторів. На частоту генерації колекторні резистори ніякого впливу не мають. Вони розраховуються, виходячи з параметрів вибраних транзисторів. Отже, спочатку розраховуємо колекторні резистори, потім базові резистори, потім конденсатори, та був і буферний каскад.
Порядок та приклад розрахунку транзисторного симетричного мультивібратора
Вихідні дані:
Напруга живлення Uі.п. = 12 В.
Необхідна частота мультивібратора F = 0,2 Гц (Т = 5 секунд), причому тривалість імпульсу дорівнює 1 (однієї) секунді.
Як навантаження використовується автомобільна лампочка розжарювання на 12 вольт, 15 ват.
Як ви здогадалися, ми розраховуватимемо «мигалку», яка блиматиме один раз за п'ять секунд, а тривалість свічення – 1 секунда.
Вибираємо транзистори для мультивібратора. Наприклад, у нас є найпоширеніші за радянських часів транзистори КТ315Г.
Для них: Pmax = 150 мВт; Imax = 150 мА; h21>50.
Транзистори для буферного каскаду вибирають з струму навантаження.
Щоб не зображати схему двічі, я вже підписав номінали елементів на схемі. Їхній розрахунок наводиться далі в Рішенні.
Рішення:
1. Перш за все, необхідно розуміти, що робота транзистора при великих струмах у ключовому режимі є найбільш безпечною для самого транзистора, ніж робота в підсилювальному режимі. Тому розрахунок потужності для перехідного стану в моменти проходження змінного сигналу через робочу точку «В» статичного режиму транзистора — переходу з відкритого стану в закритий і назад проводити немає необхідності. Для імпульсних схем, побудованих на біполярних транзисторах, зазвичай розраховують потужність транзисторів, що у відкритому стані.
Спочатку визначимо максимальну потужність, що розсіюється транзисторів, яка повинна становити значення, на 20 відсотків менше (коефіцієнт 0,8) максимальної потужності транзистора, зазначеної в довіднику. Але навіщо нам заганяти мультивібратор у жорсткі рамки великих струмів? Та й від підвищеної потужності споживання енергії від джерела живлення буде більшим, а користі мало. Тому визначивши максимальну потужність розсіювання транзисторів зменшимо її в 3 рази. Подальше зниження потужності, що розсіюється, небажано тому, що робота мультивібратора на біполярних транзисторах в режимі слабких струмів – явище «не стійке». Якщо джерело живлення використовується не тільки для мультивібратора, або він не зовсім стабільний, буде плавати і частота мультивібратора.
Визначаємо максимальну потужність, що розсіюється: Рас.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150мВт = 120мВт
Визначаємо номінальну розсіювальну потужність: Pрас.ном. = 120/3 = 40мВт
2. Визначимо струм колектора у відкритому стані: Iк0 = Pрас.ном. / Uі.п. = 40мВт/12В = 3,3мА
Приймемо його за максимальний струм колектора.
3. Знайдемо значення опору та потужності колекторного навантаження: Rк.заг = Uі.п./Iк0 = 12В/3,3мА = 3,6 кОм
Вибираємо в номінальному ряді резистори максимально близькі до 3,6 кОм. У номінальному ряді резисторів є номінал 3,6 ком, тому попередньо вважаємо значення колекторних резисторів R1 і R4 мультивібратора: Rк = R1 = R4 = 3,6 кОм.
Потужність колекторних резисторів R1 і R4 дорівнює номінальній розсіюваної потужності транзисторів Pрас.ном. = 40 мВт. Використовуємо резистори потужністю, що перевищує зазначену Pрас.ном. - Типу МЛТ-0,125.
4. Перейдемо до розрахунку базових резисторів R2 та R3. Їх номінал знаходять, виходячи з коефіцієнта посилення транзисторів h21. При цьому, для надійної роботи мультивібратора значення опору має бути в межах: в 5 разів більше опору колекторних резисторів, і менше твору Rк * h21. Rmin = 3,6 * 5 = 18 кОм, а Rmax = 3,6 * 50 = 180 кОм
Таким чином, значення опорів Rб (R2 та R3) можуть перебувати в межах 18...180 кОм. Попередньо вибираємо середнє значення = 100 кОм. Але воно не остаточне, тому що нам необхідно забезпечити необхідну частоту мультивібратора, а як я писав раніше, частота мультивібратора залежить від базових резисторів R2 і R3, а також від ємності конденсаторів.
5. Обчислимо ємності конденсаторів С1 та С2 і при необхідності перерахуємо значення R2 та R3.
Значення ємності конденсатора С1 та опору резистора R2 визначають тривалість вихідного імпульсу на колекторі VT2. Саме під час дії цього імпульсу наша лампочка має загорятися. А за умови було задано тривалість імпульсу 1 секунда.
визначимо ємність конденсатора: С1 = 1сек / 100кОм = 10 мкф
Конденсатор ємністю 10 мкФ є в номінальному ряді, тому він нас влаштовує.
Значення ємності конденсатора С2 та опору резистора R3 визначають тривалість вихідного імпульсу на колекторі VT1. Саме під час дії цього імпульсу на колекторі VT2 діє пауза і наша лампочка не повинна світитися. А за умови був заданий повний період 5 секунд із тривалістю імпульсу 1 секунда. Отже, тривалість паузи дорівнює 5-1сек = 4 секунди.
Перетворивши формулу тривалості перезаряджання, ми визначимо ємність конденсатора: С2 = 4сек / 100кОм = 40 мкф
Конденсатор, ємністю 40 мкф відсутній у номінальному ряді, тому він нас не влаштовує, і ми візьмемо максимально близький до нього конденсатор ємністю 47 мкф. Але як ви розумієте, зміниться час «паузи». Щоб цього не сталося, ми перерахуємо опір резистора R3виходячи з тривалості паузи та ємності конденсатора С2: R3 = 4сек / 47 мкФ = 85 кОм
За номінальним рядом, найближче значення опору резистора дорівнює 82 кОм.
Отже, ми отримали номінали елементів мультивібратора:
R1 = 3,6 кОм, R2 = 100 кОм, R3 = 82 кОм, R4 = 3,6 кОм, С1 = 10 мкФ, С2 = 47 мкФ.
6. Розрахуємо номінал резистора R5 буферного каскаду.
Опір додаткового обмежувального резистора R5 для виключення впливу на мультивібратор вибирається не менше ніж у 2 рази більше опору колекторного резистора R4 (а в деяких випадках і більше). Його опір разом із опором емітерно-базових переходів VT3 і VT4 в цьому випадку не впливатиме на параметри мультивібратора.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 кОм
За номінальним рядом найближчий резистор дорівнює 7,5 кОм.
При номіналі резистора R5 = 7,5 кОм струм управління буферним каскадом дорівнюватиме:
Iупр. = (Uі.п. - Uбе) / R5 = (12в - 1,2в) / 7,5 кОм = 1,44 мА
Крім того, як я писав раніше, номінал колекторного навантаження транзисторів мультивібратора не впливає на його частоту, тому якщо у вас немає такого резистора, ви можете його замінити на інший «близький» номінал (5 … 9 кОм). Краще, якщо це буде у бік зменшення, щоб не було падіння струму, що управляє, на буферному каскаді. Але врахуйте, що додатковий резистор є додатковим навантаженням транзистора VT2 мультивібратора, тому струм, що йде через цей резистор, складається зі струмом колекторного резистора R4 і навантажувальний для транзистора VT2: Iобщ = Iк + Iупр. = 3,3мА + 1,44мА = 4,74мА
Загальне навантаження на колектор транзистора VT2 у межах норми. У разі перевищення максимального струму колектора вказаного за довідником і помноженого на коефіцієнт 0,8 , збільште опір R4 до достатнього зниження струму навантаження, або використовуйте потужніший транзистор.
7. Нам необхідно забезпечити струм на лампочці Iн = Рн/Uі.п. = 15Вт / 12В = 1,25 А
Але струм управління буферним каскадом дорівнює 1,44 мА. Струм мультивібратора необхідно збільшити на значення, що дорівнює відношенню:
Iн/Iупр. = 1,25А / 0,00144А = 870 разів.
Як це зробити? Для значного посилення вихідного струмувикористовують транзисторні каскади, побудовані за схемою «складеного транзистора». Перший транзистор зазвичай малопотужний (ми використовуватимемо КТ361Г), він має найбільший коефіцієнт посилення, а другий має забезпечувати достатній струм навантаження (візьмемо щонайменше поширений КТ814Б). Тоді їх коефіцієнти передачі h21 множаться. Так, у транзистора КТ361Г h21>50, а транзистора КТ814Б h21=40. А загальний коефіцієнт передачі цих транзисторів, включених за схемою складового транзистора: h21 = 50 * 40 = 2000. Ця цифра більша, ніж 870, тому цих транзисторів цілком достатньо для керування лампочкою.
Ну от, власне, і все!
Радіосхеми радіоаматорам-початківцям
У цій статті ми наводимо кілька пристроїв, основою яких є одна схема - несиметричного мультивібратора на транзисторах різної провідності.
мигалка
Використовуючи цю схему, ви можете зібрати прилад з миготливим світлом електричної лампочки (див. рис. 1) і застосувати його для різних цілей. Наприклад, встановити на велосипеді для живлення лампочки повороту або моделі маяка, сигнальному ліхтарі, на авто- або судномоделі як миготливий ліхтар.
Навантаженням несиметричного мультивібратора, зібраного на транзисторах Т1, Т2 служить лампочка Л1. Частота повторення імпульсів визначається величиною ємності конденсатора С1 та резисторів R1, R2. Резистор R1 обмежує максимальну частоту спалахів, а резистором R2 можна плавно змінювати їхню частоту. Починати роботу треба з максимальної частоти, якій відповідає верхнє за схемою положення двигуна резистора R2.
Зверніть увагу, що пристрій живиться від батареї 3336Л, яка під навантаженням дає 3,5 В, а лампочка Л1 застосована на напругу всього 2,5 В. Чи не перегорить вона? Ні! Тривалість її світіння дуже коротка, і нитка не встигає перегрітися. Якщо транзистори мають великий коефіцієнт посилення, то замість лампочки 2.5 x 0.068 А можна застосувати лампочку 3.5В x 0.16 А. Як транзистори Т1 підійдуть транзистори типу МП35-МП38, а Т2 - МП39-МП42.
Метроном
Якщо в цю схему замість лампочки ви встановите гучномовець, то отримаєте інший прилад - електронний метроном. Він застосовується при навчанні музики, для відліку часу в ході фізичних експериментів та фотодруку.
Якщо трохи змінити схему – зменшити ємність конденсатора С1 та ввести резистор R3, то збільшиться тривалість імпульсу генератора. Звук посилиться (рис. 2). Цей прилад може виконувати роль дзвінка, звукового сигналу моделі або дитячого педального автомобіля. (В останньому випадку напругу треба збільшити до 9 В.) А може бути використаний і для навчання азбуці Морзе. Тільки тоді замість кнопки Кн1 треба встановити телеграфний ключ. Тон звуку підбирається конденсатором С1 та резистором R2. Чим більше R3, тим гучніший звук генератора. Однак якщо його величина буде більшою за один кілоом, то коливання в генераторі можуть і не виникнути.
У генераторі застосовані такі ж транзистори, як і в попередній схемі, а як гучномовець - навушники або головка з опором котушки від 5 до 65 Ом.
Індикатор вологості
Несиметричний мультивібратор на транзисторах різної провідності має цікаву властивість: при роботі обидва транзистори одночасно або відкриті або замкнені. Струм, що споживається замкненими транзисторами, дуже малий. Це дозволяє створювати економічні індикатори зміни неелектричних величин, наприклад, індикатори вологості. Принципова схема такого індикатора наведена малюнку 3. Як видно з схеми, генератор постійно підключений до джерела живлення, але з працює, оскільки обидва транзистора замкнені. Зменшує споживаний струм і резистор R4. До гнізд Г1, Г2 підключений датчик вологості - два тонкі лужні дроти довжиною по 1,5 см. Вони пришиті до матерії на відстані 3-5 мм один від одного Опір сухого датчика великий. У вологого воно падає. Транзистори відкриваються, генератор починає працювати Щоб зменшити гучність, треба зменшити напругу живлення або величину резистора R3. Такий індикатор вологості можна застосовувати під час догляду за новонародженими дітьми.
Індикатор вологості зі звуковим та світловим сигналом
Якщо трохи розширити схему, то індикатор вологості одночасно зі звуковим сигналом подаватиме світловий – почне запалюватися лампочка Л1. В цьому випадку, як видно зі схеми (рис. 4), в генераторі встановлюються два несиметричні мультивібратори на транзисторах різної провідності. Один зібраний на транзисторах Т1, Т2 та керується датчиком вологості, підключеним до гнізд Г1, Г2. Навантаженням цього мультивібратора є лампа Л1. Напруга з колектора Т2 управляє роботою другого мультивібратора, зібраного на транзисторах Т3, Т4. Він працює як генератор звукової частоти, і на його виході включено гучномовець Гр1. Якщо немає потреби в подачі звукового сигналу, другий мультивібратор може бути вимкнений.
Транзистори, лампа та гучномовець у цьому індикаторі вологості застосовані такі ж, як і в попередніх приладах.
Імітатор сирени
Цікаві прилади можна побудувати, використовуючи залежність частоти несиметричного мультивібратора на транзисторах різної провідності струму від струму бази транзистора Т1. Наприклад, генератор, що імітує звук сирени. Такий прилад можна встановити на моделі швидкої допомоги, пожежної машини, рятувального катера.
Принципова схема приладу наведена малюнку 5. У вихідному положенні кнопка Кн1 розімкнена. Транзистори замкнені. Генератор не працює. При замиканні кнопки через резистор R4 заряджається конденсатор С2. Транзистори відкриваються і мультивібратор починає працювати. У міру заряду конденсатора С2 зростає струм бази транзистора Т1 та збільшується частота мультивібратора. При розмиканні кнопки все повторюється у зворотному порядку. Звук сирени імітується при періодичному замиканні та розмиканні кнопки. Швидкість наростання та спаду звуку підбирається резистором R4 та конденсатором С2. Тон сирени встановлюється резистором R3, а гучність звуку – підбором резистора R5. Транзистори та гучномовець вибираються такими ж, як і в попередніх приладах.
Прилад для перевірки транзисторів
З огляду на те, що в даному мультивібраторі застосовані транзистори різної провідності, ви можете використовувати його як прилад для перевірки транзисторів методом заміни. Принципова схема такого приладу наведена малюнку 6. За основу взято схему звукового генератора, але з рівним успіхом може бути використаний генератор світлових імпульсів.
Спочатку, замкнувши кнопку КН1, перевірте працездатність приладу. Залежно від типу провідності піддослідний транзистор підключіть до гнізд Г1 - Г3 або Г4-Г6. При цьому використовуйте перемикач П1 або П2. Якщо при натисканні кнопки гучномовця буде звук, значить, транзистор справний.
Як перемикачі П1 і П2 можна взяти тумблери з двома контактами на перемикання. На малюнку перемикачі показані у положенні "Контроль". Живиться пристрій від батареї 3336Л.
Звуковий генератор для перевірки підсилювачів
На основі такого ж мультивібратора можна побудувати досить простий генератор для перевірки приймачів і підсилювачів. Його принципова схема наведена малюнку 7. Її відмінність від звукового генератора у тому, що замість гучномовця на виході мультивібратора включений 7-ступінчастий регулятор рівня напруги.
Е. ТАРАСОВ
Рис Ю. ЧЕСНОКОБА
ЮТ Для вмілих рук 1979 №8
У цій статті описано пристрій призначений просто для того, щоб радіоаматор-початківець (електротехнік, електронник і т.д.) зміг краще розібратися в принципових схемах і набратися досвіду в ході складання даного пристрою. Хоча можливо цьому найпростішому мультивібратору, про який написано нижче, можна знайти і практичне застосування. Розглянемо схему:
Малюнок 1 - Найпростіший мультивібратор на реле
При подачі живлення на схему конденсатор починає заряджатися через резистор R1, контакти K1.1 при цьому розімкнуті, коли конденсатор зарядиться до деякої напруги реле спрацює і контакти замкнутися, при замкнутих контактах конденсатор почне розряджатися через ці контакти і резистор R2, коли конденсатор розрядиться напруги контакти розімкнуться і процес далі повторюватиметься циклічно. Цей мультивібратор працює з того що струм спрацьовування реле більше струму утримання. Опір резисторів НЕ МОЖНА змінювати в широких межах і це є недоліком даної схеми. Опір джерела живлення впливає на частоту і через це даний мультивібратор працюватиме не від усіх джерел живлення. Ємність конденсатора можна збільшувати, частота замикання контактів при цьому зменшуватиметься. Якщо реле є друга група контактів і використовувати величезні значення ємності конденсатора то можна використовувати дану схему для періодичного автоматичного включення / вимикання приладів. Процес складання показаний на фотографіях нижче:
Приєднання резистора R2
Приєднання конденсатора
Приєднання резистора R1
З'єднання контактів реле з його обмоткою
Приєднання проводів для подачі живлення
Реле можна купити в магазині радіодеталей або дістати зі старої зламаної техніки, наприклад можна випаювати реле з плат від холодильників:
Якщо у реле погані контакти їх можна трохи почистити.
У цій статті я докладно розповідатиму як зробити мультивібратор, який є першою схемою чи не кожного другого радіоаматора. Як ми знаємо, мультивібратор називають електронні пристрої, що генерують електричні коливання, близькі за формою до прямокутної, що і відображено в його назві: "мульті - багато", "вібро - коливання". Іншими словами, мультивібратор - генератор прямокутних імпульсів релаксаційного типу з резистивно - ємнісними позитивними зворотними зв'язками, що використовує замкнений в кільце позитивного зворотного зв'язку двокакасний підсилювач. При роботі мультивібратора в режимі автоколивань виробляються імпульси прямокутної форми, що періодично повторюються. Частота генерованих імпульсів визначається параметрами ланцюга, що задає час, властивостями схеми і режимом її живлення. На частоту автоколивань впливає також навантаження, що підключається. Зазвичай мультивібратор застосовується як генератор імпульсів щодо великої тривалості, які потім використовуються для формування імпульсів необхідної тривалості та амплітуди.
Робота схеми мультивібратора
Симетричний мультивібратор на транзисторах
Схематично мультивібратор складаєтьсяіз двох підсилювальних каскадів із загальним емітером, вихідна напруга кожного з яких подається на вхід іншого. При під'єднанні схеми до джерела живлення Ек обидва транзистори пропускають колекторні точки - їх робочі точки знаходяться в активній області, оскільки бази через резистори RБ1 і RБ2 подається негативне зміщення. Однак такий стан схеми нестійкий. Через наявність у схемі позитивного зворотного зв'язку виконується умова?Ку>1 і двокаскадний підсилювач самозбуджується. Починається процес регенерації - швидке збільшення струму одного транзистора та зменшення струму іншого транзистора. Нехай у результаті будь-якої випадкової зміни напруги на базах або колекторах дещо збільшиться струм IK1 транзистора VT1. При цьому збільшиться падіння напруги на резисторі RK1 і колектор транзистора VT1 отримає збільшення позитивного потенціалу. Оскільки напруга на конденсаторі СБ1 не може миттєво змінитись, це збільшення прикладається до бази транзистора VT2, замикаючи його. Колекторний струм IK2 при цьому зменшується, напруга на колекторі транзистора VT2 стає негативнішим і, передаючись через конденсатор СБ2 на базу транзистора VT1, ще більше відкриває його, збільшуючи струм IK1. Цей процес протікає лавиноподібно і закінчується тим, що транзистор VT1 входить у режим насичення, а транзистор VT2 - режим відсічки. Схема перетворюється на одне зі своїх тимчасово стійких станів рівноваги. При цьому відкритий стан транзистора VT1 забезпечується зміщенням від джерела живлення Ек через резистор RБ1, а замкнений стан транзистора VT2 - позитивною напругою на конденсаторі СБ1 (Ucm = UБ2 > 0), який через відкритий транзистор VT1 включений в проміжок база - еміт.
Для спорудження мультивібраторанам з радіокомпонентів знадобляться:1. Два транзистори типу КТ315.
2. Два електролітичні конденсатори на 16в, 10-200мікрофарад (Чим менше ємність, тим частіше моргання).
3. 4 резистора номіналом: 100-500 ом 2 штуки (якщо ви ставите 100 ом, то схема буде працювати навіть від 2.5в), 10 кому 2 штуки. Всі резистори потужністю 0.125 Вт.
4. Два не яскраві світлодіоди (Будь-якого кольору, крім білого).
Друкована плата формату Lay6. Приступимо до виготовлення. Сама друкована плата має такий вигляд:
Припаює два транзистори, не переплутайте колектор і базу на транзисторі - це часта помилка.
Паяємо конденсатори 10-200 Мікрофарад. Зверніть увагу, що конденсатори на 10 вольт вкрай небажані для використання в цій схемі, якщо ви подаватимете живлення 12 вольт. Пам'ятайте, що електролітичні конденсатори мають полярність!
Мультивібратор майже готовий. Залишається припаяти світлодіоди, та вхідні дроти. Фото готового пристрою виглядає приблизно так:
І щоб вам все стало зрозуміло, відеоролик роботи простого мультивібратора:
На практиці, мультивібратори застосовують як генератори імпульсів, дільників частоти, формувачів імпульсів, безконтактних перемикачів і так далі, в електронних іграшках, пристроях автоматики, обчислювальної та вимірювальної техніки, в реле часу та пристроях, що задають. З вами був Boil-:D . (матеріал був підготовлений за запитом Дем'ян" a)
Обговорити статтю МУЛЬТИВІБРАТОР