Výběr jednoduchých a účinných schémat. Multivibrátory na tranzistorech Princip fungování schématu multivibrátorů na tranzistorech

LED blikač aneb jak sestavit symetrický multivibrátor vlastníma rukama. Obvod symetrického multivibrátoru je třeba studovat a sbírat v klubech elektroniky. Multivibrátorový obvod je jedním z nejznámějších a často používaných v různých elektronických konstrukcích. Symetrický multivibrátor během provozu generuje oscilace ve tvaru blížící se obdélníku. Jednoduchost multivibrátoru je způsobena jeho konstrukcí - jsou to pouze dva tranzistory a několik dalších prvků. Průvodce vás zve k sestavení prvního elektronického obvodu LED blikače. Abyste nebyli zklamáni v případě poruchy, níže jsou podrobné pokyny pro sestavení multivibračního LED blikače s fotografiemi a videem.

Jak sestavit LED blikač vlastníma rukama

Trochu teorie. Multivibrátor je v podstatě dvoustupňový zesilovač na tranzistorech VT1 a VT2 s kladným zpětnovazebním obvodem přes elektrolytický kondenzátor C2 mezi zesilovacími stupni na tranzistorech VT2 a VT1. Tato zpětná vazba změní obvod na oscilátor. Název symetrický multivibrátor je způsoben stejnými hodnotami dvojic prvků R1=R2, R3=R4, C1=C2. S takovými hodnotami prvků bude multivibrátor generovat pulzy a pauzy mezi pulzy stejné délky. Frekvence opakování pulsu je ve větší míře nastavena hodnotami párů R1=R2 a C1=C2. Délku pulsů a pauz lze ovládat pomocí LED blikání. Pokud je rovnost dvojic prvků narušena, multivibrátor se stává asymetrickým. Asymetrie bude způsobena především rozdílem v trvání pulsu a trvání pauzy.

Multivibrátor je sestaven na dvou tranzistorech, k indikaci činnosti multivibrátoru jsou navíc potřeba čtyři odpory, dva elektrolytické kondenzátory a dvě LED. Úkol nákupu dílů a desky s plošnými spoji je snadno vyřešen. Zde je odkaz na nákup hotové sady dílů http://ali.pub/2bk9qh . Sada obsahuje všechny díly, kvalitní desku plošných spojů 28 mm x 30 mm, schéma, schéma zapojení a technický list. Chyby v umístění dílů na výkresu desky plošných spojů nejsou prakticky žádné.

Složení sady dílů multivibrátoru

Začněme sestavovat obvod, pro práci budete potřebovat nízkopříkonovou páječku, pájecí tavidlo, pájku, boční frézy a baterie. Obvod je jednoduchý, ale musí být sestaven správně a bez chyb.

1. Zkontrolujte obsah balení. Dešifrujte hodnoty rezistoru podle barevného kódu a nainstalujte je na desku.
2. Připájejte rezistory a ukousněte vyčnívající zbytky elektrod.
3. Elektrolytické kondenzátory musí být na desce umístěny specifickým způsobem. Se správným umístěním vám pomůže schéma zapojení a nákres na desce. Elektrolytické kondenzátory jsou na těle označeny zápornou elektrodou a kladná elektroda je o něco delší. Umístění záporné elektrody na desce je ve stínované části symbolu kondenzátoru.
4. Umístěte kondenzátory na desku a připájejte je.
5. Rozmístění tranzistorů na desce je striktně podle klíče.
6. LED diody mají také polaritu elektrod. Viz foto. Instalujeme a zapájíme. Dávejte pozor, abyste tuto část při pájení nepřehřáli. Plus LED2 je umístěn blíže k rezistoru R4 (viz video).

   Na desce multivibrátoru jsou instalovány LED diody

7. Připájejte silové vodiče podle polarity a připojte napětí z baterií. Při napájecím napětí 3 V se LED diody rozsvítily společně. Po chvíli zklamání bylo přivedeno napětí ze tří baterií a LED diody začaly střídavě blikat. Frekvence multivibrátoru závisí na napájecím napětí. Vzhledem k tomu, že obvod měl být instalován v hračce napájené 3 volty, musely být rezistory R1 a R2 nahrazeny rezistory o jmenovité hodnotě 120 kOhm a bylo dosaženo jasného střídavého blikání. Podívejte se na video.

LED blikač - symetrický multivibrátor

Použití symetrického multivibrátorového obvodu je velmi široké. Prvky multivibrátorových obvodů se nacházejí ve výpočetní technice, rádiových měřicích a lékařských zařízeních.

Sadu dílů pro sestavení LED blikačů lze zakoupit na následujícím odkazu http://ali.pub/2bk9qh . Pokud si chcete vážně procvičit pájení jednoduchých konstrukcí, Master doporučuje zakoupit sadu 9 sad, což výrazně ušetří vaše náklady na dopravu. Zde je odkaz na nákup http://ali.pub/2bkb42 . Mistr posbíral všechny sady a začali pracovat. Úspěch a růst dovedností v pájení.

Multivibrátor je snad nejoblíbenější zařízení mezi začínajícími radioamatéry. A nedávno jsem musel jeden dát dohromady na přání jednoho člověka. Sice mě to už nezajímá, ale i tak jsem nelenil a zkompiloval produkt do článku pro začátečníky. Je dobré, když jeden materiál obsahuje všechny informace pro montáž. velmi jednoduchá a užitečná věc, která nevyžaduje ladění a umožňuje vizuálně studovat principy fungování tranzistorů, rezistorů, kondenzátorů a LED. A také, pokud zařízení nefunguje, vyzkoušejte se jako regulátor-debugger. Schéma není nové, je postaveno podle standardního principu a díly lze nalézt kdekoli. Jsou velmi časté.

Systém

Nyní co potřebujeme od radioprvků pro montáž:

• 2 rezistory 1 kOhm
• 2 rezistory 33 kOhm
• 2 kondenzátory 4,7 uF při 16 voltech
• 2 tranzistory KT315 s libovolnými písmeny
• 2 LED pro 3-5 voltů
• 1 korunový zdroj 9 voltů

Pokud jste nenašli potřebné díly, nezoufejte. Tento obvod není pro jmenovité hodnoty rozhodující. Stačí nastavit přibližné hodnoty, neovlivní to práci jako celek. Ovlivňuje pouze jas a frekvenci blikání LED diod. Doba blikání přímo závisí na kapacitě kondenzátorů. Tranzistory mohou být instalovány v podobných nízkopříkonových n-p-n strukturách. Vyrábíme plošný spoj. Velikost kousku textolitu je 40 x 40 mm, můžete brát s rezervou.

Formát souboru pro tisk. ležel6 stažení. Aby při montáži bylo co nejméně chyb, aplikoval jsem na textolit polohová označení. To pomáhá vyhnout se zmatkům při montáži a dodává celkovému vzhledu krásu. Takto vypadá hotový plošný spoj, vyleptaný a vyvrtaný:

Díly instalujeme v souladu se schématem, to je velmi důležité! Hlavní věcí je nezaměňovat pinout tranzistorů a LED. Pájení je také třeba věnovat náležitou pozornost.

Zpočátku nemusí být tak elegantní jako průmyslový, ale nemusí být. Hlavní věcí je zajistit dobrý kontakt rádiového prvku s tištěným vodičem. K tomu musíme díly před pájením pocínovat. Po osazení a zapájení součástek vše znovu zkontrolujeme a kalafunu z desky setřeme lihem. Hotový produkt by měl vypadat nějak takto:

Pokud bylo vše provedeno správně, po zapnutí napájení začne multivibrátor blikat. Barvu LED diod si zvolíte sami. Pro přehlednost doporučuji zhlédnout video.

Video s multivibrátorem

Proudový odběr našich „blikaček“ je pouze 7,3 mA. To umožňuje, aby byla tato instance napájena z " korun"po docela dlouhou dobu. Obecně platí, že vše je bezproblémové a informativní, a co je nejdůležitější, extrémně jednoduché! Přeji vám hodně štěstí a úspěchů ve vašem snažení! Připravil Daniil Goryachev ( Alex1).

Diskutujte o článku SYMETRICKÝ MULTIVIBRÁTOR PRO LED diody

Elektronické generátory: multivibrátor. Účel, princip činnosti, použití.

Multivibrátory

Multivibrátor je relaxační oscilátor téměř obdélníkového tvaru. Jedná se o dvoustupňový odporový zesilovač s kladnou zpětnou vazbou, u kterého je výstup každého stupně spojen se vstupem druhého. Samotný název „multivibrátor“ pochází ze dvou slov: „multi“ - mnoho a „vibrátor“ - zdroj oscilací, protože oscilace multivibrátoru obsahují velké množství harmonických. Multivibrátor může pracovat v samooscilačním režimu, synchronizačním režimu a pohotovostním režimu. V samooscilačním režimu funguje multivibrátor jako samobuzený oscilátor, v synchronizačním režimu je multivibrátor externě ovládán synchronizačním napětím, jehož frekvence určuje frekvenci pulsů a v pohotovostním režimu pracuje multivibrátor jako generátor s externím buzením.

Multivibrátor v samooscilačním režimu

Obrázek 1 ukazuje nejběžnější obvod multivibrátoru na bázi tranzistorů s kapacitním zapojením kolektor-báze a obrázek 2 ukazuje grafy vysvětlující princip jeho činnosti. Multivibrátor se skládá ze dvou zesilovacích stupňů na rezistorech. Výstup každého stupně je připojen ke vstupu druhého stupně přes konektory C1 a C2.

Rýže. 1 - Multivibrátor na bázi tranzistorů s kapacitním spojením kolektor-báze

Multivibrátor, ve kterém jsou tranzistory shodné a parametry symetrických prvků stejné, se nazývá symetrický. Obě části periody jeho kmitů jsou stejné a pracovní cyklus je 2. Pokud někdo zapomněl, co je pracovní cyklus, připomínám: pracovní cyklus je poměr doby opakování k délce pulzu Q = T a /t a . Převrácená hodnota pracovního cyklu se nazývá pracovní cyklus. Pokud tedy existují rozdíly v parametrech, bude multivibrátor asymetrický.

Multivibrátor v samooscilačním režimu má dva kvazi-rovnovážné stavy, kdy jeden z tranzistorů je v saturačním režimu, druhý v režimu cutoff a naopak. Tyto podmínky nejsou stabilní. Přechod obvodu z jednoho stavu do druhého probíhá jako lavina kvůli hlubokému PIC.

Rýže. 2 - Grafy vysvětlující činnost symetrického multivibrátoru

Řekněme, že když je napájení zapnuto, tranzistor VT1 je otevřený a nasycený proudem procházejícím rezistorem R3. Napětí na jeho kolektoru je minimální. Kondenzátor C1 je vybitý. Tranzistor VT2 je uzavřen a kondenzátor C2 se nabíjí. Napětí na vodiči C1 má tendenci k nule a potenciál na bázi tranzistoru VT2 se postupně stává kladným a VT2 se začíná otevírat. Napětí na jeho kolektoru klesá a kondenzátor C2 se začíná vybíjet, tranzistor VT1 se uzavírá. Proces se pak opakuje do nekonečna.

Parametry obvodu by měly být následující: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Doba trvání pulsu je určena vzorcem:

Doba pulsu je určena:

Abyste určili frekvenci, musíte jednu vydělit tímto svinstvem (viz výše).

Výstupní impulsy jsou odebírány z kolektoru jednoho z tranzistorů a z kterého je jedno. Jinými slovy, v obvodu jsou dva výstupy.

Zlepšení tvaru výstupních pulzů multivibrátoru odebraných z kolektoru tranzistoru lze dosáhnout zařazením oddělovacích (odpojovacích) diod do obvodů kolektoru, jak je znázorněno na obrázku 3. Přes tyto diody jsou paralelně připojeny další odpory R d1 a R d2. zatížení kolektorů.

Rýže. 3 - Multivibrátor s vylepšeným tvarem výstupního pulsu

V tomto obvodu se po sepnutí jednoho z tranzistorů a snížení kolektorového potenciálu sepne i dioda připojená k jeho kolektoru a odpojí kondenzátor od kolektorového obvodu. Nabíjení kondenzátoru probíhá přes přídavný rezistor Rd, a ne přes odpor v kolektorovém obvodu, a kolektorový potenciál vypínacího tranzistoru se téměř náhle rovná Ec. Maximální doba trvání impulsů v kolektorových obvodech je určena především frekvenčními vlastnostmi tranzistorů.

Toto schéma umožňuje získat pulsy téměř obdélníkového tvaru, ale jeho nevýhodou je nižší maximální pracovní cyklus a nemožnost plynule nastavit periodu kmitání.

Obrázek 4 ukazuje obvod vysokorychlostního multivibrátoru, který poskytuje vysokou frekvenci vlastních oscilací.

Rýže. 4 - Vysokorychlostní multivibrátor

V tomto obvodu jsou rezistory R2, R4 zapojeny paralelně ke kondenzátorům C1 a C2 a rezistory R1, R3, R4, R6 tvoří děliče napětí, které stabilizují základní potenciál otevřeného tranzistoru (když je proud děliče větší než základní proud). Při sepnutí multivibrátoru se proud báze saturovaného tranzistoru mění prudčeji než u dříve diskutovaných obvodů, což zkracuje dobu resorpce nábojů v bázi a urychluje výstup tranzistoru ze saturace.

Čekací multivibrátor

Multivibrátor pracující v samooscilačním režimu, který nemá stav stabilní rovnováhy, lze změnit na multivibrátor s jednou stabilní polohou a jednou nestabilní polohou. Takové obvody se nazývají pohotovostní multivibrátory nebo jednorázové multivibrátory, jednopulzní multivibrátory, relaxační relé nebo kippova relé. Obvod je převeden ze stabilního stavu do nestabilního stavu působením externího spouštěcího impulsu. Obvod zůstává nějakou dobu v nestabilní poloze v závislosti na svých parametrech a poté se automaticky náhle vrátí do původního stabilního stavu.

Pro získání pohotovostního režimu v multivibrátoru, jehož obvod byl znázorněn na Obr. 1, musíte vyhodit několik dílů a vyměnit je, jak je znázorněno na obr. 5.

Rýže. 5 - Čekací multivibrátor

V počátečním ustáleném stavu je tranzistor VT1 uzavřen. Když na vstup obvodu dorazí kladný spouštěcí impuls dostatečné amplitudy, začne tranzistorem protékat kolektorový proud. Změna napětí na kolektoru tranzistoru VT1 je přenášena přes kondenzátor C2 do báze tranzistoru VT2. Díky PIC (přes odpor R4) se zvyšuje lavinový proces, který vede k uzavření tranzistoru VT2 a otevření tranzistoru VT1. Obvod zůstává v tomto stavu nestabilní rovnováhy, dokud není kondenzátor C2 vybit přes odpor R2 a vodivý tranzistor VT1. Po vybití kondenzátoru se otevře tranzistor VT2 a sepne VT1 a obvod se vrátí do původního stavu.

Blokovací generátory

Blokovací oscilátor je jednostupňový relaxační generátor krátkodobých pulzů se silnou indukční kladnou zpětnou vazbou vytvářenou pulzním transformátorem. Impulzy generované blokovacím generátorem mají velkou strmost stoupání a klesání a jsou téměř obdélníkového tvaru. Doba trvání pulzu se může pohybovat od několika desítek ns do několika stovek mikrosekund. Typicky blokovací generátor pracuje v režimu vysokého pracovního cyklu, tj. doba trvání impulsů je mnohem kratší než doba jejich opakování. Pracovní cyklus může být od několika stovek do desítek tisíc. Tranzistor, na kterém je namontován blokovací generátor, se otevírá pouze po dobu generování impulsu a po zbytek času je uzavřen. Proto je při velkém pracovním cyklu doba, po kterou je tranzistor otevřen, mnohem kratší než doba, po kterou je uzavřen. Tepelný režim tranzistoru závisí na průměrném výkonu rozptýleném na kolektoru. Díky vysokému pracovnímu cyklu v blokovacím oscilátoru lze získat velmi vysoký výkon během pulzů s nízkým a středním výkonem.

Při vysokém pracovním cyklu pracuje blokovací oscilátor velmi hospodárně, protože tranzistor spotřebovává energii ze zdroje pouze během krátké doby vytváření impulsu. Stejně jako multivibrátor může blokovací oscilátor pracovat v samooscilačním, pohotovostním a synchronizačním režimu.

Samooscilační režim

Blokovací generátory lze sestavit pomocí tranzistorů zapojených do obvodu s OE nebo do obvodu s OB. Častěji se používá obvod s OE, protože umožňuje získat lepší tvar generovaných pulzů (kratší doba náběhu), i když obvod s OB je stabilnější s ohledem na změny parametrů tranzistoru.

Obvod blokovacího oscilátoru je znázorněn na Obr. 1.

Rýže. 1 - Blokovací generátor

Provoz blokovacího generátoru lze rozdělit do dvou stupňů. V prvním stupni, který zabírá většinu periody kmitání, je tranzistor uzavřen a ve druhém je tranzistor otevřený a vzniká pulz. Uzavřený stav tranzistoru v prvním stupni je udržován napětím na kondenzátoru C1, nabíjeným proudem báze při generování předchozího impulsu. V první fázi se kondenzátor pomalu vybije přes vysoký odpor rezistoru R1, čímž se na bázi tranzistoru VT1 vytvoří potenciál blízký nule a ten zůstane sepnutý.

Když napětí na bázi dosáhne prahu otevření tranzistoru, otevře se a kolektorovým vinutím I transformátoru T začne protékat proud. V tomto případě se ve vinutí báze II indukuje napětí, jehož polarita musí být taková, aby na bázi vytvořila kladný potenciál. Při nesprávném zapojení vinutí I a II se blokovací oscilátor nevygeneruje. To znamená, že konce jednoho z vinutí, bez ohledu na to, které z nich, musí být prohozeny.

MULTIVIBRÁTOR

Multivibrátor. Jsem si jistý, že mnoho lidí začalo své radioamatérské aktivity s tímto schématem.To byl také můj první diagram - kus překližky, otvory proražené hřebíky, vývody dílů byly zkrouceny drátem bez páječky.A všechno fungovalo skvěle!

Jako zátěž se používají LED diody. Když multivibrátor pracuje, LED se přepínají.

Montáž vyžaduje minimum dílů. Zde je seznam:

1. - Rezistory 500 Ohm - 2 kusy
2. - Rezistory 10 kOhm - 2 kusy
3. - Elektrolytický kondenzátor 1 uF pro 16 voltů - 2 kusy
4. - Tranzistor KT972A - 2 kusy (KT815 nebo KT817 bude také fungovat), KT315 je také možný, pokud proud není větší než 25 mA.
5. - LED - libovolné 2 kusy
6. - Napájení od 4,5 do 15 voltů.

Obrázek ukazuje jednu LED v každém kanálu, ale několik může být zapojeno paralelně. Nebo sériově (řetěz 5 kusů), ale pak napájení není menší než 15 voltů.

Tranzistory KT972A jsou kompozitní tranzistory, to znamená, že jejich pouzdro obsahuje dva tranzistory a je vysoce citlivé a vydrží značný proud bez chladiče.

Chcete-li provádět experimenty, nemusíte vyrábět desku s plošnými spoji, vše můžete sestavit pomocí instalace na povrch. Pájejte, jak je znázorněno na obrázcích.

Výkresy jsou speciálně vyrobeny z různých úhlů a můžete si podrobně prohlédnout všechny detaily instalace.

V tomto článku si povíme něco o multivibrátoru, jak funguje, jak k multivibrátoru připojit zátěž a výpočet tranzistorového symetrického multivibrátoru.

Multivibrátor je jednoduchý obdélníkový pulzní generátor, který pracuje v režimu samooscilátoru. K jeho provozu potřebujete pouze napájení z baterie nebo jiného zdroje energie. Uvažujme o nejjednodušším symetrickém multivibrátoru pomocí tranzistorů. Jeho schéma je znázorněno na obrázku. Multivibrátor může být složitější v závislosti na nezbytných provedených funkcích, ale všechny prvky uvedené na obrázku jsou povinné, bez nich multivibrátor nebude fungovat.

Činnost symetrického multivibrátoru je založena na procesech nabíjení-vybíjení kondenzátorů, které spolu s odpory tvoří RC obvody.

O tom, jak fungují RC obvody, jsem psal dříve ve svém článku Kondenzátor, který si můžete přečíst na mém webu. Pokud na internetu najdete materiál o symetrickém multivibrátoru, je prezentován stručně a nesrozumitelně. Tato okolnost neumožňuje začínajícím radioamatérům nic pochopit, ale pouze pomáhá zkušeným elektrotechnikům si něco zapamatovat. Na žádost jednoho z návštěvníků mých stránek jsem se rozhodl tuto mezeru odstranit.

Jak multivibrátor funguje?

V počátečním okamžiku napájení jsou kondenzátory C1 a C2 vybité, takže jejich proudový odpor je nízký. Nízký odpor kondenzátorů vede k „rychlému“ otevření tranzistorů způsobenému tokem proudu:

— VT2 podél cesty (zobrazeno červeně): „+ napájení > rezistor R1 > nízký odpor vybitého C1 > přechod báze-emitor VT2 > — napájení“;

— VT1 podél cesty (zobrazeno modře): „+ napájení > rezistor R4 > nízký odpor vybitého C2 > přechod báze-emitor VT1 > — napájení.“

Toto je „nestabilní“ režim provozu multivibrátoru. Trvá velmi krátkou dobu určenou pouze rychlostí tranzistorů. A neexistují dva tranzistory, které by byly parametry naprosto totožné. Který tranzistor se otevře rychleji, zůstane otevřený – „vítěz“. Předpokládejme, že v našem diagramu se ukáže, že je to VT2. Poté prostřednictvím nízkého odporu vybitého kondenzátoru C2 a nízkého odporu přechodu kolektor-emitor VT2 dojde ke zkratování báze tranzistoru VT1 na emitor VT1. V důsledku toho bude tranzistor VT1 nucen se zavřít – „stane se poraženým“.

Protože je tranzistor VT1 uzavřen, dochází k „rychlému“ nabíjení kondenzátoru C1 podél cesty: „+ napájení > rezistor R1 > nízký odpor vybitého C1 > přechod báze-emitor VT2 > — napájení“. K tomuto nabíjení dochází téměř až do napětí napájecího zdroje.

Kondenzátor C2 se zároveň nabíjí proudem s obrácenou polaritou podél cesty: „+ napájení > rezistor R3 > nízký odpor vybitého C2 > přechod kolektor-emitor VT2 > — zdroj energie.“ Doba nabíjení je určena hodnocením R3 a C2. Určují čas, kdy je VT1 v uzavřeném stavu.

Když je kondenzátor C2 nabit na napětí přibližně rovné napětí 0,7-1,0 V, jeho odpor se zvýší a tranzistor VT1 se otevře s napětím přivedeným podél cesty: „+ napájení > rezistor R3 > přechod báze-emitor VT1 > - zdroj napájení." V tomto případě bude napětí nabitého kondenzátoru C1 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT1 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT2 s obrácenou polaritou. V důsledku toho se VT2 uzavře a obvodem proteče proud, který dříve procházel přes otevřený přechod kolektor-emitor VT2: „+ napájení > rezistor R4 > nízký odpor C2 > přechod báze-emitor VT1 > — napájení. “ Tento obvod rychle dobije kondenzátor C2. Od tohoto okamžiku začíná samogenerační režim „ustáleného stavu“.

Provoz symetrického multivibrátoru v režimu generování „ustáleného stavu“.

Začíná první půlcyklus činnosti (oscilace) multivibrátoru.

Když je tranzistor VT1 otevřený a VT2 zavřený, jak jsem právě napsal, kondenzátor C2 se rychle dobije (z napětí 0,7...1,0 voltů jedné polarity na napětí zdroje opačné polarity) podél obvodu : “+ napájecí zdroj > rezistor R4 > nízký odpor C2 > přechod báze-emitor VT1 > - napájecí zdroj.” Kromě toho se kondenzátor C1 pomalu dobíjí (z napětí zdroje jedné polarity na napětí 0,7...1,0 voltů opačné polarity) podél obvodu: „+ napájení > rezistor R2 > pravá deska C1 > levá deska C1 > kolektor-emitorový přechod tranzistoru VT1 > - - napájecí zdroj.“

Když v důsledku dobíjení C1 dosáhne napětí na bázi VT2 hodnoty +0,6 voltu vzhledem k emitoru VT2, tranzistor se otevře. Proto bude napětí nabitého kondenzátoru C2 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT2 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT1 s obrácenou polaritou. VT1 se zavře.

Začíná druhá polovina cyklu činnosti (oscilace) multivibrátoru.

Když je tranzistor VT2 otevřený a VT1 zavřený, kondenzátor C1 se rychle dobije (z napětí 0,7...1,0 V jedné polarity na napětí zdroje opačné polarity) podél obvodu: „+ napájecí zdroj > rezistor R1 > nízký odpor C1 > přechod základní emitor VT2 > - napájecí zdroj.“ Kromě toho se kondenzátor C2 pomalu dobíjí (z napětí zdroje jedné polarity na napětí 0,7...1,0 voltů opačné polarity) podél obvodu: „pravá deska C2 > přechod kolektor-emitor tranzistor VT2 > - napájení > + napájení zdroje > rezistor R3 > levá deska C2". Když napětí na bázi VT1 dosáhne +0,6 voltu vzhledem k emitoru VT1, tranzistor se otevře. Proto bude napětí nabitého kondenzátoru C1 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT1 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT2 s obrácenou polaritou. VT2 se zavře. V tomto okamžiku končí druhý půlcyklus oscilace multivibrátoru a znovu začíná první půlcyklus.

Proces se opakuje, dokud není multivibrátor odpojen od zdroje energie.

Metody připojení zátěže k symetrickému multivibrátoru

Obdélníkové pulsy jsou odstraněny ze dvou bodů symetrického multivibrátoru– tranzistorové kolektory. Když je na jednom kolektoru „vysoký“ potenciál, pak je na druhém kolektoru „nízký“ potenciál (chybí) a naopak – když je na jednom výstupu „nízký“ potenciál, pak je „vysoký“ potenciál na straně druhé. To je jasně vidět na časovém grafu níže.

Multivibrační zátěž musí být zapojena paralelně s jedním z kolektorových rezistorů, ale v žádném případě paralelně s přechodem kolektor-emitor tranzistoru. Tranzistor nemůžete obejít zátěží. Pokud tato podmínka není splněna, změní se minimálně doba trvání pulsů a maximálně nebude multivibrátor fungovat. Obrázek níže ukazuje, jak správně připojit zátěž a jak to nedělat.

Aby zátěž neovlivňovala samotný multivibrátor, musí mít dostatečný vstupní odpor. K tomuto účelu se obvykle používají vyrovnávací tranzistorové stupně.

Příklad ukazuje připojení nízkoimpedanční dynamické hlavy k multivibrátoru. Přídavný odpor zvyšuje vstupní odpor vyrovnávacího stupně a tím eliminuje vliv vyrovnávacího stupně na multivibrační tranzistor. Jeho hodnota by neměla být menší než 10násobek hodnoty kolektorového odporu. Zapojení dvou tranzistorů do „kompozitního tranzistorového“ obvodu výrazně zvyšuje výstupní proud. V tomto případě je správné zapojit obvod báze-emitor vyrovnávacího stupně paralelně s kolektorovým odporem multivibrátoru, a nikoli paralelně s přechodem kolektor-emitor multivibrátorového tranzistoru.

Pro připojení vysokoimpedanční dynamické hlavy k multivibrátoru vyrovnávací stupeň není potřeba. Místo jednoho z kolektorových rezistorů je připojena hlava. Jedinou podmínkou, která musí být splněna, je, že proud procházející dynamickou hlavou nesmí překročit maximální kolektorový proud tranzistoru.

Pokud chcete k multivibrátoru připojit obyčejné LED– pro vytvoření „blikajícího světla“, pak k tomu nejsou nutné kaskády vyrovnávacích pamětí. Mohou být zapojeny do série s kolektorovými rezistory. To je způsobeno skutečností, že proud LED je malý a pokles napětí na něm během provozu není větší než jeden volt. Nemají tedy žádný vliv na provoz multivibrátoru. Pravda, neplatí to pro supersvítivé LED, u kterých je provozní proud vyšší a úbytek napětí může být od 3,5 do 10 voltů. Ale v tomto případě existuje cesta ven - zvyšte napájecí napětí a použijte tranzistory s vysokým výkonem, které poskytují dostatečný kolektorový proud.

Vezměte prosím na vědomí, že oxidové (elektrolytické) kondenzátory jsou připojeny svými kladnými póly ke kolektorům tranzistorů. To je způsobeno skutečností, že na bázi bipolárních tranzistorů napětí nevzroste nad 0,7 voltu vzhledem k emitoru a v našem případě jsou emitory mínusem zdroje. Ale na kolektorech tranzistorů se napětí mění téměř z nuly na napětí zdroje energie. Oxidové kondenzátory nejsou schopny plnit svou funkci, jsou-li zapojeny s obrácenou polaritou. Přirozeně, pokud používáte tranzistory jiné struktury (ne N-P-N, ale struktury P-N-P), pak kromě změny polarity zdroje energie musíte zapnout LED s katodami „nahoru v obvodu“ a kondenzátory s plusy k bázím tranzistorů.

Pojďme na to teď přijít Jaké parametry prvků multivibrátoru určují výstupní proudy a generační frekvenci multivibrátoru?

Co ovlivňují hodnoty kolektorových rezistorů? V některých průměrných internetových článcích jsem viděl, že hodnoty kolektorových rezistorů významně neovlivňují frekvenci multivibrátoru. To všechno je úplný nesmysl! Pokud je multivibrátor správně vypočítán, odchylka hodnot těchto rezistorů o více než pětkrát od vypočtené hodnoty nezmění frekvenci multivibrátoru. Hlavní věc je, že jejich odpor je menší než základní odpory, protože kolektorové odpory zajišťují rychlé nabíjení kondenzátorů. Ale na druhou stranu jsou hodnoty kolektorových odporů hlavní pro výpočet spotřeby energie ze zdroje, jehož hodnota by neměla překročit výkon tranzistorů. Když se na to podíváte, tak při správném zapojení nemají ani přímý vliv na výstupní výkon multivibrátoru. Ale doba mezi sepnutími (frekvence multivibrátoru) je určena „pomalým“ dobíjením kondenzátorů. Doba nabíjení je určena jmenovitými hodnotami RC obvodů - základních odporů a kondenzátorů (R2C1 a R3C2).

Multivibrátor, i když se nazývá symetrický, se týká pouze obvodů jeho konstrukce a může produkovat jak symetrické, tak asymetrické výstupní impulsy v trvání. Doba trvání pulzu (vysoká úroveň) na kolektoru VT1 je určena hodnocením R3 a C2 a doba trvání pulzu (vysoká úroveň) na kolektoru VT2 je určena hodnocením R2 a C1.

Doba dobíjení kondenzátorů je určena jednoduchým vzorcem, kde Tau– trvání pulsu v sekundách, R- odpor odporu v ohmech, S– kapacita kondenzátoru ve Faradech:

Pokud jste tedy ještě nezapomněli, co bylo napsáno v tomto článku o pár odstavců dříve:

Pokud existuje rovnost R2=R3 A C1=C2, na výstupech multivibrátoru bude „meandr“ - obdélníkové pulzy s dobou trvání rovnající se pauzám mezi pulzy, které vidíte na obrázku.

Celá perioda kmitání multivibrátoru je T rovná se součtu trvání pulsu a pauzy:

Frekvence kmitání F(Hz) vztahující se k období T(s) přes poměr:

Pokud jsou na internetu nějaké výpočty rádiových okruhů, jsou zpravidla mizivé. Proto Vypočítejme prvky symetrického multivibrátoru pomocí příkladu .

Jako u všech tranzistorových stupňů musí být výpočet proveden od konce - výstupu. A na výstupu máme vyrovnávací stupeň, pak jsou zde kolektorové odpory. Kolektorové odpory R1 a R4 plní funkci zatížení tranzistorů. Kolektorové rezistory nemají žádný vliv na generační frekvenci. Jsou vypočteny na základě parametrů vybraných tranzistorů. Nejprve tedy vypočítáme kolektorové odpory, poté základní odpory, poté kondenzátory a poté vyrovnávací stupeň.

Postup a příklad výpočtu tranzistorového symetrického multivibrátoru

Počáteční údaje:

Napájecí napětí Ui.p. = 12 V.

Požadovaná frekvence multivibrátoru F = 0,2 Hz (T = 5 sekund) a doba trvání pulsu je rovna 1 (jedna sekunda.

Jako zátěž se používá automobilová žárovka. 12 voltů, 15 wattů.

Jak jste uhodli, vypočítáme „blikající světlo“, které bude blikat každých pět sekund a doba trvání záře bude 1 sekunda.

Výběr tranzistorů pro multivibrátor. Například máme nejběžnější tranzistory v sovětských dobách KT315G.

Pro ně: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.

Tranzistory pro vyrovnávací stupeň se vybírají na základě zatěžovacího proudu.

Aby se diagram nezobrazoval dvakrát, již jsem podepsal hodnoty prvků na diagramu. Jejich výpočet je uveden dále v Rozhodnutí.

Řešení:

1. Nejprve musíte pochopit, že provoz tranzistoru při vysokých proudech ve spínacím režimu je pro samotný tranzistor bezpečnější než provoz v režimu zesílení. Není tedy třeba počítat výkon pro přechodový stav v okamžicích průchodu střídavého signálu pracovním bodem „B“ statického režimu tranzistoru - přechod z otevřeného stavu do uzavřeného stavu a zpět . U pulzních obvodů postavených na bipolárních tranzistorech se výkon obvykle počítá pro tranzistory v otevřeném stavu.

Nejprve určíme maximální ztrátový výkon tranzistorů, který by měl být o 20 procent nižší (faktor 0,8), než je maximální výkon tranzistoru uvedený v referenční knize. Ale proč potřebujeme zahnat multivibrátor do tuhého rámce vysokých proudů? A dokonce i se zvýšeným výkonem bude spotřeba energie ze zdroje energie velká, ale bude mít malý přínos. Proto, když určíme maximální ztrátový výkon tranzistorů, snížíme jej 3krát. Další snížení ztrátového výkonu je nežádoucí, protože provoz multivibrátoru založeného na bipolárních tranzistorech v režimu nízkého proudu je „nestabilní“ jev. Pokud je zdroj energie používán nejen pro multivibrátor, nebo není zcela stabilní, frekvence multivibrátoru bude také „plavat“.

Stanovíme maximální ztrátový výkon: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Jmenovitý ztrátový výkon určíme: Pdis.nom. = 120/3 = 40 mW

2. Určete kolektorový proud v otevřeném stavu: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA

Vezměme to jako maximální kolektorový proud.

3. Zjistíme hodnotu odporu a výkonu zátěže kolektoru: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm

Ze stávajícího jmenovitého rozsahu vybíráme odpory, které se co nejvíce blíží 3,6 kOhm. Jmenovitá řada rezistorů má jmenovitou hodnotu 3,6 kOhm, proto nejprve vypočítáme hodnotu kolektorových rezistorů R1 a R4 multivibrátoru: Rk = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Výkon kolektorových rezistorů R1 a R4 je roven jmenovitému ztrátovému výkonu tranzistorů Pras.nom. = 40 mW. Používáme rezistory s výkonem přesahujícím stanovený Pras.nom. - typ MLT-0,125.

4. Přejděme k výpočtu základních rezistorů R2 a R3. Jejich hodnocení je určeno na základě zesílení tranzistorů h21. Současně pro spolehlivý provoz multivibrátoru musí být hodnota odporu v rozmezí: 5krát větší než odpor kolektorových odporů a menší než součin Rк * h21. Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm a Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Hodnoty odporu Rb (R2 a R3) tak mohou být v rozsahu 18...180 kOhm. Nejprve zvolíme průměrnou hodnotu = 100 kOhm. Ale není to konečné, protože potřebujeme poskytnout požadovanou frekvenci multivibrátoru, a jak jsem psal dříve, frekvence multivibrátoru přímo závisí na základních rezistorech R2 a R3 a také na kapacitě kondenzátorů.

5. Vypočítejte kapacity kondenzátorů C1 a C2 a případně přepočítejte hodnoty R2 a R3.

Hodnoty kapacity kondenzátoru C1 a odporu rezistoru R2 určují dobu trvání výstupního impulsu na kolektoru VT2. Právě při tomto impulsu by se nám měla rozsvítit žárovka. A ve stavu byla doba trvání pulzu nastavena na 1 sekundu.

Pojďme určit kapacitu kondenzátoru: C1 = 1 s / 100 kOhm = 10 µF

V nominálním rozsahu je zařazen kondenzátor o kapacitě 10 μF, takže nám vyhovuje.

Hodnoty kapacity kondenzátoru C2 a odporu rezistoru R3 určují dobu trvání výstupního impulsu na kolektoru VT1. Právě během tohoto pulzu je na kolektoru VT2 „pauza“ a naše žárovka by se neměla rozsvítit. A v podmínce byla zadána plná perioda 5 sekund s dobou trvání pulzu 1 sekunda. Délka pauzy je tedy 5 sekund – 1 sekunda = 4 sekundy.

Po transformaci vzorce doby dobíjení jsme Pojďme určit kapacitu kondenzátoru: C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 µF

Kondenzátor o kapacitě 40 μF není zahrnut v nominálním rozsahu, takže nám nevyhovuje a vezmeme si kondenzátor o kapacitě 47 μF, který se mu co nejvíce blíží. Ale jak chápete, čas „pauzy“ se také změní. Abychom tomu zabránili, my Přepočítejme odpor rezistoru R3 na základě doby trvání pauzy a kapacity kondenzátoru C2: R3 = 4 s / 47 uF = 85 kOhm

Podle jmenovité řady je nejbližší hodnota odporu rezistoru 82 kOhm.

Takže jsme dostali hodnoty multivibrátorových prvků:

R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.

6. Vypočítejte hodnotu rezistoru R5 vyrovnávacího stupně.

Pro eliminaci vlivu na multivibrátor je odpor přídavného omezovacího rezistoru R5 zvolen tak, aby byl alespoň 2x větší než odpor kolektorového rezistoru R4 (a v některých případech i více). Jeho odpor spolu s odporem přechodů emitor-báze VT3 a VT4 v tomto případě neovlivní parametry multivibrátoru.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm

Podle jmenovité řady je nejbližší rezistor 7,5 kOhm.

Při hodnotě odporu R5 = 7,5 kOhm bude řídicí proud vyrovnávacího stupně roven:

ovládám = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12 V - 1,2 V) / 7,5 kOhm = 1,44 mA

Kromě toho, jak jsem napsal dříve, zatížení kolektoru multivibrátorových tranzistorů neovlivňuje jeho frekvenci, takže pokud takový odpor nemáte, můžete jej nahradit jiným „blízkým“ hodnocením (5 ... 9 kOhm ). Je lepší, když je to ve směru poklesu, aby nedocházelo k poklesu řídicího proudu ve stupni vyrovnávací paměti. Mějte však na paměti, že přídavný odpor je dodatečná zátěž pro tranzistor VT2 multivibrátoru, takže proud protékající tímto odporem se sčítá s proudem kolektorového odporu R4 a je zátěží pro tranzistor VT2: Itotal = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

Celkové zatížení kolektoru tranzistoru VT2 je v normálních mezích. Pokud překročí maximální kolektorový proud uvedený v referenční knize a vynásobený faktorem 0,8, zvyšte odpor R4, dokud nebude zatěžovací proud dostatečně snížen, nebo použijte výkonnější tranzistor.

7. Potřebujeme zajistit proud do žárovky In = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A

Ale řídicí proud vyrovnávacího stupně je 1,44 mA. Proud multivibrátoru se musí zvýšit o hodnotu rovnou poměru:

In / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870krát.

Jak to udělat? Pro výrazné zesílení výstupního proudu použijte tranzistorové kaskády sestavené podle obvodu „kompozitního tranzistoru“. První tranzistor je obvykle nízkopříkonový (použijeme KT361G), má nejvyšší zesílení a druhý musí poskytovat dostatečný zatěžovací proud (vezměme neméně obvyklý KT814B). Poté se jejich přenosové koeficienty h21 vynásobí. Takže pro tranzistor KT361G h21>50 a pro tranzistor KT814B h21=40. A celkový koeficient přenosu těchto tranzistorů zapojených podle obvodu „kompozitního tranzistoru“: h21 = 50 * 40 = 2000. Toto číslo je větší než 870, takže tyto tranzistory jsou dostačující pro ovládání žárovky.

No, to je vše!