Výber jednoduchých a efektívnych schém. Multivibrátory na tranzistoroch Princíp činnosti diagramu multivibrátorov na tranzistoroch
LED blikač alebo ako zostaviť symetrický multivibrátor vlastnými rukami. Obvod symetrického multivibrátora sa musí študovať a zbierať v kluboch elektroniky. Multivibrátorový obvod je jedným z najznámejších a často používaných v rôznych elektronických dizajnoch. Symetrický multivibrátor počas prevádzky generuje oscilácie v tvare približujúcom sa k obdĺžniku. Jednoduchosť multivibrátora je spôsobená jeho dizajnom - sú to len dva tranzistory a niekoľko doplnkových prvkov. Sprievodca vás pozýva na zostavenie vášho prvého elektronického obvodu LED blikača. Aby ste neboli sklamaní v prípade zlyhania, nižšie sú podrobné pokyny na zostavenie multivibračného LED blikača s fotografiami a videami.
Ako zostaviť LED blikač vlastnými rukami
Trochu teórie. Multivibrátor je v podstate dvojstupňový zosilňovač na tranzistoroch VT1 a VT2 s obvodom s kladnou spätnou väzbou cez elektrolytický kondenzátor C2 medzi zosilňovacími stupňami na tranzistoroch VT2 a VT1. Táto spätná väzba zmení obvod na oscilátor. Názov symetrický multivibrátor je spôsobený rovnakými hodnotami párov prvkov R1=R2, R3=R4, C1=C2. S takýmito hodnotami prvkov bude multivibrátor generovať impulzy a pauzy medzi impulzmi rovnakej dĺžky. Frekvencia opakovania impulzov je vo väčšej miere nastavená hodnotami párov R1=R2 a C1=C2. Trvanie impulzov a prestávok je možné ovládať pomocou LED zábleskov. Ak dôjde k porušeniu rovnosti párov prvkov, multivibrátor sa stane asymetrickým. Asymetria bude spôsobená predovšetkým rozdielom v trvaní impulzu a trvaní pauzy.
Multivibrátor je zostavený na dvoch tranzistoroch, okrem toho sú na indikáciu činnosti multivibrátora potrebné štyri odpory, dva elektrolytické kondenzátory a dve LED diódy. Úloha nákupu dielov a dosky plošných spojov je jednoducho vyriešená. Tu je odkaz na nákup hotovej sady dielov http://ali.pub/2bk9qh . Súprava obsahuje všetky diely, kvalitnú dosku plošných spojov 28 mm x 30 mm, schému, schému zapojenia a technický list. V umiestnení dielov na výkrese dosky plošných spojov sa prakticky nevyskytujú žiadne chyby.
Zloženie súpravy dielov multivibrátora
Začnime s montážou obvodu, na prácu budete potrebovať spájkovačku s nízkym výkonom, spájkovacie tavidlo, spájku, bočné frézy a batérie. Obvod je jednoduchý, ale musí byť zostavený správne a bez chýb.
- Skontrolujte obsah balenia. Dešifrujte hodnoty odporu podľa farebného kódu a nainštalujte ich na dosku.
- Spájkujte odpory a odhryznite vyčnievajúce zvyšky elektród.
- Elektrolytické kondenzátory musia byť na doske umiestnené špecifickým spôsobom. Pri správnom umiestnení vám pomôže schéma zapojenia a nákres na doske. Elektrolytické kondenzátory sú na tele označené zápornou elektródou a kladná elektróda je o niečo dlhšia. Umiestnenie zápornej elektródy na doske je v tieňovanej časti symbolu kondenzátora.
- Umiestnite kondenzátory na dosku a prispájkujte ich.
- Umiestnenie tranzistorov na doske je striktne podľa kľúča.
- LED diódy majú tiež polaritu elektród. Viď foto. Inštalujeme a spájkujeme ich. Dávajte pozor, aby ste túto časť pri spájkovaní neprehriali. Plus LED2 je umiestnený bližšie k odporu R4 (pozri video).
LED diódy sú nainštalované na doske multivibrátora
- Spájkujte silové vodiče podľa polarity a pripojte napätie z batérií. Pri napájacom napätí 3 volty sa LED diódy rozsvietili súčasne. Po chvíli sklamania sa pripojilo napätie z troch batérií a LED diódy začali striedavo blikať. Frekvencia multivibrátora závisí od napájacieho napätia. Keďže obvod mal byť inštalovaný v hračke napájanej 3 voltmi, odpory R1 a R2 museli byť nahradené odpormi s hodnotou 120 kOhm a dosiahlo sa jasné striedavé blikanie. Pozri si video.
LED blikač - symetrický multivibrátor
Použitie symetrického multivibračného obvodu je veľmi široké. Prvky multivibračných obvodov sa nachádzajú vo výpočtovej technike, rádiových meracích a medicínskych zariadeniach.
Sadu dielov na zostavenie LED blikačov je možné zakúpiť na nasledujúcom odkaze http://ali.pub/2bk9qh . Ak si chcete seriózne precvičiť spájkovanie jednoduchých konštrukcií, Master odporúča zakúpiť súpravu 9 sád, čo výrazne ušetrí vaše náklady na dopravu. Tu je odkaz na nákup http://ali.pub/2bkb42 . Majster pozbieral všetky súpravy a začali pracovať. Úspech a rast zručností v spájkovaní.
Multivibrátor je snáď najobľúbenejším zariadením medzi začínajúcimi rádioamatérmi. A nedávno som jeden musel dať dokopy na žiadosť jednej osoby. Aj keď ma to už nezaujíma, stále som nelenil a zostavil som produkt do článku pre začiatočníkov. Je dobré, keď jeden materiál obsahuje všetky informácie na montáž. veľmi jednoduchá a užitočná vec, ktorá nevyžaduje ladenie a umožňuje vizuálne študovať princípy fungovania tranzistorov, rezistorov, kondenzátorov a LED. A tiež, ak zariadenie nefunguje, vyskúšajte sa ako regulátor-ladiaci program. Schéma nie je nová, je postavená podľa štandardného princípu a diely sa dajú nájsť kdekoľvek. Sú veľmi časté.
Schéma
Teraz, čo potrebujeme od rádiových prvkov na montáž:
- 2 odpory 1 kOhm
- 2 odpory 33 kOhm
- 2 kondenzátory 4,7 uF pri 16 voltoch
- 2 tranzistory KT315 s ľubovoľnými písmenami
- 2 LED pre 3-5 voltov
- 1 korunka napájanie 9 voltov
Ak ste nenašli potrebné diely, nezúfajte. Tento obvod nie je rozhodujúci pre hodnotenie. Stačí nastaviť približné hodnoty, neovplyvní to prácu ako celok. Ovplyvňuje iba jas a frekvenciu blikania LED diód. Doba blikania priamo závisí od kapacity kondenzátorov. Tranzistory môžu byť inštalované v podobných nízkovýkonových n-p-n štruktúrach. Vyrábame dosku plošných spojov. Veľkosť kúska textolitu je 40 x 40 mm, môžete ho brať s rezervou.
Formát súboru na tlač. položiť6 Stiahnuť ▼. Aby som pri montáži urobil čo najmenej chýb, aplikoval som na textolit polohové označenia. To pomáha predchádzať zmätkom pri montáži a dodáva celkovému vzhľadu krásu. Takto vyzerá hotová doska plošných spojov, vyleptaná a vyvŕtaná:
Diely inštalujeme podľa schémy, to je veľmi dôležité! Hlavnou vecou nie je zamieňať pinout tranzistorov a LED. Spájkovaniu treba venovať náležitú pozornosť.
Spočiatku nemusí byť taký elegantný ako priemyselný, ale nemusí byť. Hlavná vec je zabezpečiť dobrý kontakt rádiového prvku s tlačeným vodičom. Aby sme to dosiahli, musíme diely pred spájkovaním pocínovať. Po osadení a zaspájkovaní súčiastok všetko ešte raz skontrolujeme a kolofóniu z dosky zotrieme liehom. Hotový výrobok by mal vyzerať asi takto:
Ak bolo všetko vykonané správne, potom po zapnutí napájania začne multivibrátor blikať. Farbu LED diód si zvolíte sami. Pre prehľadnosť odporúčam pozrieť si video.
Multivibračné video
Prúdová spotreba našich „blikačiek“ je len 7,3 mA. To umožňuje, aby bola táto inštancia napájaná z " korún"dosť dlho. Vo všeobecnosti je všetko bezproblémové a informatívne, a čo je najdôležitejšie, veľmi jednoduché! Prajem vám veľa šťastia a úspechov vo vašom úsilí! Pripravil Daniil Goryachev ( Alex1).
Diskutujte o článku SYMETRICKÝ MULTIVIBRÁTOR PRE LED diódy
Elektronické generátory: multivibrátor. Účel, princíp činnosti, aplikácia.
Multivibrátory
Multivibrátor je relaxačný oscilátor takmer obdĺžnikového tvaru. Ide o dvojstupňový odporový zosilňovač s kladnou spätnou väzbou, v ktorom je výstup každého stupňa spojený so vstupom druhého. Samotný názov „multivibrátor“ pochádza z dvoch slov: „multi“ - veľa a „vibrátor“ - zdroj oscilácií, pretože oscilácie multivibrátora obsahujú veľké množstvo harmonických. Multivibrátor môže pracovať v samooscilujúcom režime, synchronizačnom režime a pohotovostnom režime. V samokmitajúcom režime multivibrátor pracuje ako samobudený oscilátor, v synchronizačnom režime je multivibrátor zvonka poháňaný synchronizačným napätím, ktorého frekvencia určuje frekvenciu impulzov a v pohotovostnom režime pracuje multivibrátor ako generátor s vonkajším budením.
Multivibrátor v samooscilujúcom režime
Obrázok 1 zobrazuje najbežnejší obvod multivibrátora na báze tranzistorov s kapacitnými spojeniami kolektor-báza a obrázok 2 znázorňuje grafy vysvetľujúce princíp jeho činnosti. Multivibrátor pozostáva z dvoch zosilňovacích stupňov na rezistoroch. Výstup každého stupňa je pripojený k vstupu druhého stupňa cez konektory C1 a C2.
Ryža. 1 - Multivibrátor na báze tranzistorov s kapacitným spojením kolektor-báza
Multivibrátor, v ktorom sú tranzistory identické a parametre symetrických prvkov rovnaké, sa nazýva symetrický. Obe časti periódy jeho kmitov sú rovnaké a pracovný cyklus je 2. Ak niekto zabudol, čo je pracovný cyklus, pripomínam: pracovný cyklus je pomer periódy opakovania k dobe trvania impulzu Q = T a /t a . Prevrátená hodnota pracovného cyklu sa nazýva pracovný cyklus. Takže ak existujú rozdiely v parametroch, potom bude multivibrátor asymetrický.
Multivibrátor v samokmitajúcom režime má dva kvázi rovnovážne stavy, keď jeden z tranzistorov je v režime saturácie, druhý v režime cutoff a naopak. Tieto podmienky nie sú stabilné. Prechod okruhu z jedného stavu do druhého prebieha ako lavína kvôli hlbokému PIC.
Ryža. 2 - Grafy vysvetľujúce činnosť symetrického multivibrátora
Povedzme, že keď je napájanie zapnuté, tranzistor VT1 je otvorený a nasýtený prúdom prechádzajúcim cez odpor R3. Napätie na jeho kolektore je minimálne. Kondenzátor C1 je vybitý. Tranzistor VT2 je uzavretý a kondenzátor C2 sa nabíja. Napätie na vodiči C1 má tendenciu k nule a potenciál na báze tranzistora VT2 sa postupne stáva kladným a VT2 sa začína otvárať. Napätie na jeho kolektore klesá a kondenzátor C2 sa začína vybíjať, tranzistor VT1 sa zatvára. Proces sa potom opakuje donekonečna.
Parametre obvodu by mali byť nasledovné: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Trvanie impulzu je určené vzorcom:
Perióda pulzu je určená:
Ak chcete určiť frekvenciu, musíte jednu vydeliť týmto svinstvom (pozri vyššie).
Výstupné impulzy sa odoberajú z kolektora jedného z tranzistorov a na ktorom nezáleží. Inými slovami, v obvode sú dva výstupy.
Zlepšenie tvaru výstupných impulzov multivibrátora odoberaných z kolektora tranzistora je možné dosiahnuť zahrnutím izolačných (odpojovacích) diód do obvodov kolektorov, ako je znázornené na obrázku 3. Cez tieto diódy sú paralelne zapojené ďalšie odpory R d1 a R d2. zaťaženie kolektorov.
Ryža. 3 - Multivibrátor s vylepšeným tvarom výstupného impulzu
V tomto obvode sa po zatvorení jedného z tranzistorov a znížení kolektorového potenciálu zatvorí aj dióda pripojená k jeho kolektoru, čím sa odpojí kondenzátor od kolektorového obvodu. Nabíjanie kondenzátora prebieha cez dodatočný odpor Rd a nie cez odpor v kolektorovom obvode a kolektorový potenciál vypínacieho tranzistora sa takmer náhle rovná Ec. Maximálne trvanie impulzov v obvodoch kolektora je určený hlavne frekvenčnými vlastnosťami tranzistorov.
Táto schéma umožňuje získať impulzy takmer obdĺžnikového tvaru, ale jej nevýhodou je nižší maximálny pracovný cyklus a nemožnosť plynule nastaviť periódu oscilácie.
Obrázok 4 zobrazuje obvod vysokorýchlostného multivibrátora, ktorý poskytuje vysokú frekvenciu vlastných oscilácií.
Ryža. 4 - Vysokorýchlostný multivibrátor
V tomto obvode sú rezistory R2, R4 zapojené paralelne ku kondenzátorom C1 a C2 a odpory R1, R3, R4, R6 tvoria napäťové deličy, ktoré stabilizujú základný potenciál otvoreného tranzistora (keď je prúd deliča väčší ako základný prúd). Pri prepnutí multivibrátora sa prúd bázy nasýteného tranzistora mení prudšie ako v predtým diskutovaných obvodoch, čo znižuje čas resorpcie nábojov v báze a urýchľuje výstup tranzistora zo saturácie.
Čakací multivibrátor
Multivibrátor, ktorý pracuje v samokmitajúcom režime a nemá stabilný rovnovážny stav, sa môže zmeniť na multivibrátor s jednou stabilnou polohou a jednou nestabilnou polohou. Takéto obvody sa nazývajú pohotovostné multivibrátory alebo jednorazové multivibrátory, jednopulzné multivibrátory, relaxačné relé alebo kippove relé. Obvod je prevedený zo stabilného stavu do nestabilného stavu pôsobením externého spúšťacieho impulzu. Obvod zostáva nejaký čas v nestabilnej polohe v závislosti od svojich parametrov a potom sa automaticky náhle vráti do pôvodného stabilného stavu.
Na získanie pohotovostného režimu v multivibrátore, ktorého obvod je znázornený na obr. 1, musíte vyhodiť pár dielov a vymeniť ich, ako je znázornené na obr. 5.
Ryža. 5 - Čakací multivibrátor
V počiatočnom ustálenom stave je tranzistor VT1 uzavretý. Keď na vstup obvodu príde kladný spúšťací impulz s dostatočnou amplitúdou, cez tranzistor začne pretekať kolektorový prúd. Zmena napätia na kolektore tranzistora VT1 sa prenáša cez kondenzátor C2 na bázu tranzistora VT2. Vďaka PIC (cez odpor R4) sa zvyšuje lavínovitý proces, ktorý vedie k uzavretiu tranzistora VT2 a otvoreniu tranzistora VT1. Obvod zostáva v tomto stave nestabilnej rovnováhy, kým sa kondenzátor C2 nevybije cez odpor R2 a vodivý tranzistor VT1. Po vybití kondenzátora sa tranzistor VT2 otvorí a VT1 sa zatvorí a obvod sa vráti do pôvodného stavu.
Blokovacie generátory
Blokovací oscilátor je jednostupňový relaxačný generátor krátkodobých impulzov so silnou indukčnou kladnou spätnou väzbou vytváranou impulzným transformátorom. Impulzy generované blokovacím generátorom majú veľkú strmosť stúpania a klesania a sú takmer obdĺžnikového tvaru. Trvanie impulzu sa môže pohybovať od niekoľkých desiatok ns do niekoľkých stoviek mikrosekúnd. Typicky blokovací generátor pracuje v režime vysokého pracovného cyklu, t. j. trvanie impulzov je oveľa kratšie ako ich opakovacia perióda. Pracovný cyklus môže byť od niekoľkých stoviek až po desiatky tisíc. Tranzistor, na ktorom je namontovaný blokovací generátor, sa otvára iba počas trvania generovania impulzov a po zvyšok času je zatvorený. Preto pri veľkom pracovnom cykle je čas, počas ktorého je tranzistor otvorený, oveľa kratší ako čas, počas ktorého je zatvorený. Tepelný režim tranzistora závisí od priemerného výkonu rozptýleného na kolektore. Vďaka vysokému pracovnému cyklu v blokovacom oscilátore je možné získať veľmi vysoký výkon počas impulzov s nízkym a stredným výkonom.
Pri vysokom pracovnom cykle pracuje blokovací oscilátor veľmi hospodárne, pretože tranzistor spotrebúva energiu zo zdroja energie iba počas krátkej doby vytvárania impulzov. Rovnako ako multivibrátor môže blokovací oscilátor pracovať v samooscilačných, pohotovostných a synchronizačných režimoch.
Samooscilačný režim
Blokovacie generátory je možné zostaviť pomocou tranzistorov zapojených do obvodu s OE alebo do obvodu s OB. Častejšie sa používa obvod s OE, pretože umožňuje získať lepší tvar generovaných impulzov (kratšia doba nábehu), hoci obvod s OB je stabilnejší vzhľadom na zmeny parametrov tranzistora.
Obvod blokovacieho oscilátora je znázornený na obr. 1.
Ryža. 1 - Blokovací generátor
Činnosť blokovacieho generátora možno rozdeliť do dvoch etáp. V prvom stupni, ktorý zaberá väčšinu periódy kmitania, je tranzistor zatvorený a v druhom je tranzistor otvorený a vzniká impulz. Uzavretý stav tranzistora v prvom stupni je udržiavaný napätím na kondenzátore C1, nabíjaným prúdom bázy pri generovaní predchádzajúceho impulzu. V prvom stupni sa kondenzátor pomaly vybíja cez vysoký odpor rezistora R1, čím sa na báze tranzistora VT1 vytvorí potenciál blízky nule a zostane zatvorený.
Keď napätie na báze dosiahne prah otvorenia tranzistora, otvorí sa a cez kolektorové vinutie I transformátora T začne pretekať prúd. V tomto prípade sa vo vinutí bázy II indukuje napätie, ktorého polarita musí byť taká, aby na báze vytvárala kladný potenciál. Ak sú vinutia I a II nesprávne pripojené, blokovací oscilátor sa nevytvorí. To znamená, že konce jedného z vinutí, bez ohľadu na to, ktoré z nich, musia byť zamenené.
MULTIVIBRÁTOR
Multivibrátor. Som si istý, že veľa ľudí začalo svoje rádioamatérske aktivity s touto schémou.Toto bola tiež moja prvá schéma - kus preglejky, otvory vyrazené klincami, vodiče častí boli skrútené drôtom bez spájkovačky.A všetko fungovalo skvele!
LED diódy sa používajú ako záťaž. Keď multivibrátor funguje, LED diódy sa prepnú.
Montáž vyžaduje minimum dielov. Tu je zoznam:
- - Rezistory 500 Ohm - 2 kusy
- - Rezistory 10 kOhm - 2 kusy
- - Elektrolytický kondenzátor 1 uF pre 16 voltov - 2 kusy
- - Tranzistor KT972A - 2 kusy (budú fungovať aj KT815 alebo KT817), KT315 je tiež možný, ak prúd nie je väčší ako 25 mA.
- - LED - ľubovoľné 2 kusy
- - Napájanie od 4,5 do 15 voltov.
Obrázok ukazuje jednu LED v každom kanáli, ale môže byť pripojených niekoľko paralelne. Alebo v sérii (reťaz 5 kusov), ale potom napájanie nie je menšie ako 15 voltov.
Tranzistory KT972A sú kompozitné tranzistory, to znamená, že ich puzdro obsahuje dva tranzistory a je vysoko citlivé a dokáže odolať značnému prúdu bez chladiča.
Ak chcete vykonávať experimenty, nemusíte vyrábať dosku s plošnými spojmi; všetko môžete zostaviť pomocou inštalácie na povrch. Spájkujte, ako je znázornené na obrázkoch.
Výkresy sú špeciálne vyrobené z rôznych uhlov a môžete podrobne preskúmať všetky detaily inštalácie.
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: „+ napájanie > 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 napätia zdroja energie jednej polarity na napätie 0,7...1,0 V opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „pravá platňa C2 > prechod kolektor-emitor tranzistor 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, hoci sa nazýva symetrický, sa vzťahuje len na obvody jeho konštrukcie a môže produkovať symetrické aj asymetrické výstupné impulzy v trvaní. Trvanie impulzu (vysoká úroveň) na kolektore VT1 je určené hodnotami R3 a C2 a trvanie impulzu (vysoká úroveň) na kolektore VT2 je určené hodnotami 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 odporov 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. 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 vyberieme 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. 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 Poďme určiť kapacitu kondenzátora: C2 = 4 s / 100 kOhm = 40 µF
Kondenzátor s kapacitou 40 μF nie je zahrnutý v nominálnom rozsahu, takže nám nevyhovuje a zoberieme kondenzátor s kapacitou 47 μF, ktorý sa k nemu najviac približuje. 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 V = 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 zosilnenie výstupného prúdu použite tranzistorové kaskády zostavené podľa obvodu „kompozitného tranzistora“. Prvý tranzistor je zvyčajne nízkoenergetický (použijeme KT361G), má najvyšší zisk 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 = 2 000. Toto číslo je väčšie ako 870, takže tieto tranzistory úplne postačujú na ovládanie žiarovky.
No a to je všetko!
