Добірка простих та ефективних схем. Мультивібратори на транзисторах Мультивібратор на транзисторах схема принцип роботи

Мигалка на світлодіодах або як зібрати симетричний мультивібратор своїми руками. Схема симетричного мультивібратора обов'язково вивчається та збирається у гуртках електроніки. Схема мультивібратора одна з найвідоміших і найчастіше застосовуваних у різних електронних конструкціях. Симетричний мультивібратор при роботі генерує коливання формою, що наближаються до прямокутної. Простота мультивібратора обумовлена ​​його конструкцією — це лише два транзистори та кілька додаткових елементів. Майстер пропонує вам зібрати свою першу електронну схему мигалку на світлодіодах. Щоб не бути розчарованим у разі невдачі, нижче представлена ​​докладна покрокова інструкція зі збирання своїми руками мультивібратора мигалки на світлодіодах з фото і відео ілюстраціями.

Як зібрати мигалку на світлодіодах своїми руками

Трохи теорії. Мультивібратор це, по суті, двокаскадний підсилювач на транзисторах VT1 і VT2 з ланцюгом позитивного зворотного зв'язку через електролітичний конденсатор С2 між каскадами посилення на транзисторах VT2 і VT1. Такий зворотний зв'язок перетворює схему на генератор. Назва симетричний мультивібратор обумовлено однаковими значеннями пар елементів R1=R2, R3=R4, C1=C2. При таких значеннях елементів мультивібратор генеруватиме імпульси та паузи між імпульсами рівної тривалості. Частота проходження імпульсів визначається переважно значеннями пар R1=R2 і C1=C2. Контролювати тривалість імпульсів та пауз можна буде за спалахами світлодіодів. При порушенні рівності пар елементів мультивібратор стає несиметричним. Несиметричність буде зумовлена ​​насамперед різницею в тривалості імпульсу та тривалості паузи.

Мультивібратор збирається на двох транзисторах, крім того знадобиться чотири резистори, два електролітичні конденсатори і два світлодіоди для індикації роботи мультивібратора. Завдання придбання деталей та друкованої плати вирішується легко. Ось посилання на купівлю готового набору деталей http://ali.pub/2bk9qh . Набір включає всі деталі, добротну друковану плату розміром 28 мм × 30 мм, схему, монтажну схему і специфікацію. Помилок розташування деталей малюнку друкованої плати практично немає.

Склад набору деталей мультивібратора

Приступимо до складання схеми, для роботи буде потрібно малопотужний паяльник, флюс для паяння, припій, бокорізи та батареї живлення. Схема проста, але її треба зібрати правильно та без помилок.

1. Ознайомтеся із вмістом пакета. Розшифруйте за кодом кольору номінали резисторів і встановіть їх на плату.
2. Припаяйте резистори і відкусіть залишки електродів, що виступають.
3. Електролітичні конденсатори повинні розміщуватись на платі певним чином. У правильному розміщенні вам допоможе монтажна схема та малюнок на платі. Електролітичні конденсатори мають на корпусі маркування негативного електрода, а позитивний електрод має трохи більшу довжину. Розташування негативного електрода на платі знаходиться у заштрихованій частині позначення конденсатора.
4. Встановіть конденсатори на плату та припаяйте їх.
5. Розміщення транзисторів на платі по ключу.
6. Світлодіоди також мають полярність електродів. Дивіться фото. Встановлюємо та припаюємо їх. Намагайтеся не перегрівати цю деталь під час паяння. Плюс світлодіода LED2 знаходиться ближче до резистори R4 (дивіться відео).

   Світлодіоди встановлені на плату мультивібратора

7. Припаяйте відповідно до полярності провідники живлення та подайте напругу від батарей. При напрузі живлення 3 Вольта світлодіоди увімкнулися разом. Після секундного розчарування, було подано напругу від трьох батарей і світлодіоди почали поперемінно блимати. Частота мультивібратора залежить від напруги живлення. Так як схема повинна була встановлюватися в іграшку з живленням від 3 Вольт, довелося замінити резистори R1 і R2 на резистори номіналом 120 кОм, чітке поперемінне миготіння було досягнуто. Дивіться відео.

Мигалка на світлодіодах – симетричний мультивібратор.

Застосування схеми симетричного мультивібратора дуже широке. Елементи схем мультивібратора знайдуться в обчислювальній техніці, радіовимірювальній та медичній апаратурі.

Набір деталей для збирання мигалки на світлодіодах можна придбати за наступним посиланням http://ali.pub/2bk9qh . Якщо хочете серйозно попрактикуватися в пайці простих конструкцій Майстер рекомендує придбати комплект з 9 наборів, що заощадить ваші витрати на пересилання. Ось посилання для покупки http://ali.pub/2bkb42 . Майстер зібрав усі набори, і вони заробили. Успіхів та зростання навичок у пайці.

Мультивібратор є, чи не найпопулярнішим пристроєм у радіоаматорів-початківців. І нещодавно мені довелося зібрати таке на прохання однієї людини. Хоча мені це вже не цікаво, але не полінувався і оформив виріб у статтю для початківців. Добре, коли в одному матеріалі є вся інформація для складання. дуже проста і корисна штука, яка не вимагає налагодження та дозволяє наочно вивчити принципи роботи транзисторів, резисторів, конденсаторів та світлодіодів. А так само, якщо пристрій не запрацює, спробувати себе в ролі регулювальника-налагоджувача. Схема не нова, будуватися за типовим принципом, а деталі можна знайти будь-де. Дуже вже вони поширені.

Схема

Тепер що нам знадобиться з радіоелементів для збирання:

• 2 резистори 1 ком
• 2 резистори 33 ком
• 2 конденсатора 4.7 мкФ на 16 вольт
• 2 транзистори КТ315 з будь-якими літерами
• 2 світлодіоди на 3-5 вольт
• 1 джерело живлення типу «крона» 9 вольт

Якщо вам не вдалося знайти потрібні деталі, не засмучуйтеся. Ця схема не критична до номіналів. Достатньо поставити наближені значення, на роботі загалом це ніяк не позначиться. Впливає лише на яскравість та частоту миготіння світлодіодів. Час блимання залежить від ємності конденсаторів. Транзистори можна встановити подібні малопотужні n-p-n структури. Друковану плату робимо. Розмір шматочка текстоліту 40 на 40 мм можна взяти і з запасом.

Файл для друку формату. lay6качаємо. Для того щоб при монтажі було допущено якнайменше помилок, наніс позиційні позначення на текстоліт. Це допомагає не плутатися при складанні та додає краси у загальний вигляд. Так виглядає готова друкована плата, протруєна та просвердлена:

Проводимо монтаж деталей відповідно до схеми, це дуже важливо! Головне не переплутати цоколівку транзисторів та світлодіодів. Пайку теж варто приділити належну увагу.

Спочатку вона може бути не такою витонченою як промислова, але це не потрібно. Головне забезпечити добрий контакт радіоелемента з друкарським провідником. Для цього деталі перед паянням обов'язково лудимо. Після того, як компоненти встановлені та запаяні, ще раз все перевіряємо та протираємо плату від каніфолі спиртом. Приблизно так має виглядати готовий виріб:

Якщо все було зроблено грамотно, то при подачі живлення мультивібратор починає блимати. Колір світлодіодів ви обираєте самі. Для наочності пропоную подивитися відео.

Відеоролик мультивібратора

Струм споживання нашої «мигалки» становить лише 7,3 мА. Це дозволяє живити даний екземпляр від крони» Досить тривалий час. Загалом все безвідмовно та пізнавально, а головне гранично просто! Бажаю добра та успіхів у ваших починаннях! Готував матеріал Данило Горячев ( Alex1).

Обговорити статтю СИМЕТРИЧНИЙ МУЛЬТИВІБРАТОР ДЛЯ СВІТЛОДІОДІВ

Електронні генератори: мультивібратор. Призначення, принцип дії, застосування.

Мультивібратори

Мультивібратор є релаксаційним генератором коливань майже прямокутної форми. Він є двокаскадним підсилювачем на резисторах з позитивним зворотним зв'язком, у якому вихід кожного каскаду з'єднаний із входом іншого. Сама назва "мультивібратор" походить від двох слів: "мульті" - багато і "вібратор" - джерело коливань, оскільки коливання мультивібратора містять велику кількість гармонік. Мультивібратор може працювати в авто коливальному режимі, режимі синхронізації та режимі очікування. В авто коливальному режимі мультивібратор працює як генератор із самозбудженням, у режимі синхронізації на мультивібратор діє ззовні синхронізуюча напруга, частота якого визначає частоту імпульсів, ну а в режимі очікування мультивібратор працює як генератор із зовнішнім збудженням.

Мультивібратор в автоколивальному режимі

На малюнку 1 показана найбільш поширена схема мультивібратора на транзисторах з ємнісними колекторно-базовими зв'язками, малюнку 2 - графіки, що пояснюють принцип його роботи. Мультивібратор складається із двох підсилювальних каскадів на резиках. Вихід кожного каскаду з'єднаний з входом іншого каскаду через кондер С1 і С2.

Мал. 1 - Мультивібратор на транзисторах з ємнісними колекторно-базовими зв'язками

Мультивібратор, який має транзистори ідентичні, а параметри симетричних елементів однакові, називається симетричним. Обидві частини періоду його коливань рівні і шпаруватість дорівнює 2. Якщо хтось забув, що таке шпаруватість, нагадую: шпаруватість - це відношення періоду повторення до тривалості імпульсу Q=T і /t і. Величина, обернена шпаруватості називається коефіцієнтом заповнення. Так ось, якщо є відмінності в параметрах, мультивібратор буде несиметричним.

Мультивібратор в авто коливальному режимі має два стани квазірівноваги, коли один з транзисторів знаходиться в режимі насичення, інший - в режимі відсікання і навпаки. Ці стани не є стійкими. Перехід схеми з одного стану до іншого відбувається лавиноподібно через глибокий ПОС.

Мал. 2 - Графіки, що пояснюють роботу симетричного мультивібратора

Припустимо, при включенні живлення транзистор VT1 відкритий і насичений струмом, що проходить через резик R3. Напруга на його колекторі мінімальна. Кондер С1 розряджається. Транзистор VT2 закритий і кондер С2 заряджається. Напруга на кондері С1 прагне нулю, а потенціал з урахуванням транзистора VT2 поступово стає позитивним і VT2 починає відкриватися. Напруга на колекторі зменшується і кондер С2 починає розряджатися, транзистор VT1 закривається. Далі процес повторюється до безкінечності.

Параеметри схеми мають бути такими: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Тривалість імпульсів визначається за такою формулою:

Період імпульсів визначається:

Ну а щоб визначити частоту, треба одиницю розділити на цю ось хренотень (див. трохи вище).

Вихідні імпульси знімаються з колектора одного з транзисторів, причому з якого саме – не має значення. Іншими словами, у схемі два виходи.

Поліпшення форми вихідних імпульсів мультивібратора, що знімаються з колектора транзистора, може бути досягнуто включенням розділових (відключаючих) діодів у кола колекторів, як показано на малюнку 3. Через ці діоди паралельно колекторним навантаженням підключені додаткові резики R д1 і R д2.

Мал. 3 - Мультивібратор з покращеною формою вихідних імпульсів

У цій схемі після закривання одного з транзисторів і зниження потенціалу колектора підключений до колектора діод також закривається, відключаючи кондер від колекторного ланцюга. Заряд кондера відбувається через додатковий резик R д, а не через резик в колекторному ланцюгу, і потенціал колектора транзистора, що замикається, майже стрибком стає рівним E до. Максимальна тривалість фронтів імпульсів в колекторних ланцюгах визначається в основному частотними властивостями транзисторів.

Така схема дозволяє отримати імпульси майже прямокутної форми, але її недоліки полягають у нижчій максимальній шпаруватості та неможливістю плавного регулювання періоду коливань.

На малюнку 4 наведено схему швидкодіючого мультивібратора, що забезпечує високу частоту автоколивань.

Мал. 4 - Швидкодіючий мультивібратор

У цій схемі резики R2, R4 підключені паралельно кондерам С1 і С2, а резики R1, R3, R4, R6 утворюють дільники напруги, що стабілізують потенціал бази відкритого транзистора (при струмі дільника, більшому струму бази). При перемиканні мультивібратора струм бази насиченого транзистора змінюється різкіше, ніж у розглянутих схемах, що скорочує час розсмоктування зарядів у основі і прискорює вихід транзистора з насичення.

Мультивібратор, що чекає

Мультивібратор, який працює в автоколивальному режимі і не має стану стійкої рівноваги, можна перетворити на мультивібратор, що має одне стійке положення та одне нестійке положення. Такі схеми називаються мультивібраторами або одновібриторами, що очікують, одноімпульсними мультивібраторами, релаксаційними реле або кипп-реле. Переведення схеми зі стійкого стану в нестійке відбувається шляхом впливу зовнішнього імпульсу, що запускає. У нестійкому положенні схема знаходиться протягом деякого часу в залежності від її параметрів, а потім автоматично, стрибком повертається до початкового сталого стану.

Для отримання режиму очікування в мультивібраторі, схема якого була показана на рис. 1, треба викинути пару деталей і замінити їх, як показано на рис. 5.

Мал. 5 - мультивібратор, що чекає

У вихідному стані стійкий транзистор VT1 закритий. Коли на вхід схеми приходить позитивний імпульс достатньої амплітуди, що запускає, через транзистор починає проходити колекторний струм. Зміна напруги на колекторі транзистру VT1 передається через кондер С2 базу транзистора VT2. Завдяки ПІС (через резик R4) наростає лавиноподібний процес, що призводить до закривання транзистора VT2 і відкривання транзистора VT1. У цьому стані нестійкої рівноваги схема знаходиться до тих пір, поки кондер С2 не розрядиться через резик R2 і транзистор, що проводить, VT1. Після розряду кондера транзистор VT2 відкривається, а VT1 закривається та схема повертається у вихідний стан.

Блокінг-генератори

Блокінг-генератор являє собою однокаскадний релаксаційний генератор короткочасних імпульсів з сильним індуктивним позитивним зворотним зв'язком, що створюється імпульсним трансформатором. Вироблені блокінг-генератором імпульси мають велику крутість фронту і зрізу і формою близькі до прямокутним. Тривалість імпульсів може бути не більше кількох десятків нс до кількох сотень мкс. Зазвичай блокінг-генератор працює в режимі великої шпаруватості, тобто тривалість імпульсів набагато менша від періоду їх повторення. Добре може бути від кількох сотень до десятків тисяч. Транзистор, на якому зібраний блокінг-генератор, відкривається лише на час генерування імпульсу, а решту часу закрито. Тому при великій шпару час, протягом якого транзистор відкритий, набагато менше часу, протягом якого він закритий. Тепловий режим транзистора залежить від середньої потужності, що розсіюється на колекторі. Завдяки великій шпаруватості в блокінг-генераторі можна отримати дуже велику потужність під час імпульсів малої та середньої потужності.

При великій шпаруватості блокінг-генератор працює дуже економічно, тому що транзистор споживає енергію від джерела живлення тільки протягом невеликого часу формування імпульсу. Так само, як і мультивібратор, блокінг-генератор може працювати в авто коливальному, режимі очікування і режимі синхронізації.

Автоколивальний режим

Блокінг-генератори можуть бути зібрані на транзисторах, включених за схемою з ОЕ або схемою з ПРО. Схему з ОЕ застосовують частіше, оскільки вона дозволяє отримати кращу форму імпульсів, що генеруються (меншу тривалість фронту), хоча схема з ПРО більш стабільна по відношенню до зміни параметрів транзистора.

Схема блокінг-генератора показано на рис. 1.

Мал. 1 - Блокінг-генератор

Роботу блокінг-генератора можна поділити на дві стадії. У першій стадії, що займає більшу частину періоду коливань, транзистор закритий, а в другій - транзистор відкритий і відбувається формування імпульсу. Закритий стан транзистора в першій стадії підтримується напругою на кондері С1 зарядженим струмом бази під час генерації попереднього імпульсу. У першій стадії кондер повільно розряджається через великий опір резика R1, створюючи близький до нульового потенціал на базі транзистора VT1 і залишається закритим.

Коли напруга з урахуванням досягне порога відкривання транзистора, він відкривається і через колекторну обмотку I трансформатора Т починає протікати струм. При цьому в базовій обмотці II індуктується напруга, полярність якої має бути такою, щоб вона створювала позитивний потенціал на базі. Якщо обмотки I і II включені неправильно, блокінг-генератор не буде генерувати. Отже, кінці однієї з обмоток, будь-який, потрібно замінити місцями.

МУЛЬТИВІБРАТОР

Мультивібратор. З цієї схеми, впевнений, багато хто розпочинав свою радіоаматорську діяльність.Це також була і моя перша схема - шматок фанери, пробиті цвяхами дірки, висновки деталей скручені дротом через відсутність паяльника.І все чудово заробило!

Як навантаження використовуються світлодіоди. Коли мультивібратор працює – світлодіоди перемикаються.

Для складання потрібно мінімум деталей. Ось список:

1. - Резистори 500 Ом - 2 штуки
2. - резистори 10 кОм - 2 штуки
3. - Конденсатор електролітичний 1 мкФ на 16 вольт – 2 штуки
4. - Транзистор КТ972А – 2 штуки (підуть також КТ815 або КТ817), можна і КТ315, якщо струм не більше 25ма.
5. - Світлодіод - 2 штуки будь-які
6. - Живлення від 4.5 до 15 вольт.

На малюнку показано у кожному каналі по одному світлодіоду, але можна включати паралельно кілька штук. Або послідовно (ланцюжком 5 штук), але тоді харчування не менше 15 вольт.

Транзистори КТ972А є складовими транзисторами, тобто в їх корпусі є два транзистори, і він має високу чутливість і витримує значний струм без тепловідведення.

Для проведення дослідів не варто робити друковану плату, можна зібрати навісним монтажем. Спаюй так, як показано на малюнках.

Малюнки спеціально зроблені в різних ракурсах і можна розглянути всі деталі монтажу.

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!