Multivibrator baseret på felteffekttransistorer med justerbar frekvens. Hybrid multivibrator

Begyndere radioamatører ved selvfølgelig, at multivibratorer (symmetriske og asymmetriske) er lavet ved hjælp af bipolære transistorer. Desværre har sådanne multivibratorer en ulempe - når man arbejder med en ret kraftig belastning, for eksempel glødelamper, kræves der store basisstrømme for at åbne transistorerne helt Hvis armene på multivibratoren skifter med en frekvens på 3...0,2 Hz , er det nødvendigt at installere dem i frekvensindstillingskredsløb oxidkondensatorer med høj kapacitet og derfor store dimensioner. Vi bør ikke glemme den relativt høje mætningsspænding af åbne transistorer.Den foreslåede multivibrator (se figur) bruger indenlandske n-kanals felteffekttransistorer med en isoleret gate og en induceret kanal. Inde i kabinettet, mellem gate- og kildeterminalerne, er der en beskyttende zenerdiode, som væsentligt reducerer sandsynligheden for, at transistoren svigter, hvis den håndteres forkert.

Omskiftningsfrekvensen for multivibratortransistorerne er omkring 2 Hz, den er indstillet af kondensatorer og modstande. Belastningen af multivibratortransistorerne er glødelamper EL1, EL2 Modstande forbundet mellem transistorernes afløb og gate sikrer en blød start af multivibratoren. Desværre "forsinker" de at slukke for transistorerne lidt. I stedet for glødelamper er det tilladt at inkludere lysdioder med begrænsningsmodstande med en modstand på 360 ohm eller en telefonkapsel, for eksempel TK-47, i afløbskredsløbet på transistorerne (til denne mulighed skal multivibratoren fungere i lydfrekvensområdet). Hvis der kun anvendes én kapsel, skal en modstand med en modstand på 100...200 Ohm indgå som belastning i en anden transistors drænkreds Modstande R1, R2 af de i diagrammet angivne mærkeværdier kan bestå af flere serieforbundne med lavere modstand. Hvis denne mulighed ikke er tilgængelig, skal du installere modstande med lavere værdier og kondensatorer - større Kondensatorer kan være ikke-polær keramik eller film, for eksempel KM-5, KM-6, K73-17-serien. Glødelamper bruges fra en kinesisk fremstillet "blinkende" juletræsguirlande med en spænding på 6 V og en strøm på 100 mA. Små lamper med en spænding på 6 V og en strøm på 60 eller 20 mA er også velegnede. I stedet for transistorer af den angivne serie, som kan modstå en jævnstrøm på op til 180 mA, er det tilladt at bruge kontakter på KR1064KT1, KR1014KT1-serien designet til en højere strøm. I tilfælde af at bruge en multivibrator med en kraftigere belastning, for eksempel bilglødelamper, skal du bruge andre transistorer, for eksempel KP744G, som tillader en drænstrøm på op til 9 A. Men med denne mulighed skal du installere beskyttende zenerdioder mellem porten og kilden for en spænding på 8...10 V ( katode til porten) - KS191Zh eller lignende. Ved høje belastningsstrømme vil transistorerne skulle installeres på køleplader Multivibratoren justeres ved at vælge kondensatorer indtil transistorernes ønskede koblingsfrekvens er opnået. For at betjene enheden ved lydfrekvenser skal kondensatorerne have en kapacitet på 300...600 pF. Hvis du forlader kondensatorerne med den kapacitet, der er angivet på diagrammet, skal du vælge modstande med lavere modstand - op til 47 kOhm. Multivibratoren er i drift ved en forsyningsspænding på 3...10 V, selvfølgelig med en passende belastning. Hvis det er beregnet til at blive brugt som en slags komponent i det design, der udvikles, installeres en blokerende kondensator med en kapacitet på 0,1...100 μF mellem multivibratorens strømledninger.

Konklusion

Kapitel 11

Hybrid multivibrator

Når generatoren først tændes til en 220 V strømforsyning, begynder kondensator C3 at blive opladet med ensrettet netspænding gennem glødelampen EL1, strømbegrænsende modstande R4-R6 og emitterforbindelsen på transistoren VT1. Dens indledende opladningstid er omkring 20 sekunder. Dette bestemmer forsinkelsen, når lampen først tændes, hvilket kan være nyttigt i nogle tilfælde. Multivibratorens venstre arm - transistoren VT1 - drives af en konstant spænding på omkring 12 V, som er dannet af netværksspændingen ensrettet af diodebroen VD5, begrænset af zenerdioden VD1 og filtreret af oxidkondensatoren C1. Diode VD2 beskytter transistorens emitterforbindelse mod mulig nedbrud ved højspænding med negativ polaritet ved genopladning af kondensator C3.
En kraftig højspændingsfelteffekttransistor VT2 med en isoleret gate og en beriget n-kanal åbner sig periodisk i de øjeblikke, hvor VT1 er lukket. På dette tidspunkt lyser lampen EL1 med fuld intensitet. Så felteffekttransistoren åbner helt, dvs. arbejdede i nøgletilstand og ikke overophedede, bør gate-kildespændingen være mindst 10 V, men ikke mere end 15...20 V. I dette tilfælde vil det være lig med driftsspændingen for zenerdioden VD1. Dioder VD3, VD4 beskytter felteffekttransistorens port mod nedbrud, for eksempel ved berøring med en skruetrækker eller loddekolbe. Varistor R8 beskytter felteffekttransistoren mod beskadigelse under stigninger i netspændingen. Blinkfrekvensen af en glødelampe afhænger hovedsageligt af parametrene for kredsløbene C2, R3 og C3, R2, R4–R6. Modstande C1-4, C2- 23, MLT kan bruges i designet og specielle højmegaohm KIM-E, S3-14, S-36. Varistor R8 kan indstilles til en spænding på 390...470 V. Egnede er for eksempel FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 eller højspændingszenerdioder KS609V, KS903A, KS904AC. Jeg anbefaler på det kraftigste ikke at negligere dette element, da korte pulsstød af netspænding ikke er ualmindelige og kan nå en amplitude på 5 kV. Som en sidste udvej kan du bruge varistorer af typen CH1-1 ved 560...680 V , som blev brugt i forældede indenlandske tv'er. Kondensator C1-K50-35 eller en importeret tilsvarende. De resterende kondensatorer er typerne K73-17, K73-24, K73-39. I dette tilfælde skal C3 være for en spænding på mindst 250 V. Zenerdioden VD1 skal tages laveffekt for en driftsspænding på 12...13 V, KS207V, KS212ZH, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12 er velegnede. Før du installerer den på kortet, skal zenerdioden kontrolleres for brugbarhed. Dioder VD2–VD4, en hvilken som helst af KD503, KD510, KD512, 1N4148-serien. Ensretterbro VD5 - KTs402A-B, KTs405A-B, RC204-RC207, RS204-RS207 eller fire dioder, for eksempel KD257V. Transistor VT1 fungerer i mikrostrømtilstand. Den skal have en basisstrømoverførselskoefficient på mindst 150. Enhver af serierne KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222 vil klare sig. Når du arbejder med en belastning på op til 150 W, kan en felteffekttransistor tages fra en hvilken som helst af KP707, KP777A-B, IRF840, IRF430, BUZ214 serierne. Under installationen skal felteffekttransistoren beskyttes mod nedbrud, for eksempel ved midlertidigt at kortslutte alle dens terminaler. Da det på grund af modstandens høje modstand åbner og lukker relativt langsomt, er det yderst ønskeligt at installere det på en aluminiumskøleplade med dimensioner på mindst 55x30x4 mm. Problemet kan løses ved at komplicere enhedens kredsløb, men dette vil modsige konceptet om enkelhed af det foreslåede design. For at arbejde med glødelamper med en effekt på mere end 150 W, kan du bruge parallelforbindelse af flere felteffekttransistorer, men denne tilgang kan i dette tilfælde betragtes som irrationel på grund af en mærkbar stigning i omkostningerne til komponenter En tegning af en mulig version af et 55x105 mm printkort er vist i fig. 2. Det er mere bekvemt at indstille flimrende frekvens for lampen EL1 ved at ændre kapacitansen af kondensatorerne C2, C3. Det skal huskes, at kondensator C3 bevarer sin ladning i lang tid, efter at strømmen er slukket. Når du opsætter og betjener enheden, skal du huske, at alle dens elementer er under spænding fra belysningsnetværket, og tage de nødvendige forholdsregler. Denne artikel vil fokusere på en simpel lysimpulsgenerator, der fungerer med en kraftig højspændingsbelastning, bygget ifølge det "klassiske" kredsløb af en to-transistorsymmetrisk multivibrator, men på transistorer af forskellige typer - bipolær og felteffekt (fig. 1).

Enheden, der er samlet i henhold til den foreslåede ordning, kan bruges til nytårsbelysning, diskoteker, i alarmsystemer eller bruges som en fungerende prototype til forskellige eksperimenter. Når generatoren først tændes til et 220 V strømnetværk, begynder kondensator C3 at oplades med ensrettet netspænding gennem en glødelampe EL1, strømbegrænsende modstande R4–R6 og transistoren VT1's emitterforbindelse. Dens indledende opladningstid er omkring 20 sekunder. Dette bestemmer forsinkelsen, når lampen først tændes, hvilket kan være nyttigt i nogle tilfælde. Multivibratorens venstre arm - transistoren VT1 - drives af en konstant spænding på omkring 12 V, som er dannet af netværksspændingen ensrettet af diodebroen VD5, begrænset af zenerdioden VD1 og filtreret af oxidkondensatoren C1. Diode VD2 beskytter transistorens emitterforbindelse mod mulig nedbrud ved højspænding med negativ polaritet ved genopladning af kondensator C3.
En kraftig højspændingsfelteffekttransistor VT2 med en isoleret gate og en beriget n-kanal åbner sig periodisk i de øjeblikke, hvor VT1 er lukket. På dette tidspunkt lyser lampen EL1 med fuld intensitet. Så felteffekttransistoren åbner helt, dvs. arbejdede i nøgletilstand og ikke overophedede, bør gate-kildespændingen være mindst 10 V, men ikke mere end 15...20 V. I dette tilfælde vil det være lig med driftsspændingen for zenerdioden VD1. Dioder VD3, VD4 beskytter felteffekttransistorens port mod nedbrud, for eksempel ved berøring med en skruetrækker eller loddekolbe. Varistor R8 beskytter felteffekttransistoren mod beskadigelse under stigninger i netspændingen. Blinkfrekvensen af en glødelampe afhænger hovedsageligt af parametrene for kredsløbene C2, R3 og C3, R2, R4–R6. Modstande C1-4, C2- 23, MLT kan bruges i designet og specielle højmegaohm KIM-E, S3-14, S-36. Varistor R8 kan indstilles til en spænding på 390...470 V. Egnede er for eksempel FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 eller højspændingszenerdioder KS609V, KS903A, KS904AC. Jeg anbefaler på det kraftigste ikke at negligere dette element, da korte pulsstød af netspænding ikke er ualmindelige og kan nå en amplitude på 5 kV. Som en sidste udvej kan du bruge varistorer af typen CH1-1 ved 560...680 V , som blev brugt i forældede indenlandske tv'er. Kondensator C1-K50-35 eller en importeret tilsvarende. De resterende kondensatorer er typerne K73-17, K73-24, K73-39. I dette tilfælde skal C3 være for en spænding på mindst 250 V. Zenerdioden VD1 skal tages laveffekt for en driftsspænding på 12...13 V, KS207V, KS212ZH, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12 er velegnede. Før du installerer den på kortet, skal zenerdioden kontrolleres for brugbarhed. Dioder VD2–VD4, en hvilken som helst af KD503, KD510, KD512, 1N4148-serien. Ensretterbro VD5 - KTs402A-B, KTs405A-B, RC204-RC207, RS204-RS207 eller fire dioder, for eksempel KD257V. Transistor VT1 fungerer i mikrostrømtilstand. Den skal have en basisstrømoverførselskoefficient på mindst 150. Enhver af serierne KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222 vil klare sig. Når du arbejder med en belastning på op til 150 W, kan en felteffekttransistor tages fra en hvilken som helst af KP707, KP777A-B, IRF840, IRF430, BUZ214 serierne. Under installationen skal felteffekttransistoren beskyttes mod nedbrud, for eksempel ved midlertidigt at kortslutte alle dens terminaler. Da det på grund af modstandens høje modstand åbner og lukker relativt langsomt, er det yderst ønskeligt at installere det på en aluminiumskøleplade med dimensioner på mindst 55x30x4 mm. Problemet kan løses ved at komplicere enhedens kredsløb, men dette vil modsige konceptet om enkelhed af det foreslåede design. For at arbejde med glødelamper med en effekt på mere end 150 W, kan du bruge parallelforbindelse af flere felteffekttransistorer, men denne tilgang kan i dette tilfælde betragtes som irrationel på grund af en mærkbar stigning i omkostningerne til komponenter En tegning af en mulig version af et 55x105 mm printkort er vist i fig. 2. Det er mere bekvemt at indstille flimrende frekvens for lampen EL1 ved at ændre kapacitansen af kondensatorerne C2, C3. Det skal huskes, at kondensator C3 bevarer sin ladning i lang tid, efter at strømmen er slukket. Når du opsætter og betjener enheden, skal du huske, at alle dens elementer er under spænding fra lysnettet og tage de nødvendige forholdsregler

Radioteknik for begyndere

A. BUTOV, s. Kurba, Yaroslavl-regionen.
Radio, 2002, nr. 4

Begyndere radioamatører ved det selvfølgelig godt multivibratorer(symmetrisk og asymmetrisk) udføres på bipolære transistorer. Desværre har sådanne multivibratorer en ulempe - når man arbejder med en ret kraftig belastning, for eksempel glødelamper, kræves der store basisstrømme for at åbne transistorerne helt.

Hvis armene på multivibratoren skifter med en frekvens på 3...0,2 Hz, er det nødvendigt at installere højkapacitetsoxidkondensatorer i frekvensindstillingskredsløbene, og derfor af store dimensioner. Vi bør ikke glemme den relativt høje mætningsspænding af åbne transistorer.

I den foreslåede multivibrator (se. tegning) indenlandske blev brugt Mark n-kanal transistorer med isoleret gate og induceret kanal. Inde i kabinettet, mellem gate- og kildeterminalerne, er der en beskyttende zenerdiode, som væsentligt reducerer sandsynligheden for, at transistoren svigter, hvis den håndteres forkert.

Omskiftningsfrekvensen for multivibratortransistorerne er omkring 2 Hz, den er indstillet af kondensatorer og modstande. Belastningen af multivibratortransistorerne er glødelamper EL1, EL2.

Modstande forbundet mellem transistorernes dræn og gate sikrer en blød start af multivibratoren. Desværre forsinker de en smule at slukke for transistorerne.

I stedet for glødelamper er det tilladt at inkludere LED'er med begrænsningsmodstande med en modstand på 360 Ohm eller en telefonkapsel, for eksempel TK-47 (til denne mulighed skal multivibratoren fungere i lydfrekvensområdet) i transistorafløbet kredsløb. Hvis der kun anvendes én kapsel, skal der indgå en modstand med en modstand på 100...200 Ohm som belastning i den anden transistors drænkreds.

Modstande R1, R2 af de klassifikationer, der er angivet i diagrammet, kan bestå af flere serieforbundne med lavere modstand. Hvis denne mulighed ikke er tilgængelig, skal du installere modstande med lavere værdier og kondensatorer med større værdier.

Kondensatorer kan være ikke-polær keramik eller film, for eksempel KM-5, KM-6, K73-17-serien. Glødelamper bruges fra en kinesisk fremstillet "blinkende" juletræsguirlande med en spænding på 6 V og en strøm på 100 mA. Små lamper med en spænding på 6 V og en strøm på 60 eller 20 mA er også velegnede.

I stedet for transistorer af den specificerede serie, som kan modstå jævnstrøm op til 180 mA, er det tilladt at bruge kontakter af KR1064KT1, KR1014KT1-serien designet til højere strøm. I tilfælde af at bruge en multivibrator med en kraftigere belastning, for eksempel bilglødelamper, skal du bruge andre transistorer, for eksempel KP744G, som tillader en drænstrøm på op til 9 A. Men med denne mulighed skal du installere beskyttende zenerdioder mellem porten og kilden for en spænding på 8...10 V ( katode til porten) - KS191Zh eller lignende. Ved høje belastningsstrømme skal transistorer installeres på køleplader.

Multivibratoren justeres ved at vælge kondensatorer, indtil transistorernes ønskede koblingsfrekvens er opnået. For at betjene enheden ved lydfrekvenser skal kondensatorerne have en kapacitet på 300...600 pF. Hvis du forlader kondensatorerne med kapacitansen angivet på diagrammet, skal du vælge modstande med lavere modstand - op til 47 kOhm.

Multivibratoren er i drift ved en forsyningsspænding på 3...10 V, naturligvis med en passende belastning. Hvis det er beregnet til at blive brugt som en slags komponent i det design, der udvikles, installeres en blokerende kondensator med en kapacitet på 0,1...100 μF mellem multivibratorens strømledninger.

Hvis man ser på det, består al elektronik af et stort antal individuelle klodser. Disse er transistorer, dioder, modstande, kondensatorer, induktive elementer. Og af disse klodser kan du bygge alt, hvad du vil.

Fra et harmløst børnelegetøj, der for eksempel laver lyden af "miav", til styresystemet af et ballistisk missil med et multiple sprænghoved til otte megaton ladninger.

Et af de meget kendte og ofte brugte kredsløb i elektronik er en symmetrisk multivibrator, som er en elektronisk enhed, der producerer (genererer) svingninger i form, der nærmer sig rektangulære.

Multivibratoren er samlet på to transistorer eller logiske kredsløb med yderligere elementer. I det væsentlige er dette en to-trins forstærker med et positivt feedback-kredsløb (POC). Det betyder, at udgangen på det andet trin er forbundet via en kondensator til indgangen på det første trin. Som et resultat bliver forstærkeren til en generator på grund af positiv feedback.

For at multivibratoren kan begynde at generere impulser, er det nok at tilslutte forsyningsspændingen. Multivibratorer kan være symmetrisk Og asymmetrisk.

Figuren viser et kredsløb af en symmetrisk multivibrator.

I en symmetrisk multivibrator er værdierne af elementerne i hver af de to arme absolut de samme: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Hvis du ser på oscillogrammet af udgangssignalet fra en symmetrisk multivibrator, er det let at bemærke, at de rektangulære impulser og pauser mellem dem er de samme i tid. t puls ( t og) = t pause ( t s). Modstande i transistorernes kollektorkredsløb påvirker ikke pulsparametrene, og deres værdi vælges afhængigt af den anvendte type transistor.

Pulsgentagelseshastigheden for en sådan multivibrator beregnes let ved hjælp af en simpel formel:

Hvor f er frekvensen i hertz (Hz), C er kapacitansen i mikrofarader (µF) og R er modstanden i kilo-ohm (kOhm). For eksempel: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Vi erstatter det i formlen, udfører handlingerne og får en frekvens i lydområdet, der er omtrent lig med 1000 Hz, eller mere præcist 897,4 Hz.

I sig selv er en sådan multivibrator uinteressant, da den producerer et umoduleret "squeak", men hvis elementerne vælger en frekvens på 440 Hz, og dette er A-tonen i den første oktav, får vi en miniature stemmegaffel med som du for eksempel kan stemme en guitar på en vandretur. Det eneste du skal gøre er at tilføje et enkelt transistorforstærkertrin og en miniaturehøjttaler.

Følgende parametre anses for at være hovedegenskaberne for et pulssignal:

Frekvens. Måleenhed (Hz) Hertz. 1 Hz – en svingning i sekundet. Frekvenser opfattet af det menneskelige øre ligger i området 20 Hz – 20 kHz.

Puls varighed. Det måles i brøkdele af et sekund: miles, micro, nano, pico og så videre.

Amplitude. I den pågældende multivibrator er amplitudejustering ikke tilvejebragt. Professionelle enheder bruger både trin- og jævn amplitudejustering.

Pligtfaktor. Forholdet mellem perioden (T) og pulsvarigheden ( t). Hvis pulslængden er 0,5 perioder, er arbejdscyklussen to.

Baseret på ovenstående formel er det nemt at beregne en multivibrator for næsten enhver frekvens med undtagelse af høje og ultrahøje frekvenser. Der er lidt forskellige fysiske principper på arbejde der.

For at multivibratoren kan producere flere diskrete frekvenser, er det nok at installere en to-sektionskontakt og fem eller seks kondensatorer med forskellige kapaciteter, naturligvis identiske i hver arm, og bruge kontakten til at vælge den nødvendige frekvens. Modstande R2, R3 påvirker også frekvensen og driftscyklussen og kan gøres variable. Her er endnu et multivibratorkredsløb med justerbar koblingsfrekvens.

Reduktion af modstanden af modstande R2 og R4 til mindre end en vis værdi, afhængigt af typen af anvendte transistorer, kan forårsage genereringsfejl, og multivibratoren vil ikke fungere, derfor kan du i serie med modstande R2 og R4 tilslutte en variabel modstand R3, som kan bruges til at vælge multivibratorens skiftefrekvens.

De praktiske anvendelser af en symmetrisk multivibrator er meget omfattende. Puls computing teknologi, radiomåleudstyr i produktionen af husholdningsapparater. Meget unikt medicinsk udstyr er bygget på kredsløb baseret på den samme multivibrator.

På grund af sin enestående enkelhed og lave pris har multivibratoren fundet bred anvendelse i børns legetøj. Her er et eksempel på en almindelig LED-blink.

Med værdierne for elektrolytiske kondensatorer C1, C2 og modstande R2, R3 angivet i diagrammet, vil pulsfrekvensen være 2,5 Hz, hvilket betyder, at LED'erne vil blinke cirka to gange i sekundet. Du kan bruge kredsløbet foreslået ovenfor og inkludere en variabel modstand sammen med modstande R2, R3. Takket være dette vil det være muligt at se, hvordan lysdiodernes blinkfrekvens ændres, når modstanden i den variable modstand ændres. Du kan installere kondensatorer af forskellige klassifikationer og observere resultatet.

Mens jeg stadig var skoledreng, samlede jeg en juletræsguirlandekontakt ved hjælp af en multivibrator. Alt fungerede, men da jeg tilsluttede guirlanderne, begyndte min enhed at skifte dem med en meget høj frekvens. På grund af dette begyndte tv'et i det næste rum at vise vild interferens, og det elektromagnetiske relæ i kredsløbet knitrede som et maskingevær. Det var både glædeligt (det virker!) og lidt skræmmende. Forældrene var ret forskrækkede.

Sådan en irriterende fejl med for hyppige skift gav mig ikke ro. Og jeg tjekkede kredsløbet, og kondensatorerne havde deres nominelle værdi. Jeg tog ikke kun én ting i betragtning.

Elektrolytkondensatorerne var meget gamle og tørrede ud. Deres kapacitet var lille og svarede slet ikke til det, der var angivet på deres krop. På grund af den lave kapacitans fungerede multivibratoren ved en højere frekvens og skiftede guirlanderne for ofte.

På det tidspunkt havde jeg ikke instrumenter, der kunne måle kapacitansen på kondensatorer. Ja, og testeren brugte en pointer og ikke et moderne digitalt multimeter.

Derfor, hvis din multivibrator producerer en for høj frekvens, skal du først kontrollere elektrolytkondensatorerne. Heldigvis kan du nu købe en universel radiokomponenttester for få penge, som kan måle kapacitansen på en kondensator.

I denne artikel vil vi tale om multivibratoren, hvordan den virker, hvordan man forbinder en belastning til multivibratoren og beregningen af en transistorsymmetrisk multivibrator.

Multivibrator er en simpel rektangulær impulsgenerator, der fungerer i selvoscillatortilstand. For at betjene den behøver du kun strøm fra et batteri eller en anden strømkilde. Lad os overveje den enkleste symmetriske multivibrator, der bruger transistorer. Dens diagram er vist på figuren. Multivibratoren kan være mere kompliceret afhængigt af de nødvendige funktioner, der udføres, men alle elementerne i figuren er obligatoriske, uden dem fungerer multivibratoren ikke.

Driften af en symmetrisk multivibrator er baseret på ladnings-afladningsprocesserne af kondensatorer, som sammen med modstande danner RC-kredsløb.

Jeg skrev tidligere om hvordan RC-kredsløb fungerer i min artikel Kondensator, som du kan læse på min hjemmeside. På internettet, hvis du finder materiale om en symmetrisk multivibrator, præsenteres det kort og ikke forståeligt. Denne omstændighed tillader ikke nybegyndere radioamatører at forstå noget, men hjælper kun erfarne elektronikingeniører med at huske noget. Efter anmodning fra en af mine besøgende besluttede jeg at fjerne dette hul.

Hvordan fungerer en multivibrator?

I det første øjeblik af strømforsyningen aflades kondensatorerne C1 og C2, så deres nuværende modstand er lav. Den lave modstand af kondensatorerne fører til den "hurtige" åbning af transistorerne forårsaget af strømstrømmen:

— VT2 langs stien (vist med rødt): "+ strømforsyning > modstand R1 > lav modstand af afladet C1 > base-emitterforbindelse VT2 > — strømforsyning";

— VT1 langs stien (vist i blåt): "+ strømforsyning > modstand R4 > lav modstand af afladet C2 > base-emitterforbindelse VT1 > — strømforsyning."

Dette er den "ustabile" funktionsmåde for multivibratoren. Det varer i meget kort tid, kun bestemt af transistorernes hastighed. Og der er ikke to transistorer, der er helt identiske i parametre. Uanset hvilken transistor, der åbner hurtigere, forbliver åben - "vinderen". Lad os antage, at det i vores diagram viser sig at være VT2. Derefter, gennem den lave modstand af den afladede kondensator C2 og den lave modstand af kollektor-emitter-forbindelsen VT2, vil bunden af transistoren VT1 blive kortsluttet til emitteren VT1. Som et resultat vil transistor VT1 blive tvunget til at lukke - "blive besejret".

Da transistor VT1 er lukket, opstår en "hurtig" ladning af kondensator C1 langs stien: "+ strømforsyning > modstand R1 > lav modstand af afladet C1 > base-emitter-forbindelse VT2 > - strømforsyning." Denne opladning sker næsten op til strømforsyningens spænding.

Samtidig oplades kondensator C2 med en strøm med omvendt polaritet langs stien: "+ strømforsyning > modstand R3 > lav modstand af afladet C2 > kollektor-emitter-forbindelse VT2 > - strømkilde." Opladningens varighed bestemmes af klassificeringerne R3 og C2. De bestemmer det tidspunkt, hvor VT1 er i lukket tilstand.

Når kondensator C2 oplades til en spænding, der omtrent svarer til spændingen på 0,7-1,0 volt, vil dens modstand stige, og transistor VT1 vil åbne med spændingen påført langs stien: "+ strømforsyning > modstand R3 > base-emitter overgang VT1 > - Strømforsyning." I dette tilfælde vil spændingen af den ladede kondensator C1 gennem den åbne kollektor-emitter-forbindelse VT1 blive påført emitter-base-forbindelsen af transistoren VT2 med omvendt polaritet. Som et resultat vil VT2 lukke, og strømmen, der tidligere gik gennem den åbne kollektor-emitter-forbindelse VT2, vil strømme gennem kredsløbet: "+ strømforsyning > modstand R4 > lav modstand C2 > base-emitter-forbindelse VT1 > - strømforsyning. ” Dette kredsløb vil hurtigt genoplade kondensator C2. Fra dette øjeblik begynder "steady-state" selvgenereringstilstanden.

Betjening af en symmetrisk multivibrator i "steady-state"-genereringstilstand

Den første halve driftscyklus (oscillation) af multivibratoren begynder.

Når transistor VT1 er åben og VT2 er lukket, som jeg lige skrev, genoplades kondensator C2 hurtigt (fra en spænding på 0,7...1,0 volt af en polaritet, til spændingen af strømkilden med den modsatte polaritet) langs kredsløbet : "+ strømforsyning > modstand R4 > lav modstand C2 > base-emitter junction VT1 > - strømforsyning." Derudover genoplades kondensator C1 langsomt (fra strømkildespændingen på én polaritet til en spænding på 0,7...1,0 volt af den modsatte polaritet) langs kredsløbet: “+ strømforsyning > modstand R2 > højre plade C1 > venstre plade C1 > kollektor-emitter forbindelse af transistor VT1 > - - strømkilde."

Når, som et resultat af genopladning af C1, spændingen i bunden af VT2 når en værdi på +0,6 volt i forhold til emitteren af VT2, vil transistoren åbne. Derfor vil spændingen af den ladede kondensator C2, gennem den åbne kollektor-emitter-forbindelse VT2, blive påført emitter-base-forbindelsen af transistoren VT1 med omvendt polaritet. VT1 lukker.

Den anden halve driftscyklus (oscillation) af multivibratoren begynder.

Når transistor VT2 er åben, og VT1 er lukket, genoplades kondensator C1 hurtigt (fra en spænding på 0,7...1,0 volt af en polaritet til spændingen af strømkilden med den modsatte polaritet) langs kredsløbet: "+ strømforsyning > modstand R1 > lav modstand C1 > base emitter junction VT2 > - strømforsyning." Derudover genoplades kondensator C2 langsomt (fra spændingen af strømkilden med en polaritet til en spænding på 0,7...1,0 volt af den modsatte polaritet) langs kredsløbet: "højre plade af C2 > kollektor-emitter-forbindelse af transistor VT2 > - strømforsyning > + kildestrøm > modstand R3 > venstre plade C2". Når spændingen ved bunden af VT1 når +0,6 volt i forhold til emitteren af VT1, vil transistoren åbne. Derfor vil spændingen af den ladede kondensator C1 gennem den åbne kollektor-emitter-forbindelse VT1 blive påført emitter-base-forbindelsen af transistoren VT2 med omvendt polaritet. VT2 lukker. På dette tidspunkt slutter den anden halvcyklus af multivibratoroscillationen, og den første halvcyklus begynder igen.

Processen gentages, indtil multivibratoren afbrydes fra strømkilden.

Metoder til at forbinde en belastning til en symmetrisk multivibrator

Rektangulære impulser fjernes fra to punkter i en symmetrisk multivibrator– transistorkollektorer. Når der er et "højt" potentiale på den ene solfanger, så er der et "lavt" potentiale på den anden solfanger (det er fraværende), og omvendt - når der er et "lavt" potentiale på en udgang, så er der et "højt" potentiale på den anden side. Dette er tydeligt vist i tidsgrafen nedenfor.

Multivibratorbelastningen skal forbindes parallelt med en af kollektormodstandene, men i intet tilfælde parallelt med kollektor-emitter-transistorforbindelsen. Du kan ikke omgå transistoren med en belastning. Hvis denne betingelse ikke er opfyldt, vil som minimum varigheden af pulserne ændre sig, og maksimalt vil multivibratoren ikke fungere. Nedenstående figur viser, hvordan man tilslutter lasten korrekt, og hvordan man ikke gør det.

For at belastningen ikke skal påvirke selve multivibratoren, skal den have tilstrækkelig indgangsmodstand. Til dette formål anvendes sædvanligvis buffertransistortrin.

Eksemplet viser forbinder et lavimpedans dynamisk hoved til en multivibrator. En ekstra modstand øger buffertrinnets indgangsmodstand og eliminerer derved buffertrinets indflydelse på multivibratortransistoren. Dens værdi bør ikke være mindre end 10 gange værdien af kollektormodstanden. Tilslutning af to transistorer i et "sammensat transistor"-kredsløb øger udgangsstrømmen betydeligt. I dette tilfælde er det korrekt at forbinde buffertrinets base-emitterkredsløb parallelt med multivibratorens kollektormodstand og ikke parallelt med multivibratortransistorens kollektor-emitterforbindelse.

Til tilslutning af et højimpedans dynamisk hoved til en multivibrator et buffertrin er ikke nødvendigt. Hovedet er forbundet i stedet for en af kollektormodstandene. Den eneste betingelse, der skal være opfyldt, er, at strømmen, der løber gennem det dynamiske hoved, ikke må overstige transistorens maksimale kollektorstrøm.

Hvis du ønsker at tilslutte almindelige lysdioder til multivibratoren– for at lave et "blinkende lys", så kræves der ikke bufferkaskader til dette. De kan seriekobles med kollektormodstande. Dette skyldes det faktum, at LED-strømmen er lille, og spændingsfaldet over den under drift er ikke mere end en volt. Derfor har de ingen indflydelse på multivibratorens funktion. Sandt nok gælder dette ikke for super-lyse LED'er, for hvilke driftsstrømmen er højere, og spændingsfaldet kan være fra 3,5 til 10 volt. Men i dette tilfælde er der en vej ud - øg forsyningsspændingen og brug transistorer med høj effekt, hvilket giver tilstrækkelig kollektorstrøm.

Bemærk venligst, at oxid (elektrolytiske) kondensatorer er forbundet med deres positive til transistorernes kollektorer. Dette skyldes det faktum, at på basis af bipolære transistorer stiger spændingen ikke over 0,7 volt i forhold til emitteren, og i vores tilfælde er emitterne minus af strømforsyningen. Men ved transistorernes kollektorer ændres spændingen næsten fra nul til strømkildens spænding. Oxidkondensatorer er ikke i stand til at udføre deres funktion, når de er forbundet med omvendt polaritet. Naturligvis, hvis du bruger transistorer af en anden struktur (ikke N-P-N, men P-N-P struktur), så skal du ud over at ændre polariteten af strømkilden dreje LED'erne med katoderne "op i kredsløbet" og kondensatorerne med plusserne til transistorernes baser.

Lad os finde ud af det nu Hvilke parametre for multivibratorelementerne bestemmer udgangsstrømmene og genereringsfrekvensen for multivibratoren?

Hvad påvirker værdierne af kollektormodstande? Jeg har set i nogle middelmådige internetartikler, at værdierne af kollektormodstande ikke påvirker multivibratorens frekvens væsentligt. Det hele er fuldstændig nonsens! Hvis multivibratoren er korrekt beregnet, vil en afvigelse af værdierne af disse modstande med mere end fem gange fra den beregnede værdi ikke ændre multivibratorens frekvens. Det vigtigste er, at deres modstand er mindre end basismodstandene, fordi kollektormodstande giver hurtig opladning af kondensatorer. Men på den anden side er værdierne af kollektormodstande de vigtigste til beregning af strømforbruget fra strømkilden, hvis værdi ikke bør overstige transistorernes effekt. Hvis du ser på det, hvis de er tilsluttet korrekt, har de ikke engang en direkte effekt på multivibratorens udgangseffekt. Men varigheden mellem skift (multivibratorfrekvens) bestemmes af den "langsomme" genopladning af kondensatorerne. Opladningstiden bestemmes af ratingen af RC-kredsløbene - basismodstande og kondensatorer (R2C1 og R3C2).

En multivibrator, selvom den kaldes symmetrisk, refererer denne kun til kredsløbet i dens konstruktion, og den kan producere både symmetriske og asymmetriske udgangsimpulser i varighed. Pulsvarigheden (højt niveau) på VT1-kollektoren bestemmes af klassificeringerne af R3 og C2, og pulsvarigheden (højt niveau) på VT2-kollektoren bestemmes af klassificeringerne R2 og C1.

Varigheden af genopladningskondensatorer bestemmes af en simpel formel, hvor Tau- pulsvarighed i sekunder, R- modstandsmodstand i ohm, MED– kapacitans af kondensatoren i Farads:

Så hvis du ikke allerede har glemt, hvad der blev skrevet i denne artikel et par afsnit tidligere:

Hvis der er ligestilling R2=R3 Og C1=C2, ved multivibratorens udgange vil der være en "slynge" - rektangulære impulser med en varighed svarende til pauserne mellem impulserne, som du ser på figuren.

Den fulde svingningsperiode for multivibratoren er T lig med summen af puls- og pausevarigheden:

Oscillationsfrekvens F(Hz) relateret til periode T(sek) gennem forholdet:

Som regel, hvis der er nogen beregninger af radiokredsløb på internettet, er de magre. Derfor Lad os beregne elementerne i en symmetrisk multivibrator ved hjælp af eksemplet .

Som alle transistortrin skal beregningen udføres fra slutningen - outputtet. Og ved udgangen har vi et buffertrin, så er der kollektormodstande. Kollektormodstande R1 og R4 udfører funktionen med at belaste transistorerne. Kollektormodstande har ingen indflydelse på genereringsfrekvensen. De beregnes ud fra parametrene for de valgte transistorer. Således beregner vi først kollektormodstandene, derefter basismodstandene, derefter kondensatorerne og derefter buffertrinnet.

Fremgangsmåde og eksempel på beregning af en transistorsymmetrisk multivibrator

Indledende data:

Forsyningsspænding Ui.p. = 12 V.

Påkrævet multivibrator frekvens F = 0,2 Hz (T = 5 sekunder), og pulsvarigheden er lig med 1 (et sekund.

En bilglødepære bruges som last. 12 volt, 15 watt.

Som du har gættet, vil vi beregne et "blinkende lys", der vil blinke en gang hvert femte sekund, og glødens varighed vil være 1 sekund.

Valg af transistorer til multivibratoren. For eksempel har vi de mest almindelige transistorer i sovjettiden KT315G.

For dem: Pmax = 150 mW; Imax=150 mA; h21>50.

Transistorer til buffertrinnet vælges baseret på belastningsstrømmen.

For ikke at afbilde diagrammet to gange, har jeg allerede underskrevet værdierne af elementerne på diagrammet. Deres beregning er givet nærmere i beslutningen.

Løsning:

1. Først og fremmest skal du forstå, at drift af en transistor ved høje strømme i skiftetilstand er sikrere for transistoren selv end at arbejde i forstærkningstilstand. Derfor er der ikke behov for at beregne effekten for overgangstilstanden i de øjeblikke, hvor et vekslende signal passerer gennem driftspunktet "B" af transistorens statiske tilstand - overgangen fra åben tilstand til lukket tilstand og tilbage . For pulskredsløb bygget på bipolære transistorer beregnes effekten normalt for transistorerne i åben tilstand.

Først bestemmer vi transistorernes maksimale effekttab, som skal være en værdi 20 procent mindre (faktor 0,8) end transistorens maksimale effekt angivet i opslagsbogen. Men hvorfor skal vi køre multivibratoren ind i den stive ramme af høje strømme? Og selv med øget strøm vil energiforbruget fra strømkilden være stort, men der vil være ringe fordel. Derfor, efter at have bestemt den maksimale effekttab af transistorer, vil vi reducere den med 3 gange. En yderligere reduktion i effekttab er uønsket, fordi driften af en multivibrator baseret på bipolære transistorer i lavstrømstilstand er et "ustabilt" fænomen. Hvis strømkilden ikke kun bruges til multivibratoren, eller den ikke er helt stabil, vil multivibratorens frekvens også "flyde".

Vi bestemmer den maksimale effekttab: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Vi bestemmer den nominelle dissiperede effekt: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW

2. Bestem kollektorstrømmen i åben tilstand: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Lad os tage det som den maksimale kollektorstrøm.

3. Lad os finde værdien af kollektorbelastningens modstand og effekt: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

Vi vælger modstande fra det eksisterende nominelle område, der er så tæt som muligt på 3,6 kOhm. Den nominelle serie af modstande har en nominel værdi på 3,6 kOhm, så vi beregner først værdien af multivibratorens kollektormodstande R1 og R4: Rk = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Effekten af kollektormodstandene R1 og R4 er lig med transistorernes nominelle effekttab Pras.nom. = 40 mW. Vi bruger modstande med en effekt, der overstiger den specificerede Pras.nom. - type MLT-0.125.

4. Lad os gå videre til at beregne de grundlæggende modstande R2 og R3. Deres rating bestemmes baseret på forstærkningen af transistorer h21. Samtidig, for pålidelig drift af multivibratoren, skal modstandsværdien være inden for området: 5 gange større end modstanden af kollektormodstandene og mindre end produktet Rк * h21. I vores tilfælde Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, og Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Således kan værdierne af modstand Rb (R2 og R3) være i området 18...180 kOhm. Vi vælger først gennemsnitsværdien = 100 kOhm. Men det er ikke endeligt, da vi skal levere den krævede frekvens af multivibratoren, og som jeg skrev tidligere, afhænger multivibratorens frekvens direkte af basismodstandene R2 og R3 såvel som af kondensatorernes kapacitans.

5. Beregn kapacitanserne af kondensatorerne C1 og C2 og genberegn om nødvendigt værdierne af R2 og R3.

Værdierne af kapacitansen af kondensatoren C1 og modstanden af modstanden R2 bestemmer varigheden af udgangsimpulsen på kollektoren VT2. Det er under denne impuls, at vores pære skal lyse. Og i tilstanden var pulsvarigheden sat til 1 sekund.

Lad os bestemme kondensatorens kapacitans: C1 = 1 sek / 100 kOhm = 10 µF

En kondensator med en kapacitet på 10 μF indgår i det nominelle område, så det passer os.

Værdierne af kapacitansen af kondensatoren C2 og modstanden af modstanden R3 bestemmer varigheden af udgangsimpulsen på kollektoren VT1. Det er under denne puls, at der er en "pause" på VT2-opsamleren, og vores pære bør ikke lyse. Og i tilstanden blev der angivet en fuld periode på 5 sekunder med en pulsvarighed på 1 sekund. Derfor er pausens varighed 5 sekunder – 1 sekund = 4 sekunder.

Efter at have transformeret formlen for genopladningsvarighed, har vi Lad os bestemme kondensatorens kapacitans: C2 = 4 sek / 100 kOhm = 40 µF

En kondensator med en kapacitet på 40 μF er ikke inkluderet i det nominelle område, så det passer os ikke, og vi tager kondensatoren med en kapacitet på 47 μF, der er så tæt som muligt på den. Men som du forstår, vil "pause"-tiden også ændre sig. For at forhindre dette i at ske, har vi Lad os genberegne modstanden af modstand R3 baseret på varigheden af pausen og kapacitansen af kondensator C2: R3 = 4 sek / 47 µF = 85 kOhm

Ifølge den nominelle serie er den nærmeste værdi af modstandsmodstanden 82 kOhm.

Så vi fik værdierne af multivibratorelementerne:

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

6. Beregn værdien af modstand R5 i buffertrinnet.

For at eliminere påvirkningen af multivibratoren vælges modstanden af den yderligere begrænsningsmodstand R5 til at være mindst 2 gange større end modstanden af kollektormodstanden R4 (og i nogle tilfælde mere). Dens modstand, sammen med modstanden af emitter-base-forbindelserne VT3 og VT4, vil i dette tilfælde ikke påvirke parametrene for multivibratoren.

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

Ifølge den nominelle serie er den nærmeste modstand 7,5 kOhm.

Med en modstandsværdi på R5 = 7,5 kOhm vil buffertrinets styrestrøm være lig med:

Jeg kontrollerer = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1,2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA

Derudover, som jeg skrev tidligere, påvirker kollektorbelastningen på multivibratortransistorerne ikke dens frekvens, så hvis du ikke har en sådan modstand, kan du erstatte den med en anden "tæt" rating (5 ... 9 kOhm) ). Det er bedre, hvis dette er i retning af fald, så der ikke er noget fald i styrestrømmen i buffertrinnet. Men husk, at den ekstra modstand er en ekstra belastning for transistor VT2 i multivibratoren, så strømmen, der strømmer gennem denne modstand, lægger op til strømmen af kollektormodstand R4 og er en belastning for transistor VT2: Ittotal = Ik + Icontrol. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA

Den samlede belastning på kollektoren på transistoren VT2 er inden for normale grænser. Hvis den overstiger den maksimale kollektorstrøm, der er angivet i opslagsbogen og ganget med en faktor på 0,8, øges modstanden R4, indtil belastningsstrømmen er tilstrækkeligt reduceret, eller brug en kraftigere transistor.

7. Vi skal sørge for strøm til pæren I = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A

Men buffertrinets styrestrøm er 1,44 mA. Multivibratorstrømmen skal øges med en værdi svarende til forholdet:

I / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 gange.

Hvordan gør man det? Til betydelig udgangsstrømforstærkning brug transistorkaskader bygget i henhold til "composite transistor"-kredsløbet. Den første transistor er normalt laveffekt (vi bruger KT361G), den har den højeste forstærkning, og den anden skal give tilstrækkelig belastningsstrøm (lad os tage den ikke mindre almindelige KT814B). Derefter ganges deres transmissionskoefficienter h21. Så for KT361G-transistoren h21>50 og for KT814B-transistoren h21=40. Og den overordnede transmissionskoefficient for disse transistorer forbundet i henhold til det "sammensatte transistor" kredsløb: h21 = 50 * 40 = 2000. Dette tal er større end 870, så disse transistorer er ganske nok til at styre en pære.

Nå, det er alt!

Multivibratorkredsløbet vist i figur 1 er en kaskadeforbindelse af transistorforstærkere, hvor udgangen af det første trin er forbundet med indgangen på det andet gennem et kredsløb, der indeholder en kondensator, og udgangen af det andet trin er forbundet med indgangen på det første trin. gennem et kredsløb, der indeholder en kondensator. Multivibratorforstærkere er transistorkontakter, der kan være i to tilstande. Multivibratorkredsløbet i figur 1 adskiller sig fra triggerkredsløbet diskuteret i artiklen "". Fordi det har reaktive elementer i feedback-kredsløbene, kan kredsløbet derfor generere ikke-sinusformede svingninger. Du kan finde modstanden af modstande R1 og R4 fra relationer 1 og 2:

Hvor I KBO = 0,5 μA er den maksimale omvendte kollektorstrøm for KT315a-transistoren,

Ikmax=0,1A er den maksimale kollektorstrøm for KT315a transistoren, Up=3V er forsyningsspændingen. Lad os vælge R1=R4=100Ohm. Kondensatorerne C1 og C2 vælges afhængigt af multivibratorens påkrævede oscillationsfrekvens.

Figur 1 - Multivibrator baseret på KT315A transistorer

Du kan aflaste spændingen mellem punkt 2 og 3 eller mellem punkt 2 og 1. Graferne nedenfor viser, hvor omtrent spændingen vil ændre sig mellem punkt 2 og 3 og mellem punkt 2 og 1.

T - oscillationsperiode, t1 - tidskonstant for venstre arm på multivibratoren, t2 - tidskonstant for højre arm af multivibratoren kan beregnes ved hjælp af formlerne:

Du kan indstille frekvensen og driftscyklussen for de impulser, der genereres af multivibratoren, ved at ændre modstanden for trimningsmodstandene R2 og R3. Du kan også udskifte kondensatorerne C1 og C2 med variable (eller trimmer) kondensatorer og ved at ændre deres kapacitans indstille frekvensen og driftscyklussen for de impulser, der genereres af multivibratoren, er denne metode endnu mere at foretrække, så hvis der er trimmere (eller bedre variable) kondensatorer, så er det bedre at bruge dem, og i stedet indstille variable modstande R2 og R3 til konstante. Billedet nedenfor viser den samlede multivibrator:

For at sikre, at den samlede multivibrator fungerer, blev en piezodynamisk højttaler tilsluttet den (mellem punkt 2 og 3). Efter at have tilført strøm til kredsløbet, begyndte piezo-højttaleren at krakelere. Ændringer i modstanden af indstillingsmodstandene førte enten til en stigning i frekvensen af den lyd, der udsendes af piezodynamikken, eller til dens fald, eller til det faktum, at multivibratoren holdt op med at generere.
Et program til beregning af frekvens, periode og tidskonstanter, driftscyklus af impulser taget fra en multivibrator:

Hvis programmet ikke virker, så kopier dets html-kode til notesblok og gem det i html-format.
Hvis du bruger Internet Explorer-browseren, og den blokerer programmet, skal du tillade det blokerede indhold.

js deaktiveret

Andre multivibratorer: