Multivibrator basert på felteffekttransistorer med justerbar frekvens. Hybrid multivibrator

Nybegynnere radioamatører vet selvfølgelig at multivibratorer (symmetriske og asymmetriske) er laget ved hjelp av bipolare transistorer. Dessverre har slike multivibratorer en ulempe - når du arbeider med en ganske kraftig belastning, for eksempel glødelamper, kreves det store basestrømmer for å åpne transistorene helt Hvis armene til multivibratoren bryter med en frekvens på 3...0,2 Hz , er det nødvendig å installere dem i frekvensinnstillingskretser oksidkondensatorer med høy kapasitet, og derfor store dimensjoner. Vi bør ikke glemme den relativt høye metningsspenningen til åpne transistorer.Den foreslåtte multivibratoren (se figur) bruker innenlandske n-kanals felteffekttransistorer med en isolert port og en indusert kanal. Inne i kabinettet, mellom gate- og kildeterminalene, er det en beskyttende zenerdiode, som reduserer sannsynligheten for at transistoren svikter betydelig hvis den håndteres feil.

Byttefrekvensen til multivibratortransistorene er omtrent 2 Hz, den er satt av kondensatorer og motstander. Belastningen til multivibratortransistorene er glødelamper EL1, EL2 Motstander koblet mellom avløpet og porten til transistorene sørger for en myk start av multivibratoren. Dessverre "forsinker" de å slå av transistorene litt. I stedet for glødelamper er det tillatt å inkludere lysdioder med begrensende motstander med en motstand på 360 ohm eller en telefonkapsel, for eksempel TK-47, i dreneringskretsen til transistorene (for dette alternativet må multivibratoren operere i lydfrekvensområdet). Hvis det kun brukes én kapsel, må en motstand med en motstand på 100...200 Ohm inkluderes som en last i en annen transistors dreneringskrets Motstander R1, R2 av karakterene angitt i diagrammet kan bestå av flere seriekoblede med lavere motstand. Hvis dette alternativet ikke er tilgjengelig, installer motstander med lavere verdier og kondensatorer - større Kondensatorer kan være ikke-polar keramikk eller film, for eksempel KM-5, KM-6, K73-17-serien. Glødelamper brukes fra en kinesisk-laget "blinkende" juletrekrans med en spenning på 6 V og en strøm på 100 mA. Små lamper med en spenning på 6 V og en strøm på 60 eller 20 mA er også egnet. I stedet for transistorer i den angitte serien, som tåler en likestrøm på opptil 180 mA, er det tillatt å bruke brytere på KR1064KT1, KR1014KT1-serien designet for høyere strøm. Når du bruker en multivibrator med en kraftigere belastning, for eksempel bilglødelamper, trenger du andre transistorer, for eksempel KP744G, som tillater en dreneringsstrøm på opptil 9 A. Men med dette alternativet må du installere beskyttende zenerdioder mellom porten og kilden for en spenning på 8...10 V ( katode til porten) - KS191Zh eller lignende. Ved høye belastningsstrømmer vil transistorene måtte installeres på kjøleribber Multivibratoren justeres ved å velge kondensatorer inntil ønsket koblingsfrekvens på transistorene er oppnådd. For å betjene enheten ved lydfrekvenser, må kondensatorene ha en kapasitet på 300...600 pF. Hvis du forlater kondensatorene med kapasiteten som er angitt på diagrammet, må du velge motstander med lavere motstand - opptil 47 kOhm. Multivibratoren er i drift ved en forsyningsspenning på 3...10 V, selvfølgelig, med en passende laste. Hvis den er ment å brukes som en slags komponent i designet som utvikles, er det installert en blokkeringskondensator med en kapasitet på 0,1...100 μF mellom multivibratorens strømledninger.

Konklusjon

Kapittel 11

Hybrid multivibrator

Når generatoren først slås på til en 220 V strømforsyning, begynner kondensator C3 å bli ladet med likerettet nettspenning gjennom glødelampen EL1, strømbegrensende motstander R4–R6 og emitterovergangen til transistoren VT1. Den første ladetiden er omtrent 20 sekunder. Dette bestemmer forsinkelsen når lampen først slår seg på, noe som kan være nyttig i noen tilfeller. Den venstre armen til multivibratoren - transistoren VT1 - drives av en konstant spenning på ca. 12 V, som dannes av nettverksspenningen likrettet av diodebroen VD5, begrenset av zenerdioden VD1 og filtrert av oksidkondensatoren C1. Diode VD2 beskytter emitterkrysset til transistoren mot mulig sammenbrudd ved høyspenning med negativ polaritet ved opplading av kondensator C3.
En kraftig høyspent felteffekttransistor VT2 med en isolert port og en beriket n-kanal åpner seg periodisk i de øyeblikkene VT1 er lukket. På dette tidspunktet lyser lampen EL1 med full intensitet. Slik at felteffekttransistoren åpner seg helt, d.v.s. jobbet i nøkkelmodus og ikke overopphetet, bør portkildespenningen være minst 10 V, men ikke mer enn 15...20 V. I dette tilfellet vil den være lik driftsspenningen til zenerdioden VD1. Diodene VD3, VD4 beskytter porten til felteffekttransistoren mot sammenbrudd, for eksempel ved berøring med en skrutrekker eller loddebolt. Varistor R8 beskytter felteffekttransistoren mot skade under overspenninger i nettspenningen. Blinkefrekvensen til en glødelampe avhenger hovedsakelig av parameterne til kretsene C2, R3 og C3, R2, R4–R6. Motstander C1-4, C2- 23, MLT kan brukes i design og spesielle høymegaohm KIM-E, S3-14, S-36. Varistor R8 kan stilles til en spenning på 390...470 V. Egnet for eksempel er FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 eller høyspenningszenerdioder KS609V, KS903A, KS904AC. Jeg anbefaler på det sterkeste ikke å neglisjere dette elementet, siden korte pulsstøt av nettspenning ikke er uvanlig og kan nå en amplitude på 5 kV. Som en siste utvei kan du bruke varistorer av typen CH1-1 ved 560...680 V , som ble brukt i utdaterte innenlandske TV-er. Kondensator C1-K50-35 eller en importert tilsvarende. De resterende kondensatorene er typene K73-17, K73-24, K73-39. I dette tilfellet må C3 være for en spenning på minst 250 V. Zenerdioden VD1 må tas laveffekt for en driftsspenning på 12...13 V, KS207V, KS212ZH, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12 er egnet. Før du installerer den på brettet, bør zenerdioden kontrolleres for brukbarhet. Diodene VD2–VD4 alle av KD503, KD510, KD512, 1N4148-serien. Likeretterbro VD5 - KTs402A-B, KTs405A-B, RC204-RC207, RS204-RS207 eller fire dioder, for eksempel KD257V. Transistor VT1 fungerer i mikrostrømmodus. Den må ha en grunnstrømoverføringskoeffisient på minst 150. Enhver av KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222-seriene vil gjøre det. Når du arbeider med en belastning på opptil 150 W, kan en felteffekttransistor tas fra hvilken som helst av KP707, KP777A-B, IRF840, IRF430, BUZ214-serien. Under installasjonen må felteffekttransistoren beskyttes mot sammenbrudd, for eksempel ved midlertidig kortslutning av alle terminalene. Siden motstandenes høye motstand åpnes og lukkes relativt sakte, er det svært ønskelig å installere den på en aluminiumskjøleribbe med dimensjoner på minst 55x30x4 mm. Problemet kan løses ved å komplisere kretsløpet til enheten, men dette vil motsi konseptet om enkelhet til den foreslåtte designen. For å jobbe med glødelamper med en effekt på mer enn 150 W, kan du bruke parallellkobling av flere felteffekttransistorer, men denne tilnærmingen i dette tilfellet kan betraktes som irrasjonell på grunn av en merkbar økning i kostnadene for komponenter. En tegning av en mulig versjon av et 55x105 mm kretskort er vist i fig. 2. Det er mer praktisk å stille inn flimringsfrekvensen til lampen EL1 ved å endre kapasitansen til kondensatorene C2, C3. Det bør huskes at kondensator C3 beholder sin ladning i lang tid etter at strømmen er slått av. Når du setter opp og bruker enheten, bør du huske at alle dens elementer er under spenning fra lysnettverket, og ta de nødvendige forholdsregler. Denne artikkelen vil fokusere på en enkel lyspulsgenerator som opererer med en kraftig høyspentbelastning, bygget i henhold til den "klassiske" kretsen til en to-transistorsymmetrisk multivibrator, men på transistorer av forskjellige typer - bipolar og felteffekt (fig. 1).

Enheten satt sammen i henhold til den foreslåtte ordningen kan brukes til nyttårsbelysning, diskoteker, i alarmsystemer, eller brukes som en fungerende prototype for forskjellige eksperimenter. Når generatoren først slås på til et 220 V strømnett, begynner kondensator C3 å lades med likerettet nettspenning gjennom en glødelampe EL1, strømbegrensende motstander R4–R6 og emitterovergangen til transistoren VT1. Den første ladetiden er omtrent 20 sekunder. Dette bestemmer forsinkelsen når lampen først slår seg på, noe som kan være nyttig i noen tilfeller. Den venstre armen til multivibratoren - transistoren VT1 - drives av en konstant spenning på ca. 12 V, som dannes av nettverksspenningen likrettet av diodebroen VD5, begrenset av zenerdioden VD1 og filtrert av oksidkondensatoren C1. Diode VD2 beskytter emitterkrysset til transistoren mot mulig sammenbrudd ved høyspenning med negativ polaritet ved opplading av kondensator C3.
En kraftig høyspent felteffekttransistor VT2 med en isolert port og en beriket n-kanal åpner seg periodisk i de øyeblikkene VT1 er lukket. På dette tidspunktet lyser lampen EL1 med full intensitet. Slik at felteffekttransistoren åpner seg helt, d.v.s. jobbet i nøkkelmodus og ikke overopphetet, bør portkildespenningen være minst 10 V, men ikke mer enn 15...20 V. I dette tilfellet vil den være lik driftsspenningen til zenerdioden VD1. Diodene VD3, VD4 beskytter porten til felteffekttransistoren mot sammenbrudd, for eksempel ved berøring med en skrutrekker eller loddebolt. Varistor R8 beskytter felteffekttransistoren mot skade under overspenninger i nettspenningen. Blinkefrekvensen til en glødelampe avhenger hovedsakelig av parameterne til kretsene C2, R3 og C3, R2, R4–R6. Motstander C1-4, C2- 23, MLT kan brukes i design og spesielle høymegaohm KIM-E, S3-14, S-36. Varistor R8 kan stilles til en spenning på 390...470 V. Egnet for eksempel er FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 eller høyspenningszenerdioder KS609V, KS903A, KS904AC. Jeg anbefaler på det sterkeste ikke å neglisjere dette elementet, siden korte pulsstøt av nettspenning ikke er uvanlig og kan nå en amplitude på 5 kV. Som en siste utvei kan du bruke varistorer av typen CH1-1 ved 560...680 V , som ble brukt i utdaterte innenlandske TV-er. Kondensator C1-K50-35 eller en importert tilsvarende. De resterende kondensatorene er typene K73-17, K73-24, K73-39. I dette tilfellet må C3 være for en spenning på minst 250 V. Zenerdioden VD1 må tas laveffekt for en driftsspenning på 12...13 V, KS207V, KS212ZH, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12 er egnet. Før du installerer den på brettet, bør zenerdioden kontrolleres for brukbarhet. Diodene VD2–VD4 alle av KD503, KD510, KD512, 1N4148-serien. Likeretterbro VD5 - KTs402A-B, KTs405A-B, RC204-RC207, RS204-RS207 eller fire dioder, for eksempel KD257V. Transistor VT1 fungerer i mikrostrømmodus. Den må ha en grunnstrømoverføringskoeffisient på minst 150. Enhver av KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222-seriene vil gjøre det. Når du arbeider med en belastning på opptil 150 W, kan en felteffekttransistor tas fra hvilken som helst av KP707, KP777A-B, IRF840, IRF430, BUZ214-serien. Under installasjonen må felteffekttransistoren beskyttes mot sammenbrudd, for eksempel ved midlertidig kortslutning av alle terminalene. Siden motstandenes høye motstand åpnes og lukkes relativt sakte, er det svært ønskelig å installere den på en aluminiumskjøleribbe med dimensjoner på minst 55x30x4 mm. Problemet kan løses ved å komplisere kretsløpet til enheten, men dette vil motsi konseptet om enkelhet til den foreslåtte designen. For å jobbe med glødelamper med en effekt på mer enn 150 W, kan du bruke parallellkobling av flere felteffekttransistorer, men denne tilnærmingen i dette tilfellet kan betraktes som irrasjonell på grunn av en merkbar økning i kostnadene for komponenter. En tegning av en mulig versjon av et 55x105 mm kretskort er vist i fig. 2. Det er mer praktisk å stille inn flimringsfrekvensen til lampen EL1 ved å endre kapasitansen til kondensatorene C2, C3. Det bør huskes at kondensator C3 beholder sin ladning i lang tid etter at strømmen er slått av. Når du setter opp og bruker enheten, bør du huske at alle elementene er under spenning fra lysnettverket, og ta de nødvendige forholdsregler

Radioteknikk for nybegynnere

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

Nybegynnere radioamatører, selvfølgelig, vet det multivibratorer(symmetrisk og asymmetrisk) utføres på bipolare transistorer. Dessverre har slike multivibratorer en ulempe - når du arbeider med en ganske kraftig belastning, for eksempel glødelamper, kreves det store grunnstrømmer for å åpne transistorene helt.

Hvis armene til multivibratoren bytter med en frekvens på 3...0,2 Hz, er det nødvendig å installere høykapasitets oksidkondensatorer i frekvensinnstillingskretsene, og derfor av store dimensjoner. Vi bør ikke glemme den relativt høye metningsspenningen til åpne transistorer.

I den foreslåtte multivibratoren (se. tegning) innenlandske ble brukt felt n-kanals transistorer med isolert port og indusert kanal. Inne i kabinettet, mellom gate- og kildeterminalene, er det en beskyttende zenerdiode, som reduserer sannsynligheten for at transistoren svikter betydelig hvis den håndteres feil.

Byttefrekvensen til multivibratortransistorene er omtrent 2 Hz, den er satt av kondensatorer og motstander. Belastningen til multivibratortransistorene er glødelamper EL1, EL2.

Motstander koblet mellom avløpet og porten til transistorene sikrer en myk start av multivibratoren. Dessverre forsinker de litt å slå av transistorene.

I stedet for glødelamper er det tillatt å inkludere lysdioder med begrensende motstander med en motstand på 360 ohm eller en telefonkapsel, for eksempel TK-47 (for dette alternativet må multivibratoren operere i lydfrekvensområdet) i transistoravløpet krets. Dersom det kun brukes én kapsel, skal det inngå en motstand med motstand på 100...200 Ohm som last i drenkretsen til den andre transistoren.

Motstander R1, R2 av klassifiseringene angitt i diagrammet kan bestå av flere seriekoblede med lavere motstand. Hvis dette alternativet ikke er tilgjengelig, installer motstander med lavere verdier og kondensatorer med større verdier.

Kondensatorer kan være ikke-polar keramikk eller film, for eksempel KM-5, KM-6, K73-17-serien. Glødelamper brukes fra en kinesisk-laget "blinkende" juletrekrans med en spenning på 6 V og en strøm på 100 mA. Små lamper med en spenning på 6 V og en strøm på 60 eller 20 mA er også egnet.

I stedet for transistorer i den spesifiserte serien, som tåler likestrøm opptil 180 mA, er det tillatt å bruke brytere av KR1064KT1, KR1014KT1-serien designet for høyere strøm. Når du bruker en multivibrator med en kraftigere belastning, for eksempel bilglødelamper, trenger du andre transistorer, for eksempel KP744G, som tillater en dreneringsstrøm på opptil 9 A. Men med dette alternativet må du installere beskyttende zenerdioder mellom porten og kilden for en spenning på 8...10 V ( katode til porten) - KS191Zh eller lignende. Ved høye belastningsstrømmer vil transistorer måtte installeres på kjøleribber.

Multivibratoren justeres ved å velge kondensatorer til ønsket svitsjefrekvens til transistorene er oppnådd. For å betjene enheten ved lydfrekvenser, må kondensatorene ha en kapasitet på 300...600 pF. Hvis du forlater kondensatorene med kapasitansen som er angitt på diagrammet, må du velge motstander med lavere motstand - opptil 47 kOhm.

Multivibratoren er i drift ved en forsyningsspenning på 3...10 V, selvfølgelig, med passende belastning. Hvis den er ment å brukes som en slags komponent i designet som utvikles, er det installert en blokkeringskondensator med en kapasitet på 0,1...100 μF mellom multivibratorens strømledninger.

Hvis du ser på det, består all elektronikk av et stort antall individuelle klosser. Dette er transistorer, dioder, motstander, kondensatorer, induktive elementer. Og av disse klossene kan du bygge alt du vil.

Fra et ufarlig barneleke som for eksempel lager lyden av «mjau», til styresystemet til et ballistisk missil med flere stridshoder for åtte megatonn ladninger.

En av de svært kjente og ofte brukte kretsene innen elektronikk er en symmetrisk multivibrator, som er en elektronisk enhet som produserer (genererer) svingninger i form, nærmer seg rektangulære.

Multivibratoren er satt sammen på to transistorer eller logiske kretser med tilleggselementer. I hovedsak er dette en to-trinns forsterker med en positiv tilbakemeldingskrets (POC). Dette betyr at utgangen til det andre trinnet er koblet gjennom en kondensator til inngangen til det første trinnet. Som et resultat blir forsterkeren til en generator på grunn av positiv tilbakemelding.

For at multivibratoren skal begynne å generere pulser, er det nok å koble til forsyningsspenningen. Multivibratorer kan være symmetrisk Og asymmetrisk.

Figuren viser en krets av en symmetrisk multivibrator.

I en symmetrisk multivibrator er verdiene til elementene til hver av de to armene absolutt de samme: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Hvis du ser på oscillogrammet til utgangssignalet til en symmetrisk multivibrator, er det lett å legge merke til at de rektangulære pulsene og pausene mellom dem er de samme i tid. t puls ( t og) = t pause ( t s). Motstander i kollektorkretsene til transistorer påvirker ikke pulsparametrene, og verdien deres velges avhengig av typen transistor som brukes.

Pulsrepetisjonshastigheten til en slik multivibrator beregnes enkelt ved å bruke en enkel formel:

Der f er frekvensen i hertz (Hz), C er kapasitansen i mikrofarader (µF) og R er motstanden i kilo-ohm (kOhm). For eksempel: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Vi bytter det inn i formelen, utfører handlingene og får en frekvens i lydområdet omtrent lik 1000 Hz, eller mer presist 897,4 Hz.

I seg selv er en slik multivibrator uinteressant, siden den produserer en umodulert "squeak", men hvis elementene velger en frekvens på 440 Hz, og dette er A-noten til den første oktaven, vil vi få en miniatyrstemmegaffel, med som du for eksempel kan stemme en gitar på en tur. Det eneste du trenger å gjøre er å legge til et enkelt transistorforsterkertrinn og en miniatyrhøyttaler.

Følgende parametere anses å være hovedkarakteristikkene til et pulssignal:

Frekvens. Måleenhet (Hz) Hertz. 1 Hz – én svingning per sekund. Frekvenser som oppfattes av det menneskelige øret er i området 20 Hz – 20 kHz.

Puls varighet. Det måles i brøkdeler av et sekund: miles, micro, nano, pico og så videre.

Amplitude. I den aktuelle multivibratoren er amplitudejustering ikke gitt. Profesjonelle enheter bruker både trinn- og jevn amplitudejustering.

Pliktfaktor. Forholdet mellom perioden (T) og pulsvarigheten ( t). Hvis pulslengden er 0,5 perioder, er driftssyklusen to.

Basert på formelen ovenfor er det enkelt å beregne en multivibrator for nesten alle frekvenser med unntak av høye og ultrahøye frekvenser. Det er litt forskjellige fysiske prinsipper på jobb der.

For at multivibratoren skal produsere flere diskrete frekvenser, er det nok å installere en to-seksjonsbryter og fem eller seks kondensatorer med forskjellige kapasiteter, naturlig identiske i hver arm, og bruke bryteren til å velge ønsket frekvens. Motstandene R2, R3 påvirker også frekvensen og driftssyklusen og kan gjøres variable. Her er en annen multivibratorkrets med justerbar koblingsfrekvens.

Å redusere motstanden til motstandene R2 og R4 til mindre enn en viss verdi, avhengig av typen transistorer som brukes, kan forårsake generasjonssvikt og multivibratoren vil ikke fungere, derfor kan du koble til en variabel motstand i serie med motstandene R2 og R4 R3, som kan brukes til å velge bryterfrekvensen til multivibratoren.

De praktiske bruksområdene til en symmetrisk multivibrator er svært omfattende. Pulse databehandlingsteknologi, radiomåleutstyr i produksjon av husholdningsapparater. Mye unikt medisinsk utstyr er bygget på kretsløp basert på samme multivibrator.

På grunn av sin eksepsjonelle enkelhet og lave pris, har multivibratoren funnet bred anvendelse i barneleker. Her er et eksempel på en vanlig LED-blink.

Med verdiene til elektrolytiske kondensatorer C1, C2 og motstander R2, R3 angitt i diagrammet, vil pulsfrekvensen være 2,5 Hz, noe som betyr at LED-ene vil blinke omtrent to ganger per sekund. Du kan bruke kretsen foreslått ovenfor og inkludere en variabel motstand sammen med motstandene R2, R3. Takket være dette vil det være mulig å se hvordan blinkfrekvensen til lysdiodene vil endre seg når motstanden til den variable motstanden endres. Du kan installere kondensatorer med forskjellige klassifiseringer og observere resultatet.

Mens jeg fortsatt var skolegutt, satte jeg sammen en juletrekransbryter ved hjelp av en multivibrator. Alt ordnet seg, men da jeg koblet til kransene, begynte enheten min å bytte dem med en veldig høy frekvens. På grunn av dette begynte TV-en i naborommet å vise ville forstyrrelser, og det elektromagnetiske reléet i kretsen knitret som et maskingevær. Det var både gledelig (det fungerer!) og litt skummelt. Foreldrene var ganske skremt.

En slik irriterende feil med for hyppig bytting ga meg ikke ro. Og jeg sjekket kretsen, og kondensatorene hadde sin nominelle verdi. Jeg tok ikke kun hensyn til én ting.

Elektrolytkondensatorene var veldig gamle og tørket ut. Kapasiteten deres var liten og samsvarte ikke i det hele tatt med det som var angitt på kroppen. På grunn av den lave kapasitansen opererte multivibratoren med en høyere frekvens og byttet kransene for ofte.

På den tiden hadde jeg ikke instrumenter som kunne måle kapasitansen til kondensatorer. Ja, og testeren brukte en peker, og ikke et moderne digitalt multimeter.

Derfor, hvis multivibratoren din produserer en overdreven frekvens, må du først sjekke elektrolytkondensatorene. Heldigvis kan du nå kjøpe en universell radiokomponenttester for lite penger, som kan måle kapasitansen til en kondensator.

I denne artikkelen vil vi snakke om multivibratoren, hvordan den fungerer, hvordan du kobler en last til multivibratoren og beregningen av en transistorsymmetrisk multivibrator.

Multivibrator er en enkel rektangulær pulsgenerator som opererer i selvoscillatormodus. For å betjene den trenger du bare strøm fra et batteri eller annen strømkilde. La oss vurdere den enkleste symmetriske multivibratoren som bruker transistorer. Diagrammet er vist i figuren. Multivibratoren kan være mer komplisert avhengig av de nødvendige funksjonene som utføres, men alle elementene som er presentert i figuren er obligatoriske, uten dem vil ikke multivibratoren fungere.

Driften av en symmetrisk multivibrator er basert på ladnings-utladingsprosessene til kondensatorer, som sammen med motstander danner RC-kretser.

Jeg skrev tidligere om hvordan RC-kretser fungerer i artikkelen min Kondensator, som du kan lese på nettsiden min. På Internett, hvis du finner materiale om en symmetrisk multivibrator, presenteres det kort og ikke forståelig. Denne omstendigheten tillater ikke nybegynnere av radioamatører å forstå noe, men hjelper bare erfarne elektronikkingeniører med å huske noe. På forespørsel fra en av mine besøkende på nettstedet bestemte jeg meg for å eliminere dette gapet.

Hvordan fungerer en multivibrator?

I det første øyeblikket av strømforsyning utlades kondensatorene C1 og C2, så deres strømmotstand er lav. Den lave motstanden til kondensatorene fører til den "raske" åpningen av transistorene forårsaket av strømmen:

— VT2 langs banen (vist i rødt): “+ strømforsyning > motstand R1 > lav motstand av utladet C1 > base-emitter-overgang VT2 > — strømforsyning”;

— VT1 langs banen (vist i blått): "+ strømforsyning > motstand R4 > lav motstand for utladet C2 > base-emitter-kryss VT1 > — strømforsyning."

Dette er den "ustødige" driftsmodusen til multivibratoren. Den varer i svært kort tid, kun bestemt av hastigheten til transistorene. Og det er ikke to transistorer som er helt identiske i parametere. Uansett hvilken transistor som åpnes raskere vil forbli åpen - "vinneren". La oss anta at det i diagrammet vårt viser seg å være VT2. Deretter, gjennom den lave motstanden til den utladede kondensatoren C2 og den lave motstanden til kollektor-emitterforbindelsen VT2, vil basen til transistoren VT1 kortsluttes til emitteren VT1. Som et resultat vil transistor VT1 bli tvunget til å lukke - "bli beseiret".

Siden transistor VT1 er lukket, oppstår en "rask" ladning av kondensator C1 langs banen: "+ strømforsyning > motstand R1 > lav motstand til utladet C1 > base-emitter-kryss VT2 > - strømforsyning." Denne ladningen skjer nesten opp til spenningen til strømforsyningen.

Samtidig lades kondensator C2 med en strøm med motsatt polaritet langs banen: "+ strømforsyning > motstand R3 > lav motstand av utladet C2 > kollektor-emitter-kryss VT2 > - strømkilde." Ladevarigheten bestemmes av karakterene R3 og C2. De bestemmer tidspunktet da VT1 er i lukket tilstand.

Når kondensator C2 lades til en spenning som er omtrent lik spenningen på 0,7-1,0 volt, vil motstanden øke og transistor VT1 åpnes med spenningen påført langs banen: "+ strømforsyning > motstand R3 > base-emitter-overgang VT1 > - strømforsyning." I dette tilfellet vil spenningen til den ladede kondensatoren C1, gjennom det åpne kollektor-emitter-krysset VT1, påføres emitter-base-krysset til transistoren VT2 med omvendt polaritet. Som et resultat vil VT2 lukkes, og strømmen som tidligere gikk gjennom det åpne kollektor-emitter-krysset VT2 vil strømme gjennom kretsen: "+ strømforsyning > motstand R4 > lav motstand C2 > base-emitter-kryss VT1 > - strømforsyning. ” Denne kretsen vil raskt lade opp kondensator C2. Fra dette øyeblikket begynner "steady-state" selvgenereringsmodus.

Drift av en symmetrisk multivibrator i "steady-state" generasjonsmodus

Den første halve syklusen av drift (oscillasjon) av multivibratoren begynner.

Når transistor VT1 er åpen og VT2 er lukket, som jeg nettopp skrev, lades kondensator C2 raskt opp (fra en spenning på 0,7...1,0 volt av en polaritet, til spenningen til strømkilden med motsatt polaritet) langs kretsen : "+ strømforsyning > motstand R4 > lav motstand C2 > base-emitter-kryss VT1 > - strømforsyning." I tillegg lades kondensator C1 sakte opp (fra strømkildespenningen på en polaritet, til en spenning på 0,7...1,0 volt av motsatt polaritet) langs kretsen: "+ strømforsyning > motstand R2 > høyre plate C1 > venstre plate C1 > kollektor-emitter-overgangen til transistor VT1 > - - strømkilde."

Når, som et resultat av opplading av C1, spenningen ved bunnen av VT2 når en verdi på +0,6 volt i forhold til emitteren til VT2, vil transistoren åpne. Derfor vil spenningen til den ladede kondensatoren C2, gjennom den åpne kollektor-emitter-forbindelsen VT2, påføres emitter-base-overgangen til transistoren VT1 med omvendt polaritet. VT1 vil stenge.

Den andre halve driftssyklusen (oscillasjon) av multivibratoren begynner.

Når transistor VT2 er åpen og VT1 er lukket, lades kondensator C1 raskt opp igjen (fra en spenning på 0,7...1,0 volt av en polaritet, til spenningen til strømkilden med motsatt polaritet) langs kretsen: "+ strømforsyning > motstand R1 > lav motstand C1 > base emitter junction VT2 > - strømforsyning." I tillegg lades kondensator C2 sakte opp (fra spenningen til strømkilden med én polaritet, til en spenning på 0,7...1,0 volt av motsatt polaritet) langs kretsen: "høyre plate av C2 > kollektor-emitter-kryss av transistor VT2 > - strømforsyning > + kildestrøm > motstand R3 > venstre plate C2". Når spenningen ved bunnen av VT1 når +0,6 volt i forhold til emitteren til VT1, vil transistoren åpnes. Derfor vil spenningen til den ladede kondensatoren C1, gjennom den åpne kollektor-emitter-forbindelsen VT1, påføres emitter-base-overgangen til transistoren VT2 med omvendt polaritet. VT2 vil stenge. På dette tidspunktet slutter den andre halvsyklusen av multivibratoroscillasjonen, og den første halvsyklusen begynner på nytt.

Prosessen gjentas til multivibratoren er koblet fra strømkilden.

Metoder for å koble en last til en symmetrisk multivibrator

Rektangulære pulser fjernes fra to punkter i en symmetrisk multivibrator– transistorkollektorer. Når det er et "høyt" potensial på en kollektor, så er det et "lavt" potensial på den andre kollektoren (det er fraværende), og omvendt - når det er et "lavt" potensial på en utgang, så er det en "høyt" potensial på den andre. Dette vises tydelig i tidsgrafen nedenfor.

Multivibratorbelastningen må kobles parallelt med en av kollektormotstandene, men ikke i noe tilfelle parallelt med kollektor-emitter-transistorovergangen. Du kan ikke omgå transistoren med en last. Hvis denne betingelsen ikke er oppfylt, vil minimum varigheten av pulsene endres, og maksimalt vil ikke multivibratoren fungere. Figuren nedenfor viser hvordan du kobler lasten riktig og hvordan du ikke gjør det.

For at belastningen ikke skal påvirke selve multivibratoren, må den ha tilstrekkelig inngangsmotstand. Til dette formål brukes vanligvis buffertransistortrinn.

Eksempelet viser koble et lavimpedans dynamisk hode til en multivibrator. En ekstra motstand øker inngangsmotstanden til buffertrinnet, og eliminerer dermed påvirkningen av buffertrinnet på multivibratortransistoren. Verdien bør ikke være mindre enn 10 ganger verdien av kollektormotstanden. Å koble to transistorer i en "sammensatt transistor"-krets øker utgangsstrømmen betydelig. I dette tilfellet er det riktig å koble base-emitterkretsen til buffertrinnet parallelt med kollektormotstanden til multivibratoren, og ikke parallelt med kollektor-emitter-overgangen til multivibratortransistoren.

For å koble et dynamisk hode med høy impedans til en multivibrator et buffertrinn er ikke nødvendig. Hodet er koblet i stedet for en av kollektormotstandene. Den eneste betingelsen som må oppfylles er at strømmen som går gjennom det dynamiske hodet ikke må overstige transistorens maksimale kollektorstrøm.

Hvis du ønsker å koble vanlige lysdioder til multivibratoren– for å lage et "blinkende lys", er det ikke nødvendig med bufferkaskader for dette. De kan kobles i serie med kollektormotstander. Dette skyldes det faktum at LED-strømmen er liten, og spenningsfallet over den under drift er ikke mer enn en volt. Derfor har de ingen effekt på driften av multivibratoren. Riktignok gjelder dette ikke superlyse lysdioder, der driftsstrømmen er høyere og spenningsfallet kan være fra 3,5 til 10 volt. Men i dette tilfellet er det en vei ut - øk forsyningsspenningen og bruk transistorer med høy effekt, noe som gir tilstrekkelig kollektorstrøm.

Vær oppmerksom på at oksid (elektrolytiske) kondensatorer er koblet med sine positive til transistorenes kollektorer. Dette skyldes det faktum at på basis av bipolare transistorer stiger ikke spenningen over 0,7 volt i forhold til emitteren, og i vårt tilfelle er emitterne minus til strømforsyningen. Men ved transistorenes kollektorer endres spenningen nesten fra null til spenningen til strømkilden. Oksydkondensatorer er ikke i stand til å utføre sin funksjon når de er koblet med omvendt polaritet. Naturligvis, hvis du bruker transistorer med en annen struktur (ikke N-P-N, men P-N-P-strukturer), må du i tillegg til å endre polariteten til strømkilden slå lysdiodene med katodene "opp i kretsen" og kondensatorene med plussene til basene til transistorene.

La oss finne ut av det nå Hvilke parametere til multivibratorelementene bestemmer utgangsstrømmene og generasjonsfrekvensen til multivibratoren?

Hva påvirker verdiene til kollektormotstander? Jeg har sett i noen middelmådige Internett-artikler at verdiene til kollektormotstander ikke påvirker frekvensen til multivibratoren nevneverdig. Alt dette er fullstendig tull! Hvis multivibratoren er riktig beregnet, vil et avvik av verdiene til disse motstandene med mer enn fem ganger fra den beregnede verdien ikke endre frekvensen til multivibratoren. Det viktigste er at motstanden deres er mindre enn basismotstandene, fordi kollektormotstander gir rask lading av kondensatorer. Men på den annen side er verdiene til kollektormotstander de viktigste for å beregne strømforbruket fra strømkilden, hvis verdi ikke skal overstige transistorenes kraft. Hvis du ser på det, hvis riktig tilkoblet, har de ikke engang en direkte effekt på utgangseffekten til multivibratoren. Men varigheten mellom byttene (multivibratorfrekvens) bestemmes av den "langsomme" oppladingen av kondensatorene. Ladetiden bestemmes av karakterene til RC-kretsene - basismotstander og kondensatorer (R2C1 og R3C2).

En multivibrator, selv om den kalles symmetrisk, refererer denne bare til kretsløpet i dens konstruksjon, og den kan produsere både symmetriske og asymmetriske utgangspulser i varighet. Pulsvarigheten (høyt nivå) på VT1-kollektoren bestemmes av klassifiseringene til R3 og C2, og pulsvarigheten (høyt nivå) på VT2-kollektoren bestemmes av klassifiseringene R2 og C1.

Varigheten av ladekondensatorer bestemmes av en enkel formel, hvor Tau- pulsvarighet i sekunder, R- motstandsmotstand i ohm, MED– kapasitans til kondensatoren i Farads:

Så hvis du ikke allerede har glemt hva som ble skrevet i denne artikkelen et par avsnitt tidligere:

Hvis det er likestilling R2=R3 Og C1=C2, ved utgangene til multivibratoren vil det være en "meander" - rektangulære pulser med en varighet lik pausene mellom pulsene, som du ser på figuren.

Hele oscillasjonsperioden til multivibratoren er T lik summen av puls- og pausevarighetene:

Oscillasjonsfrekvens F(Hz) relatert til periode T(sek) gjennom forholdet:

Som regel, hvis det er noen beregninger av radiokretser på Internett, er de magre. Derfor La oss beregne elementene i en symmetrisk multivibrator ved å bruke eksemplet .

Som alle transistortrinn, må beregningen utføres fra slutten - utgangen. Og ved utgangen har vi et buffertrinn, så er det kollektormotstander. Kollektormotstandene R1 og R4 utfører funksjonen med å belaste transistorene. Kollektormotstander har ingen effekt på generasjonsfrekvensen. De beregnes basert på parametrene til de valgte transistorene. Derfor beregner vi først kollektormotstandene, deretter basismotstandene, deretter kondensatorene og deretter buffertrinnet.

Fremgangsmåte og eksempel på beregning av en transistorsymmetrisk multivibrator

Opprinnelige data:

Forsyningsspenningen Ui.p. = 12 V.

Nødvendig multivibratorfrekvens F = 0,2 Hz (T = 5 sekunder), og pulsvarigheten er lik 1 (ett sekund.

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

Som du gjettet, vil vi beregne et "blinkende lys" som vil blinke hvert femte sekund, og varigheten av gløden vil være 1 sekund.

Velge transistorer for multivibratoren. For eksempel har vi de vanligste transistorene i sovjettiden KT315G.

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

Transistorer for buffertrinnet velges basert på laststrømmen.

For ikke å skildre diagrammet to ganger, har jeg allerede signert verdiene til elementene på diagrammet. Beregningen deres er gitt videre i vedtaket.

Løsning:

1. Først av alt må du forstå at det er tryggere for transistoren selv å bruke en transistor ved høye strømmer i byttemodus enn å operere i forsterkningsmodus. Derfor er det ikke nødvendig å beregne kraften for overgangstilstanden i øyeblikkene for passasje av et vekslende signal gjennom driftspunktet "B" til den statiske modusen til transistoren - overgangen fra åpen tilstand til lukket tilstand og tilbake . For pulskretser bygget på bipolare transistorer beregnes effekten vanligvis for transistorene i åpen tilstand.

Først bestemmer vi transistorens maksimale effekttap, som skal være en verdi 20 prosent mindre (faktor 0,8) enn den maksimale effekten til transistoren som er angitt i referanseboken. Men hvorfor trenger vi å drive multivibratoren inn i den stive rammen av høye strømmer? Og selv med økt effekt vil energiforbruket fra strømkilden være stort, men det vil være liten nytte. Derfor, etter å ha bestemt den maksimale effekttap av transistorer, vil vi redusere den med 3 ganger. En ytterligere reduksjon i effekttap er uønsket fordi driften av en multivibrator basert på bipolare transistorer i lavstrømsmodus er et "ustabilt" fenomen. Hvis strømkilden ikke bare brukes til multivibratoren, eller den ikke er helt stabil, vil frekvensen til multivibratoren også "flyte".

Vi bestemmer maksimal effekttap: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Vi bestemmer den nominelle tapte effekten: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW

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

La oss ta det som den maksimale kollektorstrømmen.

3. La oss finne verdien av motstanden og effekten til kollektorlasten: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

Vi velger motstander fra det eksisterende nominelle området som er så nær 3,6 kOhm som mulig. Den nominelle serien av motstander har en nominell verdi på 3,6 kOhm, så vi beregner først verdien av kollektormotstandene R1 og R4 til multivibratoren: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Effekten til kollektormotstandene R1 og R4 er lik nominell effekttapet til transistorene Pras.nom. = 40 mW. Vi bruker motstander med en effekt som overstiger spesifisert Pras.nom. - type MLT-0.125.

4. La oss gå videre til å beregne de grunnleggende motstandene R2 og R3. Rangeringen deres bestemmes basert på forsterkningen til transistorene h21. Samtidig, for pålitelig drift av multivibratoren, må motstandsverdien være innenfor området: 5 ganger større enn motstanden til kollektormotstandene, og mindre enn produktet Rк * h21. I vårt tilfelle Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, og Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Dermed kan verdiene til motstanden Rb (R2 og R3) være i området 18...180 kOhm. Vi velger først gjennomsnittsverdien = 100 kOhm. Men det er ikke endelig, siden vi må gi den nødvendige frekvensen til multivibratoren, og som jeg skrev tidligere, avhenger frekvensen til multivibratoren direkte av basemotstandene R2 og R3, så vel som av kapasitansen til kondensatorene.

5. Beregn kapasitansene til kondensatorene C1 og C2 og om nødvendig beregne verdiene til R2 og R3 på nytt.

Verdiene til kapasitansen til kondensatoren C1 og motstanden til motstanden R2 bestemmer varigheten av utgangspulsen på kollektoren VT2. Det er under denne impulsen at lyspæren vår skal lyse. Og i tilstanden ble pulsvarigheten satt til 1 sekund.

La oss bestemme kapasitansen til kondensatoren: C1 = 1 sek / 100 kOhm = 10 µF

En kondensator med en kapasitet på 10 μF er inkludert i det nominelle området, så det passer oss.

Verdiene til kapasitansen til kondensatoren C2 og motstanden til motstanden R3 bestemmer varigheten av utgangspulsen på kollektoren VT1. Det er under denne pulsen at det er en "pause" på VT2-samleren og lyspæren vår skal ikke lyse. Og i tilstanden ble det spesifisert en full periode på 5 sekunder med en pulsvarighet på 1 sekund. Derfor er varigheten av pausen 5 sekunder – 1 sekund = 4 sekunder.

Etter å ha transformert formelen for ladevarighet, har vi La oss bestemme kapasitansen til kondensatoren: C2 = 4 sek / 100 kOhm = 40 µF

En kondensator med en kapasitet på 40 μF er ikke inkludert i det nominelle området, så det passer ikke oss, og vi tar en kondensator med en kapasitet på 47 μF som er nærmest mulig. Men som du forstår, vil "pause"-tiden også endre seg. For å forhindre at dette skjer, har vi La oss beregne motstanden til motstand R3 på nytt basert på varigheten av pausen og kapasitansen til kondensator C2: R3 = 4 sek / 47 µF = 85 kOhm

I henhold til den nominelle serien er den nærmeste verdien av motstandsmotstanden 82 kOhm.

Så vi fikk verdiene til multivibratorelementene:

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

6. Beregn verdien av motstand R5 til buffertrinnet.

For å eliminere påvirkningen på multivibratoren, er motstanden til den ekstra begrensende motstanden R5 valgt til å være minst 2 ganger større enn motstanden til kollektormotstanden R4 (og i noen tilfeller mer). Dens motstand, sammen med motstanden til emitter-base-kryssene VT3 og VT4, vil i dette tilfellet ikke påvirke parametrene til multivibratoren.

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

I henhold til den nominelle serien er den nærmeste motstanden 7,5 kOhm.

Med en motstandsverdi på R5 = 7,5 kOhm, vil styrestrømmen for buffertrinn være lik:

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

I tillegg, som jeg skrev tidligere, påvirker ikke kollektorbelastningen til multivibratortransistorene frekvensen, så hvis du ikke har en slik motstand, kan du erstatte den med en annen "nær" vurdering (5 ... 9 kOhm) ). Det er bedre hvis dette er i retning av nedgang, slik at det ikke er noe fall i styrestrømmen i buffertrinnet. Men husk at tilleggsmotstanden er en ekstra belastning for transistor VT2 til multivibratoren, så strømmen som strømmer gjennom denne motstanden legger seg opp til strømmen til kollektormotstand R4 og er en belastning for transistor VT2: Ittotal = Ik + Icontrol. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA

Den totale belastningen på kollektoren til transistoren VT2 er innenfor normale grenser. Hvis den overskrider den maksimale kollektorstrømmen som er spesifisert i referanseboken og multiplisert med en faktor på 0,8, øk motstanden R4 til belastningsstrømmen er tilstrekkelig redusert, eller bruk en kraftigere transistor.

7. Vi må gi strøm til lyspæren I = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A

Men styrestrømmen til buffertrinnet er 1,44 mA. Multivibratorstrømmen må økes med en verdi lik forholdet:

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

Hvordan gjøre det? For betydelig utgangsstrømforsterkning bruk transistorkaskader bygget i henhold til "kompositttransistor"-kretsen. Den første transistoren er vanligvis laveffekt (vi vil bruke KT361G), den har den høyeste forsterkningen, og den andre må gi tilstrekkelig belastningsstrøm (la oss ta den ikke mindre vanlige KT814B). Deretter multipliseres deres overføringskoeffisienter h21. Så for KT361G-transistoren h21>50, og for KT814B-transistoren h21=40. Og den totale overføringskoeffisienten til disse transistorene koblet i henhold til "kompositttransistor"-kretsen: h21 = 50 * 40 = 2000. Dette tallet er større enn 870, så disse transistorene er ganske nok til å kontrollere en lyspære.

Vel, det er alt!

Multivibratorkretsen vist i figur 1 er en kaskadeforbindelse av transistorforsterkere der utgangen til det første trinnet er koblet til inngangen til det andre gjennom en krets som inneholder en kondensator og utgangen til det andre trinnet er koblet til inngangen til det første trinnet. gjennom en krets som inneholder en kondensator. Multivibratorforsterkere er transistorbrytere som kan være i to tilstander. Multivibratorkretsen i figur 1 skiller seg fra triggerkretsen som er omtalt i artikkelen "". Fordi den har reaktive elementer i tilbakekoblingskretsene, kan kretsen derfor generere ikke-sinusformede oscillasjoner. Du kan finne motstanden til motstandene R1 og R4 fra relasjonene 1 og 2:

Der I KBO = 0,5 μA er den maksimale revers kollektorstrømmen til KT315a transistoren,

Ikmax=0,1A er den maksimale kollektorstrømmen til KT315a-transistoren, Opp=3V er forsyningsspenningen. La oss velge R1=R4=100Ohm. Kondensatorer C1 og C2 velges avhengig av den nødvendige oscillasjonsfrekvensen til multivibratoren.

Figur 1 - Multivibrator basert på KT315A transistorer

Du kan avlaste spenningen mellom punkt 2 og 3 eller mellom punkt 2 og 1. Grafene under viser omtrent hvor mye spenningen vil endre seg mellom punkt 2 og 3 og mellom punkt 2 og 1.

T - oscillasjonsperiode, t1 - tidskonstanten til venstre arm på multivibratoren, t2 - tidskonstanten til høyre arm på multivibratoren kan beregnes ved å bruke formlene:

Du kan stille inn frekvensen og driftssyklusen til pulsene generert av multivibratoren ved å endre motstanden til trimmemotstandene R2 og R3. Du kan også erstatte kondensatorene C1 og C2 med variable (eller trimmer) kondensatorer, og ved å endre deres kapasitans, stille inn frekvensen og driftssyklusen til pulsene generert av multivibratoren, er denne metoden enda mer å foretrekke, så hvis det er trimmere (eller bedre variable) kondensatorer, så er det bedre å bruke dem, og på plass sette variable motstander R2 og R3 til konstante. Bildet nedenfor viser den sammensatte multivibratoren:

For å være sikker på at den sammensatte multivibratoren fungerer, ble en piezodynamisk høyttaler koblet til den (mellom punkt 2 og 3). Etter å ha tilført strøm til kretsen, begynte piezo-høyttaleren å knitre. Endringer i motstanden til innstillingsmotstandene førte enten til en økning i frekvensen til lyden som sendes ut av piezodynamikken, eller til dens reduksjon, eller til det faktum at multivibratoren sluttet å generere.
Et program for å beregne frekvens, periode og tidskonstanter, driftssyklus av pulser hentet fra en multivibrator:

Hvis programmet ikke fungerer, kopier html-koden til notisblokk og lagre den i html-format.
Hvis du bruker nettleseren Internet Explorer og den blokkerer programmet, må du tillate det blokkerte innholdet.

js deaktivert

Andre multivibratorer: