Clignotant LED - multivibrateur. Comment fonctionne un circuit multivibrateur ?Circuit multivibrateur asymétrique

Un multivibrateur (du latin j'oscille beaucoup) est un dispositif non linéaire qui convertit une tension d'alimentation constante en énergie d'impulsions presque rectangulaires. Le multivibrateur est basé sur un amplificateur à rétroaction positive.

Il existe des multivibrateurs auto-oscillants et en veille. Considérons le premier type.

En figue. La figure 1 montre un circuit généralisé d'un amplificateur avec rétroaction.

Le circuit contient un amplificateur avec un coefficient de gain complexe k = Ke-ik, un circuit OOS avec un coefficient de transmission m et un circuit PIC avec un coefficient de transmission complexe B = e-i. De la théorie des générateurs, on sait que pour que des oscillations se produisent à n'importe quelle fréquence, il est nécessaire que la condition Bk>1 y soit satisfaite. Un signal périodique pulsé contient un ensemble de fréquences qui forment un spectre de raies (voir cours 1). Que. Pour générer des impulsions, il est nécessaire de remplir la condition Bk>1 non pas à une fréquence, mais sur une large bande de fréquences. De plus, plus l'impulsion est courte et avec des fronts plus courts, le signal doit être obtenu, pour une bande de fréquences plus large, il est nécessaire de remplir la condition Bk>1. La condition ci-dessus se décompose en deux :

condition d'équilibre d'amplitude - le module de la transmission globale du générateur doit dépasser 1 dans une large plage de fréquences - K>1 ;

condition d'équilibre de phase - le déphasage total des oscillations dans un circuit fermé du générateur dans la même plage de fréquences doit être un multiple de 2 - k + = 2n.

Qualitativement, le processus d'augmentation soudaine de la tension se déroule comme suit. Supposons qu'à un moment donné, en raison de fluctuations, la tension à l'entrée du générateur augmente d'une petite valeur u. Une fois les deux conditions de génération remplies, un incrément de tension apparaîtra à la sortie de l'appareil : uout = Vkuin >uin, qui est transmis à l'entrée en phase avec l'uin initial. En conséquence, cette augmentation entraînera une nouvelle augmentation de la tension de sortie. Un processus de croissance de tension semblable à une avalanche se produit sur une large plage de fréquences.

La tâche de construction d'un circuit générateur d'impulsions pratique se résume à alimenter une partie du signal de sortie avec une différence de phase =2 à l'entrée d'un amplificateur à large bande. Étant donné qu'un amplificateur résistif décale la phase de la tension d'entrée de 1 800, l'utilisation de deux amplificateurs connectés en série peut satisfaire la condition d'équilibre de phase. La condition d’équilibre d’amplitude ressemblera à ceci dans ce cas :

L'un des schémas possibles mettant en œuvre cette méthode est illustré à la figure 2. Il s'agit d'un circuit d'un multivibrateur auto-oscillant avec des connexions collecteur-base. Le circuit utilise deux étages d'amplification. La sortie d'un amplificateur est reliée à l'entrée du second par le condensateur C1, et la sortie de ce dernier est reliée à l'entrée du premier par le condensateur C2.

Nous examinerons qualitativement le fonctionnement du multivibrateur à l'aide de chronogrammes de tension (schémas) illustrés à la Fig. 3.

Laissez le multivibrateur basculer au temps t=t1. Le transistor VT1 est en mode saturation et VT2 est en mode coupure. A partir de ce moment, les processus de recharge des condensateurs C1 et C2 commencent. Jusqu'au moment t1, le condensateur C2 était complètement déchargé et C1 était chargé à la tension d'alimentation Ep (la polarité des condensateurs chargés est indiquée sur la figure 2). Après avoir déverrouillé VT1, il commence la charge à partir de la source Ep via la résistance Rk2 et la base du transistor déverrouillé VT1. Le condensateur est chargé presque jusqu'à la tension d'alimentation Ep avec une constante de charge

zar2 = С2Rк2

Puisque C2 est connecté en parallèle à VT2 via VT1 ouvert, le taux de sa charge détermine le taux de variation de la tension de sortie Uout2.. En supposant que le processus de charge est terminé lorsque Uout2 = 0,9 Up, il est facile d'obtenir la durée

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

Simultanément à la charge de C2 (à partir de l'instant t1), le condensateur C1 est rechargé. Sa tension négative appliquée à la base de VT2 maintient l'état bloqué de ce transistor. Le condensateur C1 est rechargé à travers le circuit : Ep, résistance Rb2, C1, E-K du transistor ouvert VT1. cas avec constante de temps

razr1 = C1Rb2

Puisque Rb >>Rk, alors chargez<<разр. Следовательно, С2 успевает зарядиться до Еп пока VT2 еще закрыт. Процесс перезарядки С1 заканчивается в момент времени t5, когда UC1=0 и начинает открываться VT2 (для простоты считаем, что VT2 открывается при Uбє=0). Можно показать, что длительность перезаряда С1 равна:

t3-t1 = 0,7C1Rb2

A l'instant t3, le courant collecteur VT2 apparaît, la tension Uke2 chute, ce qui entraîne la fermeture de VT1 et, par conséquent, une augmentation de Uke1. Cette tension incrémentale est transmise via C1 à la base de VT2, ce qui entraîne une ouverture supplémentaire de VT2. Les transistors passent en mode actif, un processus semblable à une avalanche se produit, à la suite duquel le multivibrateur passe dans un autre état quasi-stationnaire : VT1 est fermé, VT2 est ouvert. La durée de retournement du multivibrateur est bien inférieure à celle de tous les autres processus transitoires et peut être considérée comme égale à zéro.

A partir du moment t3, les processus dans le multivibrateur se dérouleront de la même manière que ceux décrits, il suffit d'échanger les indices des éléments du circuit.

Ainsi, la durée du front d'impulsion est déterminée par les processus de charge du condensateur de couplage et est numériquement égale à :

La durée pendant laquelle le multivibrateur est dans un état quasi-stable (durée d'impulsion et de pause) est déterminée par le processus de décharge du condensateur de couplage à travers la résistance de base et est numériquement égale à :

Avec un circuit multivibrateur symétrique (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C), la durée d'impulsion est égale à la durée de pause, et la période de répétition des impulsions est égale à :

T = u + n = 1,4CRb

Lors de la comparaison des durées d'impulsion et de front, il faut tenir compte du fait que Rb/Rk = h21e/s (h21e pour les transistors modernes est de 100 et s2). Par conséquent, le temps de montée est toujours inférieur à la durée de l'impulsion.

La fréquence de la tension de sortie d'un multivibrateur symétrique ne dépend pas de la tension d'alimentation et est déterminée uniquement par les paramètres du circuit :

Pour modifier la durée des impulsions et leur période de répétition, il est nécessaire de faire varier les valeurs de Rb et C. Mais les possibilités sont ici limitées : les limites de variation de Rb sont limitées plus largement par la nécessité de maintenir un transistor ouvert, du côté le plus petit par saturation peu profonde. Il est difficile de modifier en douceur la valeur de C, même dans de petites limites.

Pour trouver une issue à la difficulté, tournons-nous vers la période t3-t1 de la Fig. 2. Sur la figure, on peut voir que l'intervalle de temps spécifié et, par conséquent, la durée de l'impulsion peuvent être ajustés en modifiant la pente de décharge directe du condensateur. Ceci peut être réalisé en connectant les résistances de base non pas à la source d'alimentation, mais à une source de tension supplémentaire ECM (voir Fig. 4). Ensuite, le condensateur a tendance à se recharger non pas à Ep, mais à Ecm, et la pente de l'exponentielle changera avec un changement d'Ecm.

Les impulsions générées par les circuits considérés ont un temps de montée long. Dans certains cas, cette valeur devient inacceptable. Pour raccourcir f, des condensateurs de coupure sont introduits dans le circuit, comme le montre la figure 5. Le condensateur C2 est chargé dans ce circuit non pas via Rz, mais via Rd. La diode VD2, tout en restant fermée, « coupe » la tension sur C2 de la sortie et la tension sur le collecteur augmente presque simultanément à la fermeture du transistor.

Dans les multivibrateurs, un amplificateur opérationnel peut être utilisé comme élément actif. Un multivibrateur auto-oscillant basé sur un ampli-op est illustré à la Fig. 6.

L'ampli-op est couvert par deux circuits OS : positif

et négatif

Xc/(Xc+R) = 1/(1+wRC).

Laissez le générateur être allumé au temps t0. À l'entrée inverseuse, la tension est nulle, à l'entrée non inverseuse, elle est également probablement positive ou négative. Pour être précis, prenons le positif. Grâce au PIC, la tension maximale possible sera établie à la sortie - Uout m. Le temps de stabilisation de cette tension de sortie est déterminé par les propriétés de fréquence de l'ampli-op et peut être réglé sur zéro. A partir de l'instant t0, le condensateur C sera chargé avec une constante de temps =RC. Jusqu'au temps t1 Ud = U+ - U- >0, et la sortie de l'ampli-op maintient un Uoutm positif. A t=t1, lorsque Ud = U+ - U- = 0, la tension de sortie de l'amplificateur changera de polarité en - Uout m. Après l'instant t1, la capacité C se recharge, tendant vers le niveau - Uout m. Jusqu'à l'instant t2 Ud = U+ - U-< 0, что обеспечивает квазиравновесное состояние системы, но уже с отрицательным выходным напряжением. Т.о. изменение знака Uвых происходит в моменты уравнивания входных напряжений на двух входах ОУ. Длительность квазиравновесного состояния системы определяется постоянной времени =RC, и период следования импульсов будет равен:

Т=2RCln(1+2R2/R1).

Le multivibrateur représenté sur la figure 6 est appelé symétrique, car les temps des tensions de sortie positives et négatives sont égaux.

Pour obtenir un multivibrateur asymétrique, la résistance de l'OOS doit être remplacée par un circuit, comme le montre la Fig. 7. Différentes durées d'impulsions positives et négatives sont assurées par différentes constantes de temps de recharge des conteneurs :

R"C, - = R"C.

Un multivibrateur ampli-op peut être facilement converti en multivibrateur one-shot ou en veille. Tout d'abord, dans le circuit OOS, en parallèle avec C, nous connectons la diode VD1, comme le montre la Fig. 8. Grâce à la diode, le circuit a un état stable lorsque la tension de sortie est négative. En effet, parce que Uout = - Uout m, alors la diode est ouverte et la tension à l'entrée inverseuse est approximativement nulle. Alors que la tension à l'entrée non inverseuse est

U+ =- Uout m R2/(R1+R2)

et l'état stable du circuit est maintenu. Pour générer une impulsion, un circuit de déclenchement composé des diodes VD2, C1 et R3 doit être ajouté au circuit. La diode VD2 est maintenue dans un état fermé et ne peut être ouverte que par une impulsion d'entrée positive arrivant sur l'entrée à l'instant t0. Lorsque la diode s'ouvre, le signe change et le circuit passe dans un état avec une tension positive en sortie. Uout = Uout m. Après cela, le condensateur C1 commence à se charger avec une constante de temps = RC. A l'instant t1, les tensions d'entrée sont comparées. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) et =0. Au moment suivant, le signal différentiel devient négatif et le circuit revient à un état stable. Les diagrammes sont présentés dans la Fig. 9.

Des circuits de multivibrateurs en attente utilisant des éléments discrets et logiques sont utilisés.

Le circuit du multivibrateur en question est similaire à celui évoqué précédemment.

MULTIVIBRATEUR

Multivibrateur. Je suis sûr que de nombreuses personnes ont commencé leurs activités de radioamateur avec ce programme.C'était aussi mon premier schéma - un morceau de contreplaqué, des trous percés de clous, les fils des pièces étaient torsadés avec du fil en l'absence de fer à souder.Et tout a très bien fonctionné !

Les LED sont utilisées comme charge. Lorsque le multivibrateur fonctionne, les LED s'allument.

L'assemblage nécessite un minimum de pièces. Voici la liste :

- Résistances 500 Ohm - 2 pièces
- Résistances 10 kOhm - 2 pièces
- Condensateur électrolytique 1 uF pour 16 volts - 2 pièces
- Transistor KT972A - 2 pièces (KT815 ou KT817 fonctionneront également), KT315 est également possible, si le courant ne dépasse pas 25mA.
- LED - 2 pièces au choix
- Alimentation de 4,5 à 15 volts.

La figure montre une LED dans chaque canal, mais plusieurs peuvent être connectées en parallèle. Ou en série (une chaîne de 5 pièces), mais alors l'alimentation n'est pas inférieure à 15 volts.

Les transistors KT972A sont des transistors composites, c'est-à-dire que leur boîtier contient deux transistors, ils sont très sensibles et peuvent supporter un courant important sans dissipateur thermique.

Pour réaliser des expériences, vous n’avez pas besoin de réaliser un circuit imprimé, vous pouvez tout assembler à l’aide d’une installation en saillie. Soudez comme indiqué sur les images.

Les dessins sont spécialement réalisés sous différents angles et vous pouvez examiner en détail tous les détails de l'installation.

Un multivibrateur à transistors est un générateur d'ondes carrées. Ci-dessous sur la photo se trouve l'un des oscillogrammes d'un multivibrateur symétrique.

Un multivibrateur symétrique génère des impulsions rectangulaires avec un rapport cyclique de deux. Vous pouvez en savoir plus sur le rapport cyclique dans l'article générateur de fréquence. Nous utiliserons le principe de fonctionnement d'un multivibrateur symétrique pour allumer alternativement les LED.

Le dispositif comprend :

– deux KT315B (peut être avec n'importe quelle autre lettre)

– deux condensateurs d'une capacité de 10 microFarads

– quatre, deux de 300 Ohm chacun et deux de 27 KiloOhm chacun

– deux LED chinoises 3 Volts

Voici à quoi ressemble l'appareil sur une maquette :

Et voici comment cela fonctionne :

Pour modifier la durée de clignotement des LED, vous pouvez modifier les valeurs des condensateurs C1 et C2, ou des résistances R2 et R3.

Il existe également d'autres types de multivibrateurs. Vous pouvez en savoir plus à leur sujet. Il décrit également le principe de fonctionnement d'un multivibrateur symétrique.

Si vous êtes trop paresseux pour assembler un tel appareil, vous pouvez en acheter un tout fait ;-) J'ai même trouvé un appareil tout fait sur Alika. Vous pouvez le consulter ce lien.

Voici une vidéo qui décrit en détail le fonctionnement d'un multivibrateur :

Le multivibrateur est peut-être l'appareil le plus populaire parmi les radioamateurs débutants. Et récemment, j'ai dû en monter un à la demande d'une seule personne. Même si cela ne m’intéresse plus, je n’étais toujours pas paresseux et j’ai compilé le produit dans un article destiné aux débutants. C'est bien quand un matériau contient toutes les informations pour l'assemblage. une chose très simple et utile qui ne nécessite pas de débogage et permet d'étudier visuellement les principes de fonctionnement des transistors, résistances, condensateurs et LED. Et aussi, si l'appareil ne fonctionne pas, essayez-vous comme régulateur-débogueur. Le système n’est pas nouveau, il est construit selon un principe standard et les pièces peuvent être trouvées n’importe où. Ils sont très courants.

Schème

Maintenant, de quoi avons-nous besoin en radioéléments pour l'assemblage :

2 résistances 1 kOhm
2 résistances 33 kOhm
2 condensateurs 4,7 uF à 16 volts
2 transistors KT315 avec n'importe quelles lettres
2 LED pour 3-5 volts
1 alimentation couronne 9 volts

Si vous ne trouvez pas les pièces dont vous avez besoin, ne vous inquiétez pas. Ce circuit n'est pas critique pour les valeurs nominales. Il suffit de fixer des valeurs approximatives, cela n'affectera pas l'ensemble du travail. Cela n'affecte que la luminosité et la fréquence de clignotement des LED. Le temps de clignotement dépend directement de la capacité des condensateurs. Les transistors peuvent être installés dans des structures n-p-n similaires de faible puissance. Nous fabriquons un circuit imprimé. La taille d'un morceau de textolite est de 40 sur 40 mm, vous pouvez le prendre avec une réserve.

Format de fichier imprimable. poser6 télécharger. Afin de commettre le moins d'erreurs possible lors de l'installation, j'ai appliqué des désignations de position au textolite. Cela permet d'éviter toute confusion lors de l'assemblage et ajoute de la beauté à l'aspect général. Voici à quoi ressemble le circuit imprimé fini, gravé et percé :

Nous installons les pièces conformément au schéma, c'est très important ! L'essentiel est de ne pas confondre le brochage des transistors et des LED. La soudure doit également faire l’objet d’une attention particulière.

Au début, ce n’est peut-être pas aussi élégant qu’un modèle industriel, mais ce n’est pas nécessaire. L'essentiel est d'assurer un bon contact de l'élément radio avec le conducteur imprimé. Pour ce faire, il faut étamer les pièces avant de les souder. Une fois les composants installés et soudés, nous vérifions tout à nouveau et essuyons la colophane de la carte avec de l'alcool. Le produit fini devrait ressembler à ceci :

Si tout a été fait correctement, lors de la mise sous tension, le multivibrateur commence à clignoter. Vous choisissez vous-même la couleur des LED. Pour plus de clarté, je suggère de regarder la vidéo.

Vidéo multivibrateur

La consommation électrique de nos « feux clignotants » n’est que de 7,3 mA. Cela permet à cette instance d'être alimentée à partir de " couronnes"pour un assez long moment. En général, tout est sans problème et instructif, et surtout, extrêmement simple ! Je vous souhaite bonne chance et succès dans vos efforts! Préparé par Daniel Goryachev ( Alex1).

Discutez de l'article MULTIVIBRATEUR SYMÉTRIQUE POUR LEDS

Dans cet article nous parlerons du multivibrateur, de son fonctionnement, de la façon de connecter une charge au multivibrateur et du calcul d'un multivibrateur symétrique à transistor.

Multivibrateur est un simple générateur d'impulsions rectangulaires qui fonctionne en mode auto-oscillateur. Pour le faire fonctionner, vous n’avez besoin que d’une alimentation provenant d’une batterie ou d’une autre source d’alimentation. Considérons le multivibrateur symétrique le plus simple utilisant des transistors. Son schéma est représenté sur la figure. Le multivibrateur peut être plus compliqué en fonction des fonctions nécessaires exécutées, mais tous les éléments présentés sur la figure sont obligatoires, sans eux le multivibrateur ne fonctionnera pas.

Le fonctionnement d'un multivibrateur symétrique est basé sur les processus de charge-décharge de condensateurs qui, avec les résistances, forment des circuits RC.

J'ai écrit plus tôt sur le fonctionnement des circuits RC dans mon article Condensateur, que vous pouvez lire sur mon site Web. Sur Internet, si vous trouvez des informations sur un multivibrateur symétrique, elles sont présentées brièvement et de manière inintelligible. Cette circonstance ne permet pas aux radioamateurs novices de comprendre quoi que ce soit, mais aide seulement les ingénieurs électroniciens expérimentés à se souvenir de quelque chose. A la demande d'un des visiteurs de mon site, j'ai décidé de supprimer cette lacune.

Comment fonctionne un multivibrateur ?

Au moment initial de l'alimentation, les condensateurs C1 et C2 sont déchargés, leur résistance au courant est donc faible. La faible résistance des condensateurs conduit à l’ouverture « rapide » des transistors provoquée par la circulation du courant :

— VT2 le long du trajet (indiqué en rouge) : « + alimentation > résistance R1 > faible résistance de C1 déchargé > jonction base-émetteur VT2 > — alimentation » ;

— VT1 le long du chemin (indiqué en bleu) : "+ alimentation > résistance R4 > faible résistance de C2 déchargé > jonction base-émetteur VT1 > — alimentation."

C'est le mode de fonctionnement « instationnaire » du multivibrateur. Cela dure très peu de temps, déterminé uniquement par la vitesse des transistors. Et il n’existe pas deux transistors dont les paramètres sont absolument identiques. Quel que soit le transistor qui s’ouvre le plus rapidement, il restera ouvert : le « gagnant ». Supposons que dans notre diagramme, il s'agisse de VT2. Ensuite, grâce à la faible résistance du condensateur déchargé C2 et à la faible résistance de la jonction collecteur-émetteur VT2, la base du transistor VT1 sera court-circuitée vers l'émetteur VT1. En conséquence, le transistor VT1 sera forcé de se fermer - "devenu vaincu".

Puisque le transistor VT1 est fermé, une charge « rapide » du condensateur C1 se produit le long du chemin : « + alimentation > résistance R1 > faible résistance du C1 déchargé > jonction base-émetteur VT2 > — alimentation ». Cette charge se produit presque jusqu'à la tension de l'alimentation.

Dans le même temps, le condensateur C2 est chargé avec un courant de polarité inversée le long du trajet : "+ alimentation > résistance R3 > faible résistance du C2 déchargé > jonction collecteur-émetteur VT2 > — source d'alimentation." La durée de charge est déterminée par les valeurs R3 et C2. Ils déterminent l'heure à laquelle VT1 est à l'état fermé.

Lorsque le condensateur C2 est chargé à une tension approximativement égale à la tension de 0,7-1,0 volts, sa résistance augmentera et le transistor VT1 s'ouvrira avec la tension appliquée le long du chemin : « + alimentation > résistance R3 > jonction base-émetteur VT1 > - source de courant." Dans ce cas, la tension du condensateur chargé C1, à travers la jonction collecteur ouvert-émetteur VT1, sera appliquée à la jonction émetteur-base du transistor VT2 avec polarité inversée. En conséquence, VT2 se fermera et le courant qui traversait auparavant la jonction collecteur ouvert-émetteur VT2 circulera à travers le circuit : « + alimentation > résistance R4 > faible résistance C2 > jonction base-émetteur VT1 > — alimentation. » Ce circuit rechargera rapidement le condensateur C2. A partir de ce moment, le mode d'auto-génération « en régime permanent » commence.

Fonctionnement d'un multivibrateur symétrique en mode génération « stationnaire »

Le premier demi-cycle de fonctionnement (oscillation) du multivibrateur commence.

Lorsque le transistor VT1 est ouvert et VT2 est fermé, comme je viens de l'écrire, le condensateur C2 est rapidement rechargé (d'une tension de 0,7...1,0 volts d'une polarité, à la tension de la source d'alimentation de polarité opposée) le long du circuit : "+ alimentation > résistance R4 > faible résistance C2 > jonction base-émetteur VT1 > - alimentation." De plus, le condensateur C1 se recharge lentement (de la tension d'alimentation d'une polarité à une tension de 0,7...1,0 volts de polarité opposée) le long du circuit : « + alimentation > résistance R2 > plaque droite C1 > gauche plaque C1 > jonction collecteur-émetteur du transistor VT1 > - - source d'alimentation.

Lorsque, suite à la recharge de C1, la tension à la base de VT2 atteint une valeur de +0,6 volts par rapport à l'émetteur de VT2, le transistor s'ouvrira. Par conséquent, la tension du condensateur chargé C2, à travers la jonction collecteur ouvert-émetteur VT2, sera appliquée à la jonction émetteur-base du transistor VT1 avec polarité inversée. VT1 va se fermer.

Le deuxième demi-cycle de fonctionnement (oscillation) du multivibrateur commence.

Lorsque le transistor VT2 est ouvert et VT1 est fermé, le condensateur C1 se recharge rapidement (d'une tension de 0,7...1,0 volts d'une polarité, à la tension de la source d'alimentation de polarité opposée) le long du circuit : « + alimentation > résistance R1 > faible résistance C1 > jonction base-émetteur VT2 > - alimentation. De plus, le condensateur C2 se recharge lentement (de la tension de la source d'alimentation d'une polarité à une tension de 0,7...1,0 volts de polarité opposée) le long du circuit : « plaque droite de C2 > jonction collecteur-émetteur de transistor VT2 > - alimentation > + source d'alimentation > résistance R3 > plaque gauche C2". Lorsque la tension à la base de VT1 atteint +0,6 volts par rapport à l'émetteur de VT1, le transistor s'ouvrira. Par conséquent, la tension du condensateur chargé C1, à travers la jonction collecteur ouvert-émetteur VT1, sera appliquée à la jonction émetteur-base du transistor VT2 avec polarité inversée. VT2 se fermera. À ce stade, le deuxième demi-cycle de l’oscillation du multivibrateur se termine et le premier demi-cycle recommence.

Le processus est répété jusqu'à ce que le multivibrateur soit déconnecté de la source d'alimentation.

Méthodes de connexion d'une charge à un multivibrateur symétrique

Des impulsions rectangulaires sont supprimées de deux points d'un multivibrateur symétrique– des collecteurs de transistors. Lorsqu'il y a un potentiel « élevé » sur un collecteur, alors il y a un potentiel « faible » sur l'autre collecteur (il est absent), et vice versa - lorsqu'il y a un potentiel « faible » sur une sortie, alors il y a un « fort » potentiel d’autre part. Ceci est clairement montré dans le graphique temporel ci-dessous.

La charge du multivibrateur doit être connectée en parallèle avec l'une des résistances du collecteur, mais en aucun cas en parallèle avec la jonction du transistor collecteur-émetteur. Vous ne pouvez pas contourner le transistor avec une charge. Si cette condition n'est pas remplie, alors au minimum la durée des impulsions changera et au maximum le multivibrateur ne fonctionnera pas. La figure ci-dessous montre comment connecter correctement la charge et comment ne pas le faire.

Pour que la charge n'affecte pas le multivibrateur lui-même, celui-ci doit avoir une résistance d'entrée suffisante. A cet effet, des étages à transistors tampons sont généralement utilisés.

L'exemple montre connexion d'une tête dynamique basse impédance à un multivibrateur. Une résistance supplémentaire augmente la résistance d'entrée de l'étage tampon et élimine ainsi l'influence de l'étage tampon sur le transistor multivibrateur. Sa valeur ne doit pas être inférieure à 10 fois la valeur de la résistance du collecteur. La connexion de deux transistors dans un circuit « transistor composite » augmente considérablement le courant de sortie. Dans ce cas, il est correct de connecter le circuit base-émetteur de l'étage tampon en parallèle avec la résistance collecteur du multivibrateur, et non en parallèle avec la jonction collecteur-émetteur du transistor multivibrateur.

Pour connecter une tête dynamique haute impédance à un multivibrateur un étage tampon n’est pas nécessaire. La tête est connectée à la place de l'une des résistances du collecteur. La seule condition à respecter est que le courant circulant dans la tête dynamique ne dépasse pas le courant de collecteur maximum du transistor.

Si vous souhaitez connecter des LED ordinaires au multivibrateur– pour faire un « feu clignotant », alors les cascades tampons ne sont pas nécessaires pour cela. Ils peuvent être connectés en série avec des résistances de collecteur. Cela est dû au fait que le courant de la LED est faible et que la chute de tension à ses bornes pendant le fonctionnement ne dépasse pas un volt. Ils n’ont donc aucun effet sur le fonctionnement du multivibrateur. Certes, cela ne s'applique pas aux LED très lumineuses, pour lesquelles le courant de fonctionnement est plus élevé et la chute de tension peut aller de 3,5 à 10 volts. Mais dans ce cas, il existe une solution : augmenter la tension d'alimentation et utiliser des transistors à haute puissance, fournissant un courant de collecteur suffisant.

Veuillez noter que les condensateurs à oxyde (électrolytiques) sont connectés avec leurs positifs aux collecteurs des transistors. Cela est dû au fait que sur les bases des transistors bipolaires, la tension ne dépasse pas 0,7 volt par rapport à l'émetteur, et dans notre cas, les émetteurs sont le moins de l'alimentation. Mais au niveau des collecteurs des transistors, la tension passe presque de zéro à la tension de la source d'alimentation. Les condensateurs à oxyde ne sont pas capables de remplir leur fonction lorsqu'ils sont connectés avec une polarité inversée. Naturellement, si vous utilisez des transistors de structure différente (pas de structure N-P-N, mais P-N-P), alors en plus de changer la polarité de la source d'alimentation, vous devez allumer les LED avec les cathodes « vers le haut dans le circuit » et les condensateurs avec les plus aux bases des transistors.

Voyons cela maintenant Quels paramètres des éléments du multivibrateur déterminent les courants de sortie et la fréquence de génération du multivibrateur ?

Qu'affectent les valeurs des résistances du collecteur ? J'ai vu dans certains articles Internet médiocres que les valeurs des résistances du collecteur n'affectent pas de manière significative la fréquence du multivibrateur. Tout cela n’a aucun sens ! Si le multivibrateur est correctement calculé, un écart des valeurs de ces résistances de plus de cinq fois par rapport à la valeur calculée ne modifiera pas la fréquence du multivibrateur. L'essentiel est que leur résistance soit inférieure à celle des résistances de base, car les résistances de collecteur assurent une charge rapide des condensateurs. Mais d'un autre côté, les valeurs des résistances du collecteur sont les principales pour calculer la consommation électrique de la source d'alimentation, dont la valeur ne doit pas dépasser la puissance des transistors. Si vous le regardez, s'ils sont correctement connectés, ils n'ont même pas d'effet direct sur la puissance de sortie du multivibrateur. Mais la durée entre les commutations (fréquence du multivibrateur) est déterminée par la recharge « lente » des condensateurs. Le temps de recharge est déterminé par les valeurs nominales des circuits RC - résistances de base et condensateurs (R2C1 et R3C2).

Un multivibrateur, bien qu'il soit appelé symétrique, cela fait uniquement référence aux circuits de sa construction, et il peut produire des impulsions de sortie symétriques et asymétriques en durée. La durée d'impulsion (niveau haut) sur le collecteur VT1 est déterminée par les valeurs R3 et C2, et la durée d'impulsion (niveau haut) sur le collecteur VT2 est déterminée par les valeurs R2 et C1.

La durée de recharge des condensateurs est déterminée par une formule simple, où Tau– durée d'impulsion en secondes, R.– résistance résistance en Ohms, AVEC– capacité du condensateur en Farads :

Ainsi, si vous n’avez pas déjà oublié ce qui a été écrit dans cet article quelques paragraphes plus tôt :

S'il y a égalité R2=R3 Et C1=C2, aux sorties du multivibrateur, il y aura un "méandre" - des impulsions rectangulaires d'une durée égale aux pauses entre les impulsions, que vous voyez sur la figure.

La période complète d'oscillation du multivibrateur est Tégal à la somme des durées d'impulsion et de pause :

Fréquence d'oscillation F(Hz) lié à la période T(sec) à travers le rapport :

En règle générale, s'il existe des calculs de circuits radio sur Internet, ils sont maigres. C'est pourquoi Calculons les éléments d'un multivibrateur symétrique à l'aide de l'exemple .

Comme pour tout étage de transistor, le calcul doit être effectué depuis la fin : la sortie. Et en sortie nous avons un étage tampon, puis il y a des résistances de collecteur. Les résistances de collecteur R1 et R4 remplissent la fonction de chargement des transistors. Les résistances du collecteur n'ont aucun effet sur la fréquence de génération. Ils sont calculés en fonction des paramètres des transistors sélectionnés. Ainsi, nous calculons d'abord les résistances du collecteur, puis les résistances de base, puis les condensateurs, et enfin l'étage tampon.

Procédure et exemple de calcul d'un multivibrateur symétrique à transistor

Donnée initiale:

Tension d'alimentation Ui.p. = 12 V.

Fréquence multivibrateur requise F = 0,2 Hz (T = 5 secondes), et la durée de l'impulsion est égale à 1 (une seconde.

Une ampoule à incandescence de voiture est utilisée comme charge. 12 volts, 15 watts.

Comme vous l'avez deviné, nous calculerons une « lumière clignotante » qui clignotera une fois toutes les cinq secondes et la durée de la lueur sera de 1 seconde.

Sélection de transistors pour le multivibrateur. Par exemple, nous avons les transistors les plus courants à l'époque soviétique KT315G.

Pour eux: Pmax = 150 mW ; Imax=150 mA ; h21>50.

Les transistors pour l'étage tampon sont sélectionnés en fonction du courant de charge.

Afin de ne pas représenter le schéma deux fois, j'ai déjà signé les valeurs des éléments sur le schéma. Leur calcul est indiqué plus loin dans la Décision.

Solution:

1. Tout d'abord, vous devez comprendre que faire fonctionner un transistor à des courants élevés en mode commutation est plus sûr pour le transistor lui-même que de fonctionner en mode amplification. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de calculer la puissance pour l'état de transition aux moments de passage d'un signal alternatif à travers le point de fonctionnement "B" du mode statique du transistor - le passage de l'état ouvert à l'état fermé et retour . Pour les circuits d'impulsions construits sur des transistors bipolaires, la puissance est généralement calculée pour les transistors à l'état ouvert.

Tout d'abord, nous déterminons la dissipation de puissance maximale des transistors, qui doit être inférieure de 20 % (facteur 0,8) à la puissance maximale du transistor indiquée dans l'ouvrage de référence. Mais pourquoi devons-nous enfoncer le multivibrateur dans le cadre rigide des courants élevés ? Et même avec une puissance accrue, la consommation d'énergie de la source d'alimentation sera importante, mais il y aura peu d'avantages. Par conséquent, après avoir déterminé la dissipation de puissance maximale des transistors, nous la réduirons de 3 fois. Une réduction supplémentaire de la dissipation de puissance n'est pas souhaitable car le fonctionnement d'un multivibrateur basé sur des transistors bipolaires en mode faible courant est un phénomène « instable ». Si la source d'alimentation n'est pas utilisée uniquement pour le multivibrateur, ou si elle n'est pas entièrement stable, la fréquence du multivibrateur « flottera » également.

On détermine la puissance dissipée maximale : Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

On détermine la puissance nominale dissipée : Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW

2. Déterminez le courant du collecteur à l'état ouvert : Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA

Prenons-le comme courant maximum du collecteur.

3. Trouvons la valeur de la résistance et de la puissance de la charge du collecteur : Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm

Nous sélectionnons dans la plage nominale existante des résistances aussi proches que possible de 3,6 kOhm. La série nominale de résistances a une valeur nominale de 3,6 kOhm, on calcule donc d'abord la valeur des résistances collectrices R1 et R4 du multivibrateur : Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

La puissance des résistances de collecteur R1 et R4 est égale à la puissance dissipée nominale des transistors Pras.nom. = 40 mW. Nous utilisons des résistances d'une puissance supérieure au Pras.nom spécifié. - tapez MLT-0.125.

4. Passons au calcul des résistances de base R2 et R3. Leur valeur est déterminée en fonction du gain des transistors h21. Dans le même temps, pour un fonctionnement fiable du multivibrateur, la valeur de la résistance doit être comprise dans la plage : 5 fois supérieure à la résistance des résistances du collecteur et inférieure au produit Rк * h21. Dans notre cas Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm et Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Ainsi, les valeurs de résistance Rb (R2 et R3) peuvent être comprises entre 18 et 180 kOhm. On sélectionne d'abord la valeur moyenne = 100 kOhm. Mais ce n'est pas définitif, puisqu'il faut fournir la fréquence requise du multivibrateur, et comme je l'ai écrit plus tôt, la fréquence du multivibrateur dépend directement des résistances de base R2 et R3, ainsi que de la capacité des condensateurs.

5. Calculez les capacités des condensateurs C1 et C2 et, si nécessaire, recalculez les valeurs de R2 et R3.

Les valeurs de la capacité du condensateur C1 et de la résistance R2 déterminent la durée de l'impulsion de sortie sur le collecteur VT2. C'est lors de cette impulsion que notre ampoule doit s'allumer. Et dans cette condition, la durée de l'impulsion était réglée sur 1 seconde.

Déterminons la capacité du condensateur : C1 = 1 sec / 100 kOhm = 10 µF

Un condensateur d'une capacité de 10 μF est inclus dans la plage nominale, cela nous convient donc.

Les valeurs de la capacité du condensateur C2 et de la résistance R3 déterminent la durée de l'impulsion de sortie sur le collecteur VT1. C'est pendant cette impulsion qu'il y a une « pause » sur le collecteur VT2 et notre ampoule ne doit pas s'allumer. Et dans la condition, une période complète de 5 secondes avec une durée d'impulsion de 1 seconde a été spécifiée. La durée de la pause est donc de 5 secondes – 1 seconde = 4 secondes.

Après avoir transformé la formule de durée de recharge, nous Déterminons la capacité du condensateur : C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 µF

Un condensateur d'une capacité de 40 µF n'est pas inclus dans la plage nominale, il ne nous convient donc pas, et nous prendrons le condensateur d'une capacité de 47 µF qui s'en rapproche le plus possible. Mais comme vous l'avez compris, le temps de « pause » changera également. Pour éviter que cela ne se produise, nous Recalculons la résistance de la résistance R3 en fonction de la durée de la pause et de la capacité du condensateur C2 : R3 = 4 secondes / 47 µF = 85 kOhm

Selon la série nominale, la valeur la plus proche de la résistance est de 82 kOhm.

Ainsi, nous avons obtenu les valeurs des éléments du multivibrateur :

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

6. Calculer la valeur de la résistance R5 de l'étage tampon.

Pour éliminer l'influence sur le multivibrateur, la résistance de la résistance de limitation supplémentaire R5 est choisie pour être au moins 2 fois supérieure à la résistance de la résistance collectrice R4 (et dans certains cas plus). Sa résistance, ainsi que la résistance des jonctions émetteur-base VT3 et VT4, n'affecteront pas dans ce cas les paramètres du multivibrateur.

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

Selon la série nominale, la résistance la plus proche est de 7,5 kOhm.

Avec une valeur de résistance de R5 = 7,5 kOhm, le courant de commande de l'étage tampon sera égal à :

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

De plus, comme je l'ai écrit plus tôt, la charge nominale du collecteur des transistors du multivibrateur n'affecte pas sa fréquence, donc si vous n'avez pas une telle résistance, vous pouvez la remplacer par une autre valeur « proche » (5 ... 9 kOhm ). Il est préférable que ce soit dans le sens d'une diminution, afin qu'il n'y ait pas de chute du courant de commande dans l'étage tampon. Mais gardez à l'esprit que la résistance supplémentaire est une charge supplémentaire pour le transistor VT2 du multivibrateur, donc le courant circulant à travers cette résistance s'ajoute au courant de la résistance de collecteur R4 et constitue une charge pour le transistor VT2 : Itotal = Ik + Icontrôle. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

La charge totale sur le collecteur du transistor VT2 se situe dans les limites normales. S'il dépasse le courant maximum du collecteur spécifié dans l'ouvrage de référence et multiplié par un facteur de 0,8, augmentez la résistance R4 jusqu'à ce que le courant de charge soit suffisamment réduit, ou utilisez un transistor plus puissant.

7. Nous devons fournir du courant à l'ampoule In = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A

Mais le courant de commande de l'étage tampon est de 1,44 mA. Le courant du multivibrateur doit être augmenté d'une valeur égale au rapport :

Dans / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 fois.

Comment faire? Pour une amplification significative du courant de sortie utiliser des cascades de transistors construites selon le circuit « transistor composite ». Le premier transistor est généralement de faible puissance (nous utiliserons le KT361G), il a le gain le plus élevé et le second doit fournir un courant de charge suffisant (prenons le non moins courant KT814B). Puis leurs coefficients de transmission h21 sont multipliés. Ainsi, pour le transistor KT361G h21>50, et pour le transistor KT814B h21=40. Et le coefficient de transmission global de ces transistors connectés selon le circuit « transistor composite » : h21 = 50 * 40 = 2000. Ce chiffre est supérieur à 870, ces transistors sont donc largement suffisants pour contrôler une ampoule.

Eh bien voilà tout!