LED bljeskalica - multivibrator. Kako radi multivibratorski krug Asimetrični multivibratorski krug
Multivibrator (od lat. puno osciliram) je nelinearni uređaj koji konstantni napon napajanja pretvara u energiju gotovo pravokutnih impulsa. Multivibrator se temelji na pojačalu s pozitivnom povratnom spregom.
Postoje samooscilirajući i standby multivibratori. Razmotrimo prvu vrstu.
Na sl. Slika 1 prikazuje generalizirani sklop pojačala s povratnom spregom.
Sklop sadrži pojačalo s kompleksnim koeficijentom pojačanja k=Ke-ik, OOS sklop s koeficijentom prijenosa m i PIC sklop s kompleksnim koeficijentom prijenosa B=e-i. Iz teorije generatora je poznato da je za pojavu oscilacija na bilo kojoj frekvenciji potrebno da na njoj bude zadovoljen uvjet Bk>1. Impulsni periodički signal sadrži skup frekvencija koje tvore linijski spektar (vidi predavanje 1). Da. Za generiranje impulsa potrebno je ispuniti uvjet Bk>1 ne na jednoj frekvenciji, već u širokom frekvencijskom pojasu. Štoviše, što je impuls kraći i s kraćim rubovima potrebno je dobiti signal, za širi frekvencijski pojas potrebno je ispuniti uvjet Bk>1. Gore navedeni uvjet dijeli se na dva:
uvjet ravnoteže amplitude - modul ukupnog prijenosnog koeficijenta generatora mora biti veći od 1 u širokom frekvencijskom području - K>1;
uvjet ravnoteže faza - ukupni fazni pomak oscilacija u zatvorenom krugu generatora u istom frekvencijskom području mora biti višekratnik 2 - k + = 2n.
Kvalitativno, proces naglog povećanja napona događa se na sljedeći način. Pretpostavimo da se u nekom trenutku, kao rezultat fluktuacija, napon na ulazu generatora poveća za mali iznos u. Kao rezultat ispunjenja oba uvjeta generiranja, na izlazu uređaja pojavit će se porast napona: uout = Vkuin >uin, koji se na ulaz prenosi u fazi s početnim uin. Prema tome, ovo povećanje će dovesti do daljnjeg povećanja izlaznog napona. U širokom frekvencijskom području odvija se proces rasta napona poput lavine.
Zadatak konstruiranja praktičnog kruga generatora impulsa svodi se na dovođenje dijela izlaznog signala s faznom razlikom =2 na ulaz širokopojasnog pojačala. Budući da jedno otporničko pojačalo pomiče fazu ulaznog napona za 1800, upotrebom dva serijski spojena pojačala može se zadovoljiti uvjet ravnoteže faza. Uvjet ravnoteže amplitude će u ovom slučaju izgledati ovako:
Jedna od mogućih shema koja implementira ovu metodu prikazana je na sl. 2. Ovo je krug samooscilirajućeg multivibratora s vezama kolektor-baza. Krug koristi dva stupnja pojačanja. Izlaz jednog pojačala povezan je s ulazom drugog pomoću kondenzatora C1, a izlaz potonjeg s ulazom prvog pomoću kondenzatora C2.
Kvalitativno ćemo razmotriti rad multivibratora koristeći vremenske dijagrame napona (dijagrame) prikazane na sl. 3.
Neka se multivibrator prebaci u trenutku t=t1. Tranzistor VT1 je u režimu zasićenja, a VT2 je u režimu prekida. Od ovog trenutka počinju procesi ponovnog punjenja kondenzatora C1 i C2. Do trenutka t1 kondenzator C2 je bio potpuno ispražnjen, a C1 napunjen do napona napajanja Ep (polaritet napunjenih kondenzatora prikazan je na slici 2). Nakon otključavanja VT1, počinje se puniti iz izvora Ep kroz otpornik Rk2 i bazu otključanog tranzistora VT1. Kondenzator je nabijen gotovo do napona napajanja Ep s konstantom naboja
zar2 = S2Rk2
Budući da je C2 spojen paralelno s VT2 kroz otvoreni VT1, brzina njegovog punjenja određuje brzinu promjene izlaznog napona Uout2.. Pod pretpostavkom da je proces punjenja završen kada je Uout2 = 0,9 Up, lako je dobiti trajanje
t2-t1= S2Rk2ln102,3S2Rk2
Istovremeno s punjenjem C2 (počevši od trenutka t1), ponovno se puni kondenzator C1. Njegov negativni napon primijenjen na bazu VT2 održava isključeno stanje ovog tranzistora. Kondenzator C1 se ponovno puni kroz krug: Ep, otpornik Rb2, C1, E-K otvorenog tranzistora VT1. slučaj s vremenskom konstantom
razr1 = C1Rb2
Budući da je Rb >>Rk, onda naboj<<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
U trenutku t3 pojavljuje se struja kolektora VT2, napon Uke2 pada, što dovodi do zatvaranja VT1 i, prema tome, povećanja Uke1. Ovaj inkrementalni napon se prenosi kroz C1 do baze VT2, što za sobom povlači dodatno otvaranje VT2. Tranzistori se prebacuju u aktivni način rada, dolazi do procesa poput lavine, zbog čega multivibrator prelazi u drugo kvazistacionarno stanje: VT1 je zatvoren, VT2 je otvoren. Trajanje okretanja multivibratora puno je manje od svih ostalih prijelaznih procesa i može se smatrati jednakim nuli.
Od trenutka t3 procesi u multivibratoru odvijat će se slično opisanom, samo trebate zamijeniti indekse elemenata kruga.
Dakle, trajanje fronte impulsa određeno je procesima punjenja spojnog kondenzatora i numerički je jednako:
Trajanje multivibratora u kvazistabilnom stanju (trajanje impulsa i pauze) određeno je procesom pražnjenja sprežnog kondenzatora kroz otpornik baze i brojčano je jednako:
Kod simetričnog multivibratorskog kruga (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C) trajanje impulsa jednako je trajanju pauze, a period ponavljanja impulsa jednak je:
T = u + n = 1,4CRb
Pri usporedbi trajanja impulsa i fronta potrebno je uzeti u obzir da je Rb/Rk = h21e/s (h21e za moderne tranzistore iznosi 100, a s2). Posljedično, vrijeme porasta je uvijek kraće od trajanja impulsa.
Frekvencija izlaznog napona simetričnog multivibratora ne ovisi o naponu napajanja i određena je samo parametrima kruga:
Da biste promijenili trajanje impulsa i period njihovog ponavljanja, potrebno je mijenjati vrijednosti Rb i C. Ali mogućnosti su ovdje ograničene: granice promjene Rb ograničene su s veće strane potrebom za održavanjem otvoreni tranzistor, na manjoj strani plitkim zasićenjem. Teško je glatko promijeniti vrijednost C čak i unutar malih granica.
Kako bismo pronašli izlaz iz poteškoće, okrenimo se vremenskom razdoblju t3-t1 na sl. 2. Iz slike je vidljivo da se zadani vremenski interval, a time i trajanje impulsa, može podešavati promjenom nagiba izravnog pražnjenja kondenzatora. To se može postići spajanjem osnovnih otpornika ne na izvor napajanja, već na dodatni izvor napona ECM (vidi sliku 4). Tada se kondenzator ne želi ponovno napuniti do Ep, već do Ecm, a nagib eksponencijala će se promijeniti s promjenom Ecm.
Impulsi koje generiraju razmatrani sklopovi imaju dugo vrijeme porasta. U nekim slučajevima ova vrijednost postaje neprihvatljiva. Da bi se skratio f, u strujni krug se uvode prekidni kondenzatori, kao što je prikazano na sl. 5. Kondenzator C2 se u ovom krugu ne puni kroz Rz, već kroz Rd. Dioda VD2, dok ostaje zatvorena, "odsječe" napon na C2 od izlaza i napon na kolektoru raste gotovo istodobno sa zatvaranjem tranzistora.
U multivibratorima se kao aktivni element može koristiti operacijsko pojačalo. Samooscilirajući multivibrator temeljen na op-ampu prikazan je na sl. 6.
Op-amp je pokriven s dva OS kruga: pozitivnim
i negativan
Xc/(Xc+R) = 1/(1+wRC).
Neka je generator uključen u trenutku t0. Na invertirajućem ulazu napon je nula, na neinvertirajućem ulazu jednako je vjerojatno pozitivan ili negativan. Da budemo konkretni, uzmimo pozitivno. Zahvaljujući PIC-u, na izlazu će se uspostaviti najveći mogući napon - Uout m. Vrijeme uspostavljanja ovog izlaznog napona određeno je frekvencijskim svojstvima operacijskog pojačala i može se postaviti na nulu. Počevši od trenutka t0, kondenzator C će se puniti s vremenskom konstantom =RC. Do vremena t1 Ud = U+ - U- >0, a izlaz operacijskog pojačala održava pozitivan Uoutm. U t=t1, kada je Ud = U+ - U- = 0, izlazni napon pojačala će promijeniti svoj polaritet na - Uout m. Nakon trenutka t1, kapacitet C se ponovno puni, težeći razini - Uout m. Do trenutka 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:
T=2RCln(1+2R2/R1).
Multivibrator prikazan na slici 6 naziva se simetričnim, jer vremena pozitivnih i negativnih izlaznih napona su jednaka.
Da bi se dobio asimetrični multivibrator, otpornik u OOS-u treba zamijeniti krugom, kao što je prikazano na sl. 7. Različita trajanja pozitivnih i negativnih impulsa osiguravaju različite vremenske konstante za punjenje spremnika:
R"C, - = R"C.
Op-amp multivibrator može se jednostavno pretvoriti u jednokratni ili standby multivibrator. Prvo, u OOS krugu, paralelno s C, spojimo diodu VD1, kao što je prikazano na slici 8. Zahvaljujući diodi, krug ima jedno stabilno stanje kada je izlazni napon negativan. Doista, jer Uout = - Uout m, tada je dioda otvorena i napon na invertirajućem ulazu je približno jednak nuli. Dok je napon na neinvertirajućem ulazu
U+ =- Uout m R2/(R1+R2)
a održava se stabilno stanje kruga. Za generiranje jednog impulsa potrebno je krugu dodati okidački krug koji se sastoji od dioda VD2, C1 i R3. Dioda VD2 se održava u zatvorenom stanju i može se otvoriti samo pozitivnim ulaznim impulsom koji stiže na ulaz u trenutku t0. Kada se dioda otvori, predznak se mijenja i krug prelazi u stanje s pozitivnim naponom na izlazu. Uout = Uout m. Nakon toga se kondenzator C1 počinje puniti s vremenskom konstantom =RC. U trenutku t1 uspoređuju se ulazni naponi. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) i =0. U sljedećem trenutku diferencijalni signal postaje negativan i krug se vraća u stabilno stanje. Dijagrami su prikazani na sl. 9.
Koriste se sklopovi multivibratora na čekanju koji koriste diskretne i logičke elemente.
Krug dotičnog multivibratora sličan je onome o kojem smo ranije govorili.
MULTIVIBRATOR
Multivibrator. Siguran sam da su mnogi ljudi započeli svoje radioamaterske aktivnosti s ovom shemom.Ovo je bio i moj prvi dijagram - komad šperploče, rupe izbušene čavlima, izvodi dijelova su upleteni žicom u nedostatku lemilice.I sve je radilo odlično!
LED diode se koriste kao opterećenje. Kada multivibrator radi, LED diode se mijenjaju.
Montaža zahtijeva minimum dijelova. Evo popisa:
- - Otpornici 500 Ohm - 2 komada
- - Otpornici 10 kOhm - 2 komada
- - Elektrolitički kondenzator 1 uF za 16 volti - 2 komada
- - Tranzistor KT972A - 2 komada (KT815 ili KT817 će također raditi), KT315 je također moguć, ako struja nije veća od 25mA.
- - LED - bilo koja 2 komada
- - Napajanje od 4,5 do 15 volti.
Na slici je prikazana jedna LED dioda u svakom kanalu, ali nekoliko ih se može spojiti paralelno. Ili u seriji (lanac od 5 komada), ali tada napajanje nije manje od 15 volti.
Tranzistori KT972A su kompozitni tranzistori, odnosno u njihovom kućištu se nalaze dva tranzistora, te su vrlo osjetljivi i mogu podnijeti značajnu struju bez hladnjaka.
Da biste proveli pokuse, ne morate izraditi tiskanu ploču; sve možete sastaviti pomoću površinske instalacije. Lemite kao što je prikazano na slikama.
Crteži su posebno izrađeni iz različitih kutova i možete detaljno ispitati sve detalje instalacije.
Tranzistorski multivibrator je generator kvadratnog vala. Dolje na fotografiji je jedan od oscilograma simetričnog multivibratora.
Simetrični multivibrator generira pravokutne impulse s radnim ciklusom od dva. Više o radnom ciklusu možete pročitati u članku generator frekvencije. Koristit ćemo princip rada simetričnog multivibratora za naizmjenično paljenje LED dioda.
Shema se sastoji od:
– dva KT315B (može sa bilo kojim drugim slovom)
– dva kondenzatora kapaciteta 10 mikrofarada
– četiri, dva po 300 Ohma i dva po 27 KiloOhma
– dvije kineske LED diode od 3 volta
Ovako uređaj izgleda na matičnoj ploči:
I ovako to funkcionira:
Da biste promijenili trajanje treptanja LED dioda, možete promijeniti vrijednosti kondenzatora C1 i C2 ili otpornika R2 i R3.
Postoje i druge vrste multivibratora. Možete pročitati više o njima. Također opisuje princip rada simetričnog multivibratora.
Ako ste previše lijeni sastaviti takav uređaj, možete kupiti gotov;-) Čak sam na Alici našao gotov uređaj. Možete to pogledati ovaj veza.
Evo videa koji detaljno opisuje kako radi multivibrator:
Multivibrator je možda najpopularniji uređaj među početnicima radio amatera. A nedavno sam morao sastaviti jedan na zahtjev jedne osobe. Iako me to više ne zanima, ipak nisam bio lijen i spojio sam proizvod u članak za početnike. Dobro je kada jedan materijal sadrži sve podatke za sastavljanje. vrlo jednostavna i korisna stvar koja ne zahtijeva uklanjanje pogrešaka i omogućuje vam vizualno proučavanje principa rada tranzistora, otpornika, kondenzatora i LED dioda. I također, ako uređaj ne radi, isprobajte se kao regulator-debugger. Shema nije nova, izgrađena je prema standardnom principu, a dijelovi se mogu naći bilo gdje. Vrlo su česti.
Shema
Sada što nam je potrebno od radioelemenata za montažu:
- 2 otpornika 1 kOhm
- 2 otpornika 33 kOhm
- 2 kondenzatora od 4,7 uF na 16 volti
- 2 tranzistora KT315 s bilo kojim slovima
- 2 LED za 3-5 volti
- 1 kruna napajanje 9 volti
Ako niste mogli pronaći dijelove koji su vam potrebni, ne brinite. Ovaj krug nije kritičan za ocjene. Dovoljno je postaviti približne vrijednosti, to neće utjecati na rad u cjelini. Utječe samo na svjetlinu i frekvenciju treptanja LED dioda. Vrijeme treptanja izravno ovisi o kapacitetu kondenzatora. Tranzistori se mogu ugraditi u slične n-p-n strukture male snage. Izrađujemo tiskanu ploču. Veličina komada tekstolita je 40 x 40 mm, možete ga uzeti s rezervom.
Format datoteke za ispis. položiti6 preuzimanje datoteka. Kako bih napravio što manje pogrešaka tijekom instalacije, primijenio sam položajne oznake na tekstolit. To pomaže u izbjegavanju zabune tijekom sastavljanja i dodaje ljepotu cjelokupnom izgledu. Ovako izgleda gotova tiskana ploča, urezana i izbušena:
Instaliramo dijelove u skladu s dijagramom, ovo je vrlo važno! Glavna stvar je ne brkati pinout tranzistora i LED dioda. Lemljenju također treba posvetiti dužnu pozornost.
U početku možda neće biti tako elegantan kao industrijski, ali i ne mora biti. Glavna stvar je osigurati dobar kontakt radio elementa s tiskanim vodičem. Da bismo to učinili, moramo pokositriti dijelove prije lemljenja. Nakon što su komponente ugrađene i zalemljene, ponovno sve provjeravamo i alkoholom obrišemo kolofonij s ploče. Gotov proizvod trebao bi izgledati otprilike ovako:
Ako je sve učinjeno ispravno, tada kada se uključi napajanje, multivibrator počinje treptati. Boju LED dioda birate sami. Radi jasnoće, predlažem da pogledate video.
Multivibrator video
Trenutna potrošnja struje naših “bljeskalica” je samo 7,3 mA. Ovo omogućuje da se ova instanca napaja iz " krunice"prilično dugo. Općenito, sve je bez problema i informativno, i što je najvažnije, krajnje jednostavno! Želim vam dobro i uspjeh u vašim nastojanjima! Pripremio Daniil Goryachev ( Alex1).
Raspravite o članku SIMETRIČNI MULTIVIBRATOR ZA LED
U ovom članku ćemo govoriti o multivibratoru, kako radi, kako spojiti opterećenje na multivibrator i proračunu tranzistorskog simetričnog multivibratora.
Multivibrator je jednostavan pravokutni generator impulsa koji radi u autooscilatorskom modu. Za rad vam je potrebna samo baterija ili drugi izvor napajanja. Razmotrimo najjednostavniji simetrični multivibrator koji koristi tranzistore. Njegov dijagram prikazan je na slici. Multivibrator može biti kompliciraniji ovisno o potrebnim funkcijama koje se izvode, ali svi elementi prikazani na slici su obvezni, bez njih multivibrator neće raditi.
Rad simetričnog multivibratora temelji se na procesima punjenja i pražnjenja kondenzatora, koji zajedno s otpornicima tvore RC krugove.
Ranije sam pisao o tome kako RC sklopovi rade u svom članku Kondenzator, koji možete pročitati na mojoj web stranici. Na Internetu, ako pronađete materijal o simetričnom multivibratoru, on je predstavljen kratko i nerazumljivo. Ova okolnost ne dopušta početnicima radio amaterima da razumiju bilo što, već samo pomaže iskusnim inženjerima elektronike da se nečega sjete. Na zahtjev jednog od posjetitelja moje stranice, odlučio sam ukloniti ovu prazninu.
Kako radi multivibrator?
U početnom trenutku napajanja kondenzatori C1 i C2 su ispražnjeni, pa je njihov strujni otpor mali. Mali otpor kondenzatora dovodi do "brzog" otvaranja tranzistora uzrokovanog protokom struje:
— VT2 duž staze (prikazano crvenom bojom): „+ napajanje > otpornik R1 > mali otpor ispražnjenog C1 > spoj baza-emiter VT2 > — napajanje”;
— VT1 duž staze (prikazano plavom bojom): "+ napajanje > otpornik R4 > mali otpor ispražnjenog C2 > spoj baza-emiter VT1 > — napajanje."
Ovo je "nestabilan" način rada multivibratora. Traje vrlo kratko, određeno samo brzinom tranzistora. I ne postoje dva tranzistora koji su apsolutno identični u parametrima. Koji god tranzistor se brže otvori ostat će otvoren - "pobjednik". Pretpostavimo da se u našem dijagramu ispostavilo da je VT2. Tada će, kroz mali otpor ispražnjenog kondenzatora C2 i mali otpor spoja kolektor-emiter VT2, baza tranzistora VT1 biti kratko spojena na emiter VT1. Kao rezultat toga, tranzistor VT1 će biti prisiljen zatvoriti - "postati poražen".
Budući da je tranzistor VT1 zatvoren, događa se "brzo" punjenje kondenzatora C1 duž staze: "+ napajanje > otpornik R1 > mali otpor ispražnjenog C1 > spoj baza-emiter VT2 > — napajanje." Ovo punjenje se događa gotovo do napona napajanja.
Istodobno, kondenzator C2 se puni strujom obrnutog polariteta duž staze: "+ napajanje > otpornik R3 > mali otpor ispražnjenog C2 > spoj kolektor-emiter VT2 > — izvor napajanja." Trajanje punjenja određeno je ocjenama R3 i C2. Oni određuju vrijeme u kojem je VT1 u zatvorenom stanju.
Kada se kondenzator C2 napuni na napon približno jednak naponu od 0,7-1,0 volta, njegov otpor će se povećati i tranzistor VT1 će se otvoriti s naponom koji se primjenjuje duž putanje: "+ napajanje > otpornik R3 > spoj baza-emiter VT1 > - napajanje.” U ovom slučaju, napon nabijenog kondenzatora C1, preko otvorenog spoja kolektor-emiter VT1, dovest će se na spoj emiter-baza tranzistora VT2 s obrnutim polaritetom. Kao rezultat toga, VT2 će se zatvoriti, a struja koja je prethodno prošla kroz otvoreni spoj kolektor-emiter VT2 teći će kroz krug: „+ napajanje > otpornik R4 > mali otpor C2 > spoj baza-emiter VT1 > — napajanje. ” Ovaj krug će brzo napuniti kondenzator C2. Od ovog trenutka počinje način rada samogeneriranja u "stacionarnom stanju".
Rad simetričnog multivibratora u "steady-state" načinu generiranja
Započinje prvi poluciklus rada (osciliranja) multivibratora.
Kada je tranzistor VT1 otvoren, a VT2 zatvoren, kao što sam upravo napisao, kondenzator C2 se brzo puni (od napona od 0,7 ... 1,0 volta jednog polariteta, do napona izvora napajanja suprotnog polariteta) duž kruga : “+ napajanje > otpornik R4 > mali otpor C2 > baza-emiter spoj VT1 > - napajanje.” Osim toga, kondenzator C1 se polako puni (od napona izvora napajanja jednog polariteta do napona od 0,7...1,0 volta suprotnog polariteta) duž strujnog kruga: “+ napajanje > otpornik R2 > desna ploča C1 > lijevo ploča C1 > spoj kolektor-emiter tranzistora VT1 > - - izvor napajanja.”
Kada, kao rezultat ponovnog punjenja C1, napon na bazi VT2 dosegne vrijednost od +0,6 volti u odnosu na emiter VT2, tranzistor će se otvoriti. Stoga će se napon nabijenog kondenzatora C2, preko otvorenog spoja kolektor-emiter VT2, primijeniti na spoj emiter-baza tranzistora VT1 s obrnutim polaritetom. VT1 će se zatvoriti.
Započinje drugi poluciklus rada (osciliranja) multivibratora.
Kada je tranzistor VT2 otvoren, a VT1 zatvoren, kondenzator C1 se brzo puni (s napona od 0,7 ... 1,0 volti jednog polariteta, na napon izvora napajanja suprotnog polariteta) duž kruga: "+ napajanje > otpornik R1 > mali otpor C1 > bazni emiter spoj VT2 > - napajanje.” Osim toga, kondenzator C2 se polako puni (s napona izvora napajanja jednog polariteta, na napon od 0,7...1,0 volti suprotnog polariteta) duž kruga: „desna ploča C2 > spoj kolektor-emiter tranzistor VT2 > - napajanje > + napajanje izvora > otpornik R3 > lijeva ploča C2". Kada napon na bazi VT1 dosegne +0,6 volti u odnosu na emiter VT1, tranzistor će se otvoriti. Stoga će se napon nabijenog kondenzatora C1, preko otvorenog spoja kolektor-emiter VT1, primijeniti na spoj emiter-baza tranzistora VT2 s obrnutim polaritetom. VT2 će se zatvoriti. U ovom trenutku završava drugi poluciklus titranja multivibratora i ponovno počinje prvi poluciklus.
Postupak se ponavlja sve dok se multivibrator ne isključi iz izvora napajanja.
Metode povezivanja tereta sa simetričnim multivibratorom
Pravokutni impulsi se uklanjaju iz dvije točke simetričnog multivibratora– kolektori tranzistora. Kada je na jednom kolektoru "visoki" potencijal, onda je na drugom kolektoru "nizak" potencijal (nema ga), i obrnuto - kada je na jednom izlazu "nizak" potencijal, tada postoji “visok” potencijal s druge strane. To je jasno prikazano na vremenskom grafikonu u nastavku.
Opterećenje multivibratora mora biti spojeno paralelno s jednim od kolektorskih otpornika, ali ni u kojem slučaju paralelno sa spojem kolektor-emiter tranzistor. Ne možete zaobići tranzistor s opterećenjem. Ako ovaj uvjet nije ispunjen, minimalno će se promijeniti trajanje impulsa, a maksimalno multivibrator neće raditi. Donja slika pokazuje kako pravilno spojiti opterećenje i kako to ne učiniti.
Kako opterećenje ne bi utjecalo na sam multivibrator, mora imati dovoljan ulazni otpor. U tu svrhu obično se koriste međuspremnički tranzistorski stupnjevi.
Primjer pokazuje spajanje dinamičke glave niske impedancije na multivibrator. Dodatni otpornik povećava ulazni otpor međuspremnika i time eliminira utjecaj međuspremnika na tranzistor multivibratora. Njegova vrijednost ne smije biti manja od 10 puta vrijednosti kolektorskog otpornika. Spajanje dvaju tranzistora u krug "kompozitnog tranzistora" značajno povećava izlaznu struju. U tom slučaju ispravno je sklop baza-emiter međuspremnika spojiti paralelno s kolektorskim otpornikom multivibratora, a ne paralelno sa spojem kolektor-emiter tranzistora multivibratora.
Za spajanje dinamičke glave visoke impedancije na multivibrator stupanj međuspremnika nije potreban. Glava je spojena umjesto jednog od kolektorskih otpornika. Jedini uvjet koji mora biti zadovoljen je da struja koja teče kroz dinamičku glavu ne smije premašiti maksimalnu kolektorsku struju tranzistora.
Ako na multivibrator želite spojiti obične LED diode– da biste napravili „trepereće svjetlo“, tada za to nisu potrebne kaskade međuspremnika. Mogu se spojiti u seriju s kolektorskim otpornicima. To je zbog činjenice da je struja LED-a mala, a pad napona na njoj tijekom rada nije veći od jednog volta. Stoga nemaju nikakvog utjecaja na rad multivibratora. Istina, to se ne odnosi na super-svijetle LED diode, za koje je radna struja veća, a pad napona može biti od 3,5 do 10 volti. Ali u ovom slučaju postoji izlaz - povećajte napon napajanja i koristite tranzistore velike snage, osiguravajući dovoljnu struju kolektora.
Imajte na umu da su oksidni (elektrolitički) kondenzatori spojeni svojim pozitivnim polozima na kolektore tranzistora. To je zbog činjenice da na bazi bipolarnih tranzistora napon ne raste iznad 0,7 volti u odnosu na emiter, au našem slučaju emiteri su minus napajanja. Ali na kolektorima tranzistora napon se mijenja gotovo od nule do napona izvora napajanja. Oksidni kondenzatori ne mogu obavljati svoju funkciju kada su spojeni s obrnutim polaritetom. Naravno, ako koristite tranzistore drugačije strukture (ne N-P-N, već P-N-P strukture), tada osim promjene polariteta izvora napajanja, morate okrenuti LED s katodama "gore u krugu", a kondenzatori s plusevima na bazama tranzistora.
Shvatimo sada Koji parametri elemenata multivibratora određuju izlazne struje i frekvenciju generiranja multivibratora?
Na što utječu vrijednosti kolektorskih otpornika? Vidio sam u nekim osrednjim internetskim člancima da vrijednosti kolektorskih otpornika ne utječu značajno na frekvenciju multivibratora. Ovo je sve potpuna besmislica! Ako je multivibrator ispravno izračunat, odstupanje vrijednosti ovih otpornika za više od pet puta od izračunate vrijednosti neće promijeniti frekvenciju multivibratora. Glavna stvar je da je njihov otpor manji od otpornika baze, jer kolektorski otpornici omogućuju brzo punjenje kondenzatora. Ali s druge strane, vrijednosti kolektorskih otpornika su glavne za izračunavanje potrošnje energije iz izvora napajanja, čija vrijednost ne smije premašiti snagu tranzistora. Ako pogledate, ako su ispravno spojeni, oni čak nemaju izravni učinak na izlaznu snagu multivibratora. Ali trajanje između prebacivanja (frekvencija multivibratora) određeno je "sporim" punjenjem kondenzatora. Vrijeme ponovnog punjenja određeno je vrijednostima RC krugova - baznih otpornika i kondenzatora (R2C1 i R3C2).
Multivibrator, iako se naziva simetričnim, to se odnosi samo na sklop njegove konstrukcije, a može proizvesti i simetrične i asimetrične izlazne impulse po trajanju. Trajanje impulsa (visoka razina) na kolektoru VT1 određeno je vrijednostima R3 i C2, a trajanje impulsa (visoka razina) na kolektoru VT2 određeno je ocjenama R2 i C1.
Trajanje ponovnog punjenja kondenzatora određuje se jednostavnom formulom, gdje Tau– trajanje pulsa u sekundama, R– otpor otpornika u Ohmima, S– kapacitet kondenzatora u faradima:
Dakle, ako već niste zaboravili što je napisano u ovom članku par pasusa ranije:
Ako postoji ravnopravnost R2=R3 I C1=C2, na izlazima multivibratora bit će "meander" - pravokutni impulsi s trajanjem jednakim pauzama između impulsa, što vidite na slici.
Puni period titranja multivibratora je T jednak zbroju trajanja pulsa i pauze:
Frekvencija osciliranja F(Hz) vezano za razdoblje T(sek) kroz omjer:
U pravilu, ako postoje proračuni radijskih sklopova na Internetu, oni su oskudni. Zato Izračunajmo na primjeru elemente simetričnog multivibratora .
Kao i svaki stupanj tranzistora, proračun se mora provesti s kraja - izlaza. A na izlazu imamo stupanj međuspremnika, zatim postoje kolektorski otpornici. Kolektorski otpornici R1 i R4 imaju funkciju opterećenja tranzistora. Otpornici kolektora nemaju utjecaja na frekvenciju generiranja. Izračunavaju se na temelju parametara odabranih tranzistora. Dakle, prvo izračunamo otpornike kolektora, zatim otpornike baze, zatim kondenzatore, a zatim međuspremnik.
Postupak i primjer proračuna tranzistorskog simetričnog multivibratora
Početni podaci:
Napon napajanja Ui.p. = 12 V.
Potrebna frekvencija multivibratora F = 0,2 Hz (T = 5 sekundi), a trajanje impulsa je jednako 1 (jednu sekundu.
Kao opterećenje koristi se automobilska žarulja sa žarnom niti. 12 volti, 15 vati.
Kao što ste pogodili, izračunat ćemo "trepereće svjetlo" koje će treptati jednom svakih pet sekundi, a trajanje sjaja bit će 1 sekunda.
Izbor tranzistora za multivibrator. Na primjer, u sovjetskim vremenima imamo najčešće tranzistore KT315G.
Za njih: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.
Tranzistori za stupanj međuspremnika odabiru se na temelju struje opterećenja.
Kako dijagram ne bih prikazivao dvaput, već sam potpisao vrijednosti elemenata na dijagramu. Njihov izračun dan je dalje u Odluci.
Riješenje:
1. Prije svega, morate razumjeti da je rad tranzistora pri velikim strujama u načinu rada s prebacivanjem sigurniji za sam tranzistor nego rad u načinu pojačanja. Stoga nema potrebe izračunavati snagu prijelaznog stanja u trenucima prolaska izmjeničnog signala kroz radnu točku "B" statičkog načina rada tranzistora - prijelaz iz otvorenog stanja u zatvoreno stanje i natrag . Za impulsne sklopove izgrađene na bipolarnim tranzistorima, snaga se obično izračunava za tranzistore u otvorenom stanju.
Prvo odredimo maksimalnu disipaciju snage tranzistora, koja bi trebala biti 20 posto manja (faktor 0,8) od maksimalne snage tranzistora navedene u priručniku. Ali zašto trebamo tjerati multivibrator u kruti okvir velikih struja? Čak i uz povećanu snagu, potrošnja energije iz izvora energije bit će velika, ali će biti malo koristi. Stoga, nakon što smo odredili maksimalnu disipaciju snage tranzistora, smanjit ćemo je za 3 puta. Daljnje smanjenje rasipanja snage je nepoželjno jer je rad multivibratora temeljenog na bipolarnim tranzistorima u načinu rada niske struje "nestabilan" fenomen. Ako se izvor napajanja ne koristi samo za multivibrator, ili nije potpuno stabilan, frekvencija multivibratora će također "plutati".
Određujemo maksimalnu disipaciju snage: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Određujemo nazivnu disipiranu snagu: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40 mW
2. Odredite struju kolektora u otvorenom stanju: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Uzmimo to kao maksimalnu struju kolektora.
3. Nađimo vrijednost otpora i snage opterećenja kolektora: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm
Odabiremo otpornike iz postojećeg nazivnog raspona što bliže 3,6 kOhm. Nazivni niz otpornika ima nominalnu vrijednost od 3,6 kOhm, pa prvo izračunamo vrijednost kolektorskih otpornika R1 i R4 multivibratora: Rk = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Snaga kolektorskih otpornika R1 i R4 jednaka je nazivnoj snazi rasipanja tranzistora Pras.nom. = 40 mW. Koristimo otpornike snage veće od navedenog Pras.nom. - tip MLT-0.125.
4. Prijeđimo na proračun osnovnih otpornika R2 i R3. Njihova se vrijednost određuje na temelju pojačanja tranzistora h21. Istodobno, za pouzdan rad multivibratora, vrijednost otpora mora biti unutar raspona: 5 puta veća od otpora kolektorskih otpornika i manja od proizvoda Rk * h21. U našem slučaju Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, a Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Dakle, vrijednosti otpora Rb (R2 i R3) mogu biti u rasponu od 18 ... 180 kOhm. Prvo odabiremo prosječnu vrijednost = 100 kOhm. Ali nije konačno, jer moramo osigurati potrebnu frekvenciju multivibratora, a kao što sam ranije napisao, frekvencija multivibratora izravno ovisi o baznim otpornicima R2 i R3, kao io kapacitetu kondenzatora.
5. Izračunajte kapacitete kondenzatora C1 i C2 i, ako je potrebno, ponovno izračunajte vrijednosti R2 i R3.
Vrijednosti kapaciteta kondenzatora C1 i otpora otpornika R2 određuju trajanje izlaznog impulsa na kolektoru VT2. Tijekom tog impulsa trebala bi zasvijetliti naša žarulja. I u stanju je trajanje pulsa postavljeno na 1 sekundu.
Odredimo kapacitet kondenzatora: C1 = 1 s / 100 kOhm = 10 µF
Kondenzator kapaciteta 10 μF je uključen u nazivni raspon, tako da nam odgovara.
Vrijednosti kapaciteta kondenzatora C2 i otpora otpornika R3 određuju trajanje izlaznog impulsa na kolektoru VT1. Upravo tijekom ovog impulsa postoji "pauza" na kolektoru VT2 i naša žarulja ne bi trebala svijetliti. I u uvjetu je navedeno puno razdoblje od 5 sekundi s trajanjem pulsa od 1 sekunde. Dakle, trajanje pauze je 5 sekundi – 1 sekunda = 4 sekunde.
Transformirajući formulu trajanja punjenja, mi Odredimo kapacitet kondenzatora: C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 µF
Kondenzator kapaciteta 40 μF nije uključen u nazivni raspon, pa nam ne odgovara, a mi ćemo uzeti kondenzator kapaciteta 47 μF koji mu je što bliži. Ali kao što razumijete, vrijeme "pauze" će se također promijeniti. Da se to ne dogodi, mi Izračunajmo ponovno otpor otpornika R3 na temelju trajanja pauze i kapaciteta kondenzatora C2: R3 = 4 sekunde / 47 µF = 85 kOhm
Prema nazivnom nizu, najbliža vrijednost otpora otpornika je 82 kOhm.
Dakle, dobili smo vrijednosti elemenata multivibratora:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Izračunajte vrijednost otpornika R5 međuspremnika.
Da bi se uklonio utjecaj na multivibrator, otpor dodatnog ograničavajućeg otpornika R5 odabran je najmanje 2 puta veći od otpora kolektorskog otpornika R4 (au nekim slučajevima i više). Njegov otpor, zajedno s otporom spojeva emiter-baza VT3 i VT4, u ovom slučaju neće utjecati na parametre multivibratora.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Prema nominalnoj seriji, najbliži otpornik je 7,5 kOhm.
Uz vrijednost otpornika od R5 = 7,5 kOhm, struja upravljanja međuspremnikom bit će jednaka:
Icontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1,2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA
Osim toga, kao što sam ranije napisao, ocjena opterećenja kolektora tranzistora multivibratora ne utječe na njegovu frekvenciju, pa ako nemate takav otpornik, možete ga zamijeniti drugom "bliskom" ocjenom (5 ... 9 kOhm ). Bolje je ako je to u smjeru smanjenja, kako ne bi došlo do pada upravljačke struje u međuspremniku. Ali imajte na umu da je dodatni otpornik dodatno opterećenje za tranzistor VT2 multivibratora, tako da se struja koja teče kroz ovaj otpornik zbraja sa strujom kolektorskog otpornika R4 i predstavlja opterećenje za tranzistor VT2: Ukupno = Ik + Ikontrola. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Ukupno opterećenje na kolektoru tranzistora VT2 je unutar normalnih granica. Ako premašuje maksimalnu struju kolektora navedenu u priručniku i pomnoženu s faktorom 0,8, povećajte otpor R4 dok se struja opterećenja dovoljno ne smanji ili upotrijebite jači tranzistor.
7. Moramo osigurati struju žarulji In = Rn / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A
Ali upravljačka struja međuspremnika je 1,44 mA. Struja multivibratora mora se povećati za vrijednost jednaku omjeru:
U / Icontrol = 1,25 A / 0,00144 A = 870 puta.
Kako to učiniti? Za značajno pojačanje izlazne struje koristiti kaskade tranzistora izgrađene prema krugu "kompozitni tranzistor". Prvi tranzistor je obično niske snage (koristit ćemo KT361G), ima najveći dobitak, a drugi mora osigurati dovoljnu struju opterećenja (uzmimo ne manje uobičajeni KT814B). Tada se njihovi koeficijenti prijenosa h21 množe. Dakle, za tranzistor KT361G h21>50, a za tranzistor KT814B h21=40. I ukupni koeficijent prijenosa ovih tranzistora spojenih prema krugu "kompozitnog tranzistora": h21 = 50 * 40 = 2000. Ova brojka je veća od 870, pa su ti tranzistori sasvim dovoljni za upravljanje žaruljom.
Pa to je sve!
Učitavam...