LED villogó - multivibrátor. Hogyan működik a multivibrátor áramkör Aszimmetrikus multivibrátor áramkör

A multivibrátor (a latin I sokat oszcillál) egy nemlineáris eszköz, amely az állandó tápfeszültséget szinte négyszögletes impulzusok energiájává alakítja. A multivibrátor pozitív visszacsatolású erősítőn alapul.

Vannak önoszcilláló és készenléti multivibrátorok. Nézzük az első típust.

ábrán. Az 1. ábra egy erősítő általánosított áramkörét mutatja visszacsatolással.

Az áramkör tartalmaz egy k=Ke-ik komplex erősítési együtthatójú erősítőt, egy m átviteli együtthatójú OOS áramkört és egy B=e-i komplex átviteli együtthatójú PIC áramkört. A generátorok elméletéből ismert, hogy ahhoz, hogy bármilyen frekvencián oszcilláció történjen, szükséges, hogy a Bk>1 feltétel teljesüljön. Az impulzusos periodikus jel frekvenciák halmazát tartalmazza, amelyek vonalspektrumot alkotnak (lásd az 1. előadást). Hogy. Az impulzusok generálásához a Bk>1 feltételt nem egy frekvencián, hanem széles frekvenciasávon kell teljesíteni. Sőt, minél rövidebb az impulzus és minél rövidebb élekkel kell a jelet kapni, szélesebb frekvenciasáv esetén teljesíteni kell a Bk>1 feltételt. A fenti feltétel két részre oszlik:

amplitúdó egyensúlyi feltétel - a generátor teljes átviteli együtthatójának modulusának meg kell haladnia az 1-et széles frekvenciatartományban - K>1;

fázisegyensúly feltétel - a generátor zárt áramkörében az azonos frekvenciatartományban a rezgések teljes fáziseltolásának 2 - k + = 2n többszörösének kell lennie.

Minőségileg a feszültség hirtelen növekedésének folyamata a következőképpen megy végbe. Tegyük fel, hogy egy adott időpontban az ingadozások hatására a generátor bemenetén a feszültség egy kis u értékkel megnő. Mindkét generálási feltétel teljesülése következtében a készülék kimenetén egy feszültségnövekedés jelenik meg: uout = Vkuin >uin, amely a kezdeti uin-nel fázisban kerül a bemenetre. Ennek megfelelően ez a növekedés a kimeneti feszültség további növekedéséhez vezet. A feszültségnövekedés lavinaszerű folyamata széles frekvenciatartományban megy végbe.

A gyakorlati impulzusgenerátor áramkör megalkotásának feladata a kimeneti jel =2 fáziskülönbségű részének egy szélessávú erősítő bemenetére történő betáplálása. Mivel egy rezisztív erősítő 1800-al eltolja a bemeneti feszültség fázisát, két sorba kapcsolt erősítő használatával kielégíthető a fázisegyensúly feltétele. Az amplitúdóegyensúly feltétele ebben az esetben így fog kinézni:

Az egyik lehetséges séma, amely ezt a módszert megvalósítja, a 2. ábrán látható. Ez egy önoszcilláló multivibrátor áramköre kollektor-bázis csatlakozásokkal. Az áramkör két erősítő fokozatot használ. Az egyik erősítő kimenetét a C1 kondenzátor, az utóbbi kimenetét pedig a C2 kondenzátor az első bemenetéhez köti.

ábrán látható feszültségidőzítési diagramok (diagramok) segítségével minőségileg megvizsgáljuk a multivibrátor működését. 3.

Hagyja, hogy a multivibrátor t=t1 időpontban kapcsoljon át. A VT1 tranzisztor telítési módban, a VT2 pedig levágási módban van. Ettől a pillanattól kezdve megkezdődik a C1 és C2 kondenzátorok újratöltési folyamata. A t1 pillanatig a C2 kondenzátor teljesen lemerült, és a C1 az Ep tápfeszültségre volt feltöltve (a feltöltött kondenzátorok polaritása a 2. ábrán látható). A VT1 feloldása után megkezdi a töltést az Ep forrásból az Rk2 ellenálláson és a feloldott VT1 tranzisztor alján keresztül. A kondenzátor töltési állandóval majdnem az Ep tápfeszültségig van feltöltve

zar2 = С2Rк2

Mivel a C2 a nyitott VT1-en keresztül párhuzamosan csatlakozik a VT2-vel, töltési sebessége határozza meg az Uout2 kimeneti feszültség változásának sebességét. Feltételezve, hogy a töltési folyamat akkor fejeződött be, ha Uout2 = 0,9 Up, könnyen meghatározható az időtartam

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

A C2 töltésével egyidejűleg (t1 pillanattól kezdve) a C1 kondenzátor újratöltődik. A VT2 alapjára adott negatív feszültsége fenntartja ennek a tranzisztornak a kikapcsolt állapotát. A C1 kondenzátor a következő áramkörön keresztül töltődik fel: Ep, VT1 nyitott tranzisztor Rb2, C1, E-K ellenállása. eset időállandóval

razr1 = C1Rb2

Mivel Rb >>Rk, akkor töltés<<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 t3 időpontban megjelenik a VT2 kollektoráram, az Uke2 feszültség csökken, ami a VT1 zárásához és ennek megfelelően az Uke1 növekedéséhez vezet. Ezt a növekményes feszültséget a C1-en keresztül továbbítják a VT2 alapjához, ami a VT2 további nyitását vonja maga után. A tranzisztorok aktív módba kapcsolnak, lavinaszerű folyamat megy végbe, aminek következtében a multivibrátor újabb kvázi-stacionárius állapotba kerül: VT1 zárva, VT2 nyitva. A multivibrátor átfordulásának időtartama sokkal rövidebb, mint az összes többi tranziens folyamat, és nullával egyenlőnek tekinthető.

A t3 pillanattól a multivibrátorban a folyamatok a leírtakhoz hasonlóan mennek végbe, csak az áramköri elemek indexeit kell felcserélni.

Így az impulzusfront időtartamát a csatoló kondenzátor töltési folyamatai határozzák meg, és számszerűen egyenlő:

A kvázi stabil állapotban lévő multivibrátor időtartamát (impulzus és szünet időtartama) a csatolókondenzátor bázisellenálláson keresztüli kisütésének folyamata határozza meg, és számszerűen egyenlő:

Szimmetrikus multivibrátor áramkör esetén (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C) az impulzus időtartama megegyezik a szünet időtartamával, és az impulzus ismétlési periódusa:

T = u + n = 1,4CRb

Az impulzus és a front időtartamának összehasonlításakor figyelembe kell venni, hogy Rb/Rk = h21e/s (modern tranzisztorok h21e értéke 100, s2). Következésképpen a felfutási idő mindig rövidebb, mint az impulzus időtartama.

A szimmetrikus multivibrátor kimeneti feszültség frekvenciája nem függ a tápfeszültségtől, és csak az áramköri paraméterek határozzák meg:

Az impulzusok időtartamának és ismétlési periódusának megváltoztatásához módosítani kell az Rb és C értékét. A lehetőségek azonban itt korlátozottak: az Rb változásának határait a nagyobb oldalon a fenntartás szükségessége korlátozza. nyitott tranzisztor, a kisebbik oldalon sekély telítéssel. A C értékét még kis határok között is nehéz simán változtatni.

Hogy megtaláljuk a kiutat a nehézségből, térjünk át a t3-t1 időszakra az ábrán. 2. Az ábrán látható, hogy a megadott időintervallum, és ebből következően az impulzus időtartama a kondenzátor közvetlen kisülésének meredekségének változtatásával állítható. Ez úgy érhető el, hogy az alapellenállásokat nem az áramforráshoz, hanem egy kiegészítő feszültségforráshoz (ECM) csatlakoztatjuk (lásd 4. ábra). Ekkor a kondenzátor nem Ep-re, hanem Ecm-re hajlamos újratölteni, és az exponenciális meredeksége az Ecm változásával megváltozik.

A vizsgált áramkörök által generált impulzusok felfutási ideje hosszú. Egyes esetekben ez az érték elfogadhatatlan. Az f lerövidítésére levágó kondenzátorokat vezetünk be az áramkörbe, amint az 5. ábrán látható. A C2 kondenzátor ebben az áramkörben nem Rz-n, hanem Rd-n keresztül töltődik. A VD2 dióda, miközben zárt marad, „levágja” a C2 feszültségét a kimenetről, és a kollektor feszültsége a tranzisztor zárásával szinte egyidejűleg nő.

A multivibrátorokban egy műveleti erősítő használható aktív elemként. ábra egy op-erősítőn alapuló önoszcilláló multivibrátor látható. 6.

Az op-erősítőt két operációs rendszer áramkör fedi: pozitív

és negatív

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

Legyen a generátor bekapcsolva t0 időpontban. Az invertáló bemeneten a feszültség nulla, a nem invertáló bemeneten egyenlő valószínűséggel pozitív vagy negatív. Hogy konkrétak legyünk, vegyük a pozitívumot. A PIC miatt a kimeneten a lehetséges maximális feszültség jön létre - Uout m. Ennek a kimeneti feszültségnek a beállási idejét az op-amp frekvenciatulajdonságai határozzák meg, és nullára állítható. A t0 pillanattól kezdve a C kondenzátor =RC időállandóval lesz feltöltve. Amíg t1 Ud = U+ - U->0, és a műveleti erősítő kimenet pozitív Uoutm értéket tart fenn. t=t1-nél, amikor Ud = U+ - U- = 0, az erősítő kimeneti feszültsége - Uout m-re változtatja a polaritását. A t1 pillanat után a C kapacitás újratöltődik, az - Uout m szintre tartva. t2 pillanatig 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).

A 6. ábrán látható multivibrátort szimmetrikusnak nevezzük, mert a pozitív és negatív kimeneti feszültség ideje egyenlő.

Az aszimmetrikus multivibrátor előállításához az OOS ellenállását ki kell cserélni egy áramkörre, amint az az ábrán látható. 7. A pozitív és negatív impulzusok eltérő időtartamát különböző időállandók biztosítják a tartályok újratöltéséhez:

R"C, - = R"C.

Az op-amp multivibrátor könnyen átalakítható egyszeri vagy készenléti multivibrátorrá. Először az OOS áramkörben a C-vel párhuzamosan a VD1 diódát csatlakoztatjuk, ahogy az a 8. ábrán látható. A diódának köszönhetően az áramkörnek egy stabil állapota van, amikor a kimeneti feszültség negatív. Valóban, mert Uout = - Uout m, akkor a dióda nyitva van, és az invertáló bemenet feszültsége megközelítőleg nulla. Míg a feszültség a nem invertáló bemeneten az

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

és az áramkör stabil állapota megmarad. Egy impulzus generálásához egy VD2, C1 és R3 diódából álló trigger áramkört kell hozzáadni az áramkörhöz. A VD2 dióda zárt állapotban van, és csak a t0 időpontban a bemenetre érkező pozitív bemeneti impulzus nyithatja meg. A dióda nyitásakor az előjel megváltozik, és az áramkör pozitív feszültségű állapotba kerül a kimeneten. Uout = Uout m. Ezt követően a C1 kondenzátor töltődni kezd =RC időállandóval. A t1 időpontban a bemeneti feszültségek összehasonlításra kerülnek. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) és =0. A következő pillanatban a differenciáljel negatív lesz, és az áramkör visszatér stabil állapotba. A diagramok az ábrán láthatók. 9.

A várakozó multivibrátorok diszkrét és logikai elemeket használó áramköreit használják.

A szóban forgó multivibrátor áramköre hasonló a korábban tárgyalthoz.

MULTIVIBRATOR

Multivibrátor. Biztos vagyok benne, hogy sokan ezzel a rendszerrel kezdték rádióamatőr tevékenységüket.Ez volt az első diagramom is - rétegelt lemez darab, szögekkel kilyukasztott lyukak, az alkatrészek vezetékei forrasztópáka hiányában dróttal voltak csavarva.És minden remekül működött!

A LED-eket terhelésként használják. Amikor a multivibrátor működik, a LED-ek kapcsolnak.

Az összeszereléshez minimális alkatrész szükséges. Íme a lista:

1. - Ellenállások 500 Ohm - 2 db
2. - Ellenállások 10 kOhm - 2 db
3. - Elektrolit kondenzátor 1 uF 16 volthoz - 2 db
4. - KT972A tranzisztor - 2db (a KT815 vagy a KT817 is működik), a KT315 is lehetséges, ha az áramerősség nem haladja meg a 25mA-t.
5. - LED - bármilyen 2 db
6. - Tápfeszültség 4,5-15 volt között.

Az ábrán minden csatornában egy-egy LED látható, de több párhuzamosan is csatlakoztatható. Vagy sorosan (5 darabos lánc), de akkor a tápfeszültség nem kevesebb, mint 15 volt.

A KT972A tranzisztorok kompozit tranzisztorok, azaz házuk két tranzisztort tartalmaz, és rendkívül érzékeny, és jelentős áramerősséget is képes elviselni hűtőborda nélkül.

A kísérletezéshez nem kell nyomtatott áramköri lapot készíteni, mindent összeszerelhet egy felületre szerelt telepítéssel. Forrasztás a képeken látható módon.

A rajzok speciálisan különböző szögekből készültek, és részletesen megvizsgálhatja a telepítés minden részletét.

A tranzisztoros multivibrátor négyszöghullámú generátor. Az alábbi képen egy szimmetrikus multivibrátor egyik oszcillogramja látható.

A szimmetrikus multivibrátor téglalap alakú impulzusokat generál kettős munkaciklussal. A munkaciklusról bővebben a cikk frekvenciagenerátorában olvashat. Egy szimmetrikus multivibrátor működési elvét fogjuk használni a LED-ek váltakoztatására.

A séma a következőkből áll:

– két KT315B (bármilyen más betűvel is lehet)

– két kondenzátor 10 mikroFarad kapacitással

– négy, kettő egyenként 300 ohmos és kettő egyenként 27 kiloohmos

– két kínai 3 voltos LED

Így néz ki a készülék kenyérsütőtáblán:

És ez így működik:

A LED-ek villogásának időtartamának megváltoztatásához módosíthatja a C1 és C2 kondenzátorok vagy az R2 és R3 ellenállások értékét.

Vannak más típusú multivibrátorok is. Bővebben olvashatsz róluk. Leírja a szimmetrikus multivibrátor működési elvét is.

Aki lusta összeszerelni egy ilyen készüléket, az vehet készen is;-) Az Alikán még találtam is kész készüléket. Utána lehet nézni ez link.

Itt van egy videó, amely részletesen leírja a multivibrátor működését:

A multivibrátor talán a legnépszerűbb eszköz a kezdő rádióamatőrök körében. Nemrég pedig egy ember kérésére össze kellett raknom egyet. Bár ez már nem érdekel, mégsem voltam lusta, és egy kezdőknek szóló cikkbe állítottam össze a terméket. Jó, ha egy anyag tartalmazza az összeszereléshez szükséges összes információt. egy nagyon egyszerű és hasznos dolog, amely nem igényel hibakeresést, és lehetővé teszi a tranzisztorok, ellenállások, kondenzátorok és LED-ek működési elveinek vizuális tanulmányozását. És ha az eszköz nem működik, próbálja ki magát szabályozó-hibakeresőként. A séma nem új, szabványos elv szerint épül fel, az alkatrészek bárhol megtalálhatók. Nagyon gyakoriak.

Rendszer

Most mire van szükségünk a rádióelemekből az összeszereléshez:

• 2 ellenállás 1 kOhm
• 2 db 33 kOhm ellenállás
• 2 kondenzátor 4,7 uF 16 volton
• 2 db KT315 tranzisztor tetszőleges betűvel
• 2 db LED 3-5 volthoz
• 1 korona tápegység 9 volt

Ha nem találja a szükséges alkatrészeket, ne aggódjon. Ez az áramkör nem kritikus a besorolás szempontjából. Elég hozzávetőleges értékeket beállítani, ez nem befolyásolja a munka egészét. Csak a LED-ek fényerejét és villogási gyakoriságát befolyásolja. A villogási idő közvetlenül függ a kondenzátorok kapacitásától. A tranzisztorok hasonló kis teljesítményű n-p-n szerkezetekbe is beépíthetők. Nyomtatott áramköri lapot készítünk. Egy textolit darab mérete 40 x 40 mm, tartalékkal vihető.

Nyomtatható fájlformátum. feküdt6 Letöltés. A beépítés során a lehető legkevesebb hiba érdekében a textolitnál helymegjelöléseket alkalmaztam. Ez segít elkerülni a zavart az összeszerelés során, és szépséget ad az összképhez. Így néz ki a kész nyomtatott áramköri lap maratva és fúrva:

Az alkatrészeket a diagramnak megfelelően szereljük be, ez nagyon fontos! A lényeg az, hogy ne keverjük össze a tranzisztorok és a LED-ek kivezetését. A forrasztásra is kellő figyelmet kell fordítani.

Elsőre talán nem olyan elegáns, mint egy ipari, de nem is kell az. A lényeg az, hogy a rádióelem jó érintkezését biztosítsa a nyomtatott vezetővel. Ehhez a forrasztás előtt ónoznunk kell az alkatrészeket. Az alkatrészek beszerelése és forrasztása után mindent újra ellenőrizünk, és alkohollal töröljük le a gyantát a tábláról. A kész terméknek valahogy így kell kinéznie:

Ha minden helyesen történt, akkor a tápfeszültség bekapcsolásakor a multivibrátor villogni kezd. A LED-ek színét Ön választja ki. Az érthetőség kedvéért javaslom a videó megtekintését.

Multivibrátoros videó

A „villogó lámpáink” áramfelvétele mindössze 7,3 mA. Ez lehetővé teszi ennek a példánynak a tápellátását a " koronák"elég sokáig. Általában minden problémamentes és informatív, és ami a legfontosabb, rendkívül egyszerű! Jó munkát és sok sikert kívánok a munkához! Felkészítő: Daniil Goryachev ( Alex 1).

Beszélje meg a SZIMMETRIKUS MULTIVIBRATOR LED-EKHEZ című cikket

Ebben a cikkben a multivibrátorról, annak működéséről, a terhelés multivibrátorhoz való csatlakoztatásáról és a tranzisztoros szimmetrikus multivibrátor kiszámításáról fogunk beszélni.

Multivibrátor egy egyszerű téglalap alakú impulzusgenerátor, amely önoszcillátor üzemmódban működik. Működtetéséhez csak akkumulátorról vagy más áramforrásról van szükség. Tekintsük a legegyszerűbb szimmetrikus multivibrátort tranzisztorokkal. Diagramja az ábrán látható. A multivibrátor a szükséges funkcióktól függően bonyolultabb lehet, de az ábrán látható összes elem kötelező, ezek nélkül a multivibrátor nem működik.

A szimmetrikus multivibrátor működése a kondenzátorok töltés-kisülési folyamatain alapul, amelyek az ellenállásokkal együtt RC áramköröket alkotnak.

Az RC áramkörök működéséről korábban írtam Kondenzátor című cikkemben, amelyet a honlapomon olvashat. Az interneten, ha találsz anyagot egy szimmetrikus multivibrátorról, azt röviden és nem érthetően mutatják be. Ez a körülmény nem teszi lehetővé, hogy a kezdő rádióamatőrök bármit is megértsenek, hanem csak segít a tapasztalt elektronikai mérnököknek, hogy emlékezzenek valamire. Az egyik oldalam látogatójának kérésére úgy döntöttem, hogy megszüntetem ezt a hiányt.

Hogyan működik a multivibrátor?

A tápellátás kezdeti pillanatában a C1 és C2 kondenzátorok lemerülnek, így áramellenállásuk alacsony. A kondenzátorok alacsony ellenállása a tranzisztorok „gyors” nyitásához vezet az áram áramlása miatt:

— VT2 a pálya mentén (pirossal): „+ tápegység > R1 ellenállás > kisütött C1 alacsony ellenállása > VT2 alap-emitter csomópont > — tápegység”;

— VT1 az út mentén (kék színnel): „+ tápegység > R4 ellenállás > kisütési C2 alacsony ellenállása > VT1 alap-emitter csomópont > — tápegység.”

Ez a multivibrátor „instabil” üzemmódja. Nagyon rövid ideig tart, csak a tranzisztorok sebessége határozza meg. És nincs két tranzisztor, amelyek paraméterei teljesen megegyeznek. Amelyik tranzisztor gyorsabban nyílik, az nyitva marad – a „győztes”. Tegyük fel, hogy a diagramunkban ez VT2-nek bizonyul. Ezután a kisütt C2 kondenzátor alacsony ellenállásán és a VT2 kollektor-emitter csomópont alacsony ellenállásán keresztül a VT1 tranzisztor alapja rövidre záródik a VT1 emitterrel. Ennek eredményeként a VT1 tranzisztor kénytelen lesz bezárni - „legyőzni”.

Mivel a VT1 tranzisztor zárva van, a C1 kondenzátor „gyors” töltése következik be az út mentén: „+ tápegység > R1 ellenállás > kisütött C1 kis ellenállása > VT2 alap-emitter csomópont > — tápegység.” Ez a töltés csaknem a tápfeszültségig jelentkezik.

Ugyanakkor a C2 kondenzátort fordított polaritású árammal töltik fel az út mentén: „+ tápegység > R3 ellenállás > kisütött C2 ellenállása > VT2 kollektor-emitter csomópont > — áramforrás.” A töltés időtartamát az R3 és C2 besorolások határozzák meg. Meghatározzák azt az időt, amikor a VT1 zárt állapotban van.

Ha a C2 kondenzátort körülbelül 0,7–1,0 V feszültséggel egyenlő feszültségre töltjük, az ellenállása megnő, és a VT1 tranzisztor kinyílik a pálya mentén alkalmazott feszültséggel: „+ tápegység > R3 ellenállás > VT1 alap-emitter átmenet > - tápegység." Ebben az esetben a feltöltött C1 kondenzátor feszültsége a VT1 nyitott kollektor-emitter átmeneten keresztül fordított polaritással kerül a VT2 tranzisztor emitter-bázis átmenetére. Ennek eredményeként a VT2 bezárul, és a korábban a VT2 nyitott kollektor-emitter csomóponton áthaladó áram átfolyik az áramkörön: „+ tápegység > R4 ellenállás > alacsony ellenállás C2 > VT1 bázis-emitter csomópont > — tápegység. ” Ez az áramkör gyorsan feltölti a C2 kondenzátort. Ettől a pillanattól kezdve kezdődik az „egyensúlyi” öngenerációs mód.

Szimmetrikus multivibrátor működése „steady-state” generálási módban

Megkezdődik a multivibrátor első félciklusa (oszcilláció).

Amikor a VT1 tranzisztor nyitva van és a VT2 zárva, ahogy az imént írtam, a C2 kondenzátor gyorsan feltöltődik (egy polaritású 0,7...1,0 voltos feszültségről az ellenkező polaritású áramforrás feszültségére) az áramkör mentén. : "+ tápegység > R4 ellenállás > alacsony ellenállás C2 > alap-emitter csomópont VT1 > - tápegység." Ezenkívül a C1 kondenzátor lassan újratöltődik (egy polaritású tápfeszültségről 0,7...1,0 V ellentétes polaritású feszültségre) az áramkör mentén: „+ áramforrás > R2 ellenállás > jobb oldali C1 lemez > bal oldali lemez C1 > VT1 tranzisztor kollektor-emitter csatlakozása > - - áramforrás."

Amikor a C1 újratöltése következtében a VT2 bázisán a feszültség eléri a +0,6 V értéket a VT2 emitteréhez képest, a tranzisztor kinyílik. Ezért a feltöltött C2 kondenzátor feszültsége a VT2 nyitott kollektor-emitter átmeneten keresztül fordított polaritással kerül a VT1 tranzisztor emitter-bázis átmenetére. A VT1 bezár.

Megkezdődik a multivibrátor második félciklusa (oszcilláció).

Amikor a VT2 tranzisztor nyitva van és a VT1 zárva van, a C1 kondenzátor gyorsan újratöltődik (egy polaritású 0,7...1,0 V feszültségről az ellenkező polaritású áramforrás feszültségére): „+ tápegység > R1 ellenállás > alacsony ellenállás C1 > alap emitter csomópont VT2 > - tápegység.” Ezenkívül a C2 kondenzátor lassan újratöltődik (az egy polaritású áramforrás feszültségéről 0,7...1,0 V feszültségre ellenkező polaritású feszültségre) az áramkör mentén: „C2 jobb lapja > kollektor-emitter átmenet VT2 tranzisztor > - tápegység > + forrástáp > R3 ellenállás > bal oldali C2". Amikor a VT1 bázisán a feszültség eléri a +0,6 voltot a VT1 emitteréhez képest, a tranzisztor kinyílik. Ezért a feltöltött C1 kondenzátor feszültsége a VT1 nyitott kollektor-emitter átmeneten keresztül fordított polaritással kerül a VT2 tranzisztor emitter-bázis átmenetére. A VT2 bezár. Ezen a ponton véget ér a multivibrátor rezgésének második félciklusa, és újra kezdődik az első félciklus.

A folyamat addig ismétlődik, amíg a multivibrátort le nem választják az áramforrásról.

A terhelés szimmetrikus multivibrátorhoz való csatlakoztatásának módszerei

A téglalap alakú impulzusokat egy szimmetrikus multivibrátor két pontjáról távolítják el– tranzisztoros kollektorok. Ha az egyik kollektoron „magas” potenciál van, akkor a másik kollektoron „alacsony” potenciál van (hiányzik), és fordítva - ha az egyik kimeneten „alacsony” potenciál van, akkor van egy „magas” potenciál a másikon. Ez jól látható az alábbi időgrafikonon.

A multivibrátor terhelést az egyik kollektor-ellenállással párhuzamosan kell kötni, de semmi esetre sem párhuzamosan a kollektor-emitter tranzisztor átmenettel. Terheléssel nem lehet megkerülni a tranzisztort. Ha ez a feltétel nem teljesül, akkor legalább az impulzusok időtartama megváltozik, és legfeljebb a multivibrátor nem fog működni. Az alábbi ábra bemutatja, hogyan kell helyesen csatlakoztatni a terhelést, és hogyan nem.

Annak érdekében, hogy a terhelés ne befolyásolja magát a multivibrátort, elegendő bemeneti ellenállással kell rendelkeznie. Erre a célra általában puffertranzisztor fokozatokat használnak.

A példa mutatja alacsony impedanciájú dinamikus fej csatlakoztatása multivibrátorhoz. Egy további ellenállás növeli a pufferfokozat bemeneti ellenállását, és ezáltal kiküszöböli a pufferfokozat hatását a multivibrátor tranzisztorra. Ennek értéke nem lehet kevesebb, mint a kollektor ellenállás értékének 10-szerese. Két tranzisztor összekapcsolása „kompozit tranzisztoros” áramkörben jelentősen megnöveli a kimeneti áramot. Ebben az esetben helyes a pufferfokozat alap-emitter áramkörét a multivibrátor kollektorellenállásával párhuzamosan csatlakoztatni, és nem párhuzamosan a multivibrátor tranzisztor kollektor-emitter átmenetével.

Nagy impedanciájú dinamikus fej multivibrátorhoz történő csatlakoztatásához pufferfokozatra nincs szükség. Az egyik kollektor-ellenállás helyett a fej van csatlakoztatva. Az egyetlen feltétel, aminek teljesülnie kell, hogy a dinamikus fejen átfolyó áram nem haladhatja meg a tranzisztor maximális kollektoráramát.

Ha hagyományos LED-eket szeretne csatlakoztatni a multivibrátorhoz– „villogó fény” készítéséhez, akkor ehhez nincs szükség pufferkaszkádokra. Kollektív ellenállásokkal sorba köthetők. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a LED-áram kicsi, és a feszültségesés működés közben legfeljebb egy volt. Ezért nincs hatással a multivibrátor működésére. Igaz, ez nem vonatkozik a szuperfényes LED-ekre, amelyeknél nagyobb az üzemi áram és a feszültségesés 3,5 és 10 volt között lehet. De ebben az esetben van kiút - növelje a tápfeszültséget, és használjon nagy teljesítményű tranzisztorokat, amelyek elegendő kollektoráramot biztosítanak.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy az oxid (elektrolit) kondenzátorok pozitívukkal a tranzisztorok kollektoraihoz csatlakoznak. Ez annak köszönhető, hogy a bipoláris tranzisztorok alapjain a feszültség nem emelkedik 0,7 volt fölé az emitterhez képest, és esetünkben az emitterek a tápegység mínuszát jelentik. De a tranzisztorok kollektorainál a feszültség szinte nulláról az áramforrás feszültségére változik. Az oxidkondenzátorok fordított polaritással kapcsolva nem képesek ellátni funkciójukat. Természetesen, ha eltérő felépítésű tranzisztorokat használ (nem N-P-N, hanem P-N-P szerkezeteket), akkor az áramforrás polaritásának megváltoztatása mellett a LED-eket a katódokkal „felfelé az áramkörben” és a kondenzátorokat kell fordítani. a pluszokkal a tranzisztorok alapjaihoz.

Most találjuk ki A multivibrátor elemek milyen paraméterei határozzák meg a multivibrátor kimeneti áramait és generálási frekvenciáját?

Mit befolyásolnak a kollektoros ellenállások értékei? Néhány közepes internetes cikkben láttam, hogy a kollektor ellenállások értékei nem befolyásolják jelentősen a multivibrátor frekvenciáját. Ez az egész teljes hülyeség! Ha a multivibrátort helyesen számítják ki, ezen ellenállások értékének több mint ötszörös eltérése a számított értéktől nem változtatja meg a multivibrátor frekvenciáját. A lényeg az, hogy ellenállásuk kisebb, mint az alapellenállásoké, mivel a kollektoros ellenállások biztosítják a kondenzátorok gyors töltését. Másrészt a kollektorellenállások értékei a fő értékek az áramforrásból származó energiafogyasztás kiszámításához, amelynek értéke nem haladhatja meg a tranzisztorok teljesítményét. Ha ránézünk, ha helyesen vannak csatlakoztatva, akkor még közvetlen hatásuk sincs a multivibrátor kimeneti teljesítményére. De a kapcsolások közötti időtartamot (multibrátor frekvencia) a kondenzátorok „lassú” újratöltése határozza meg. Az újratöltési időt az RC áramkörök - alapellenállások és kondenzátorok (R2C1 és R3C2) névleges értéke határozza meg.

A multivibrátort, bár szimmetrikusnak nevezik, ez csak a felépítésének áramkörére vonatkozik, és szimmetrikus és aszimmetrikus kimeneti impulzusokat is képes előállítani. A VT1 kollektor impulzus időtartamát (magas szint) az R3 és C2, a VT2 kollektor impulzus időtartamát (magas szint) pedig az R2 és C1 besorolások határozzák meg.

A kondenzátorok feltöltésének időtartamát egy egyszerű képlet határozza meg, ahol Tau- impulzus időtartama másodpercben, R- ellenállás ellenállás ohmban, VAL VEL– a kondenzátor kapacitása Faradban:

Így, ha még nem felejtette el, amit ebben a cikkben írtak néhány bekezdéssel korábban:

Ha van egyenlőség R2=R3És C1=C2, a multivibrátor kimenetein „meander” lesz - téglalap alakú impulzusok, amelyek időtartama megegyezik az impulzusok közötti szünetekkel, amelyet az ábrán láthat.

A multivibrátor teljes rezgési periódusa az T egyenlő az impulzus és a szünet időtartamának összegével:

Oszcillációs frekvencia F(Hz) a periódushoz kapcsolódóan T(mp) az arányon keresztül:

Általános szabály, hogy ha vannak számítások a rádióáramkörökről az interneten, akkor azok csekélyek. Ezért Számítsuk ki egy szimmetrikus multivibrátor elemeit a példa segítségével! .

Mint minden tranzisztor fokozat, a számítást a végétől - a kimenettől - kell elvégezni. És a kimeneten van egy pufferfokozat, akkor vannak kollektor ellenállások. Az R1 és R4 kollektorellenállások a tranzisztorok terhelését látják el. A kollektor ellenállások nincsenek hatással a generálási frekvenciára. Kiszámításuk a kiválasztott tranzisztorok paraméterei alapján történik. Így először a kollektor-ellenállásokat, majd az alapellenállásokat, majd a kondenzátorokat, majd a pufferfokozatot számítjuk ki.

A tranzisztoros szimmetrikus multivibrátor számítási eljárása és példája

Kiinduló adatok:

Tápfeszültség Ui.p. = 12 V.

Szükséges multivibrátor frekvencia F = 0,2 Hz (T = 5 másodperc), és az impulzus időtartama egyenlő 1 (egy másodperc.

Teherként egy autó izzólámpáját használják. 12 volt, 15 watt.

Ahogy sejtette, kiszámítunk egy „villogó fényt”, amely 5 másodpercenként egyszer felvillan, és a ragyogás időtartama 1 másodperc lesz.

Tranzisztorok kiválasztása a multivibrátorhoz. Például nálunk vannak a legelterjedtebb tranzisztorok a szovjet időkben KT315G.

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

A pufferfokozat tranzisztorait a terhelési áram alapján választják ki.

Annak érdekében, hogy a diagramot ne ábrázoljam kétszer, az elemek értékeit már aláírtam a diagramon. Számításukat a határozat tartalmazza.

Megoldás:

1. Mindenekelőtt meg kell értenie, hogy a tranzisztor nagy áramerősséggel történő működtetése kapcsolási módban biztonságosabb magának a tranzisztornak, mint erősítő üzemmódban. Ezért nincs szükség az átmeneti állapot teljesítményének kiszámítására abban a pillanatban, amikor a váltakozó jel áthalad a tranzisztor statikus üzemmódjának „B” működési pontján - a nyitott állapotból a zárt állapotba és vissza. . A bipoláris tranzisztorokra épített impulzusáramköröknél általában a nyitott állapotban lévő tranzisztorokra számítják a teljesítményt.

Először is meghatározzuk a tranzisztorok maximális teljesítménydisszipációját, amelynek 20 százalékkal kisebbnek kell lennie (0,8-as tényező), mint a referenciakönyvben feltüntetett tranzisztor maximális teljesítménye. De miért kell a multivibrátort a nagy áramok merev keretébe terelnünk? És még megnövekedett teljesítmény mellett is nagy lesz az energiaforrásból származó energiafogyasztás, de kevés haszon lesz. Ezért, miután meghatároztuk a tranzisztorok maximális teljesítménydisszipációját, 3-szor csökkentjük. A teljesítménydisszipáció további csökkentése nem kívánatos, mert a bipoláris tranzisztorokra épülő multivibrátor kisáramú üzemmódban történő működése „instabil” jelenség. Ha az áramforrást nem csak a multivibrátorhoz használják, vagy nem teljesen stabil, akkor a multivibrátor frekvenciája is „lebeg”.

Meghatározzuk a maximális teljesítménydisszipációt: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Meghatározzuk a névleges disszipált teljesítményt: Pdis.nom. = 120/3 = 40mW

2. Határozza meg a kollektor áramát nyitott állapotban: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Vegyük ezt a maximális kollektoráramnak.

3. Határozzuk meg a kollektor terhelés ellenállásának és teljesítményének értékét: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm

A meglévő névleges tartományból olyan ellenállásokat választunk, amelyek a lehető legközelebb vannak a 3,6 kOhm-hoz. Az ellenállások névleges sorozatának névleges értéke 3,6 kOhm, ezért először kiszámítjuk a multivibrátor R1 és R4 kollektorellenállásának értékét: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Az R1 és R4 kollektorellenállások teljesítménye megegyezik a Pras.nom tranzisztorok névleges teljesítménydisszipációjával. = 40 mW. A megadott Pras.nom-ot meghaladó teljesítményű ellenállásokat használunk. - MLT-0.125 típusú.

4. Térjünk át az R2 és R3 alapellenállások kiszámítására. Besorolásukat a h21 tranzisztorok erősítése alapján határozzák meg. Ugyanakkor a multivibrátor megbízható működéséhez az ellenállás értékének a következő tartományon belül kell lennie: 5-ször nagyobb, mint a kollektor ellenállások ellenállása, és kisebb, mint az Rк * h21 termék. Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm és Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Így az Rb ellenállás értékei (R2 és R3) 18...180 kOhm tartományba eshetnek. Először kiválasztjuk az átlagos értéket = 100 kOhm. De ez nem végleges, mivel biztosítani kell a multivibrátor szükséges frekvenciáját, és ahogy korábban írtam, a multivibrátor frekvenciája közvetlenül függ az R2 és R3 alapellenállásoktól, valamint a kondenzátorok kapacitásától.

5. Számítsa ki a C1 és C2 kondenzátorok kapacitását, és ha szükséges, számítsa újra az R2 és R3 értékét.

A C1 kondenzátor kapacitásának és az R2 ellenállás ellenállásának értékei meghatározzák a VT2 kollektor kimeneti impulzusának időtartamát. Ez alatt az impulzus alatt kell kigyulladni a villanykörténk. És ebben az állapotban az impulzus időtartama 1 másodpercre volt beállítva.

Határozzuk meg a kondenzátor kapacitását: C1 = 1 sec / 100 kOhm = 10 µF

A névleges tartományba 10 μF kapacitású kondenzátor tartozik, így nekünk megfelel.

A C2 kondenzátor kapacitásának és az R3 ellenállás ellenállásának értékei meghatározzák a VT1 kollektor kimeneti impulzusának időtartamát. Ez alatt az impulzus alatt van „szünet” a VT2 kollektoron, és az izzónk nem gyulladhat ki. És ebben az állapotban egy 5 másodperces teljes periódus volt megadva 1 másodperces impulzusidővel. Ezért a szünet időtartama 5 másodperc – 1 másodperc = 4 másodperc.

Az újratöltési időtartam képletének átalakításával mi Határozzuk meg a kondenzátor kapacitását: C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 μF

A 40 μF kapacitású kondenzátor nem tartozik a névleges tartományba, így nem felel meg nekünk, és ehhez a lehető legközelebb eső 47 μF kapacitású kondenzátort vesszük. De mint érti, a „szünet” ideje is megváltozik. Hogy ez ne forduljon elő, mi Számítsuk újra az R3 ellenállás ellenállását a szünet időtartama és a C2 kondenzátor kapacitása alapján: R3 = 4 s / 47 µF = 85 kOhm

A névleges sorozat szerint az ellenállás ellenállásának legközelebbi értéke 82 kOhm.

Tehát megkaptuk a multivibrátor elemek értékeit:

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

6. Számítsa ki a pufferfokozat R5 ellenállásának értékét!.

A multivibrátorra gyakorolt ​​hatás kiküszöbölése érdekében a kiegészítő R5 korlátozó ellenállás ellenállását legalább kétszer nagyobbra kell kiválasztani, mint az R4 kollektor ellenállás ellenállását (és bizonyos esetekben több). Ellenállása, valamint a VT3 és VT4 emitter-bázis csomópontok ellenállása ebben az esetben nem befolyásolja a multivibrátor paramétereit.

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

A névleges sorozat szerint a legközelebbi ellenállás 7,5 kOhm.

Ha az ellenállás értéke R5 = 7,5 kOhm, a pufferfokozat vezérlőárama egyenlő lesz:

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

Ráadásul, mint korábban írtam, a multivibrátor tranzisztorok kollektorterhelése nem befolyásolja a frekvenciáját, így ha nincs ilyen ellenállása, akkor kicserélheti egy másik „közeli” névleges értékre (5 ... 9 kOhm). ). Jobb, ha ez a csökkenés irányába esik, így a puffer fokozatban nem csökken a vezérlőáram. De ne feledje, hogy a kiegészítő ellenállás a multivibrátor VT2 tranzisztorának további terhelése, így az ezen az ellenálláson átfolyó áram összeadja az R4 kollektor-ellenállás áramát, és a VT2 tranzisztor terhelése: Itotal = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

A VT2 tranzisztor kollektorának teljes terhelése a normál határokon belül van. Ha ez meghaladja a referenciakönyvben megadott maximális kollektoráramot, és megszorozzuk 0,8-as tényezővel, növelje az R4 ellenállást, amíg a terhelési áram kellően le nem csökken, vagy használjon erősebb tranzisztort.

7. Áramot kell biztosítanunk az izzónak In = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A

De a pufferfokozat vezérlőárama 1,44 mA. A multivibrátor áramát az aránnyal egyenlő értékkel kell növelni:

In / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870-szer.

Hogyan kell csinálni? Jelentős kimeneti áramerősítéshez használja a „kompozit tranzisztoros” áramkör szerint épített tranzisztor-kaszkádokat. Az első tranzisztor általában kis teljesítményű (a KT361G-t fogjuk használni), ennek van a legnagyobb nyeresége, a másodiknak pedig elegendő terhelési áramot kell biztosítania (vegyük a nem kevésbé elterjedt KT814B-t). Ezután a h21 átviteli együtthatójukat megszorozzuk. Tehát a KT361G tranzisztornál h21>50, a KT814B tranzisztornál pedig h21=40. És ezeknek a tranzisztoroknak a teljes átviteli együtthatója a „kompozit tranzisztor” áramkör szerint csatlakoztatva: h21 = 50 * 40 = 2000. Ez a szám nagyobb, mint 870, tehát ezek a tranzisztorok elégségesek egy izzó vezérléséhez.

Nos, ez minden!