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LED 점멸 장치 - 멀티바이브레이터. 멀티바이브레이터 회로는 어떻게 작동합니까?

멀티바이브레이터(라틴어 I에서 많이 진동함)는 일정한 공급 전압을 거의 직사각형 펄스의 에너지로 변환하는 비선형 장치입니다. 멀티바이브레이터는 포지티브 피드백이 있는 증폭기를 기반으로 합니다.

자체 진동 및 대기 멀티바이브레이터가 있습니다. 첫 번째 유형을 고려해 보겠습니다.

그림에서. 그림 1은 피드백이 있는 증폭기의 일반화된 회로를 보여줍니다.

회로에는 복소 이득 계수 k=Ke-ik를 갖는 증폭기, 전송 계수 m을 갖는 OOS 회로, 복소 전송 계수 B=e-i를 갖는 PIC 회로가 포함됩니다. 발생기 이론에 따르면 임의의 주파수에서 진동이 발생하려면 조건 Bk>1이 충족되어야 한다는 것이 알려져 있습니다. 펄스형 주기 신호에는 라인 스펙트럼을 형성하는 주파수 세트가 포함되어 있습니다(강의 1 참조). 저것. 펄스를 생성하려면 하나의 주파수가 아닌 넓은 주파수 대역에서 Bk>1 조건을 충족해야 합니다. 더욱이, 펄스가 짧고 에지가 짧을수록 신호를 얻어야 하며, 더 넓은 주파수 대역의 경우 조건 Bk>1을 충족해야 합니다. 위의 조건은 두 가지로 나뉩니다.

진폭 균형 조건 - 전체 발전기 전송 계수의 계수는 넓은 주파수 범위에서 1을 초과해야 합니다(K>1).

위상 균형 조건 - 동일한 주파수 범위에서 발생기의 폐쇄 회로에서 진동의 총 위상 변이는 2 - k + = 2n의 배수여야 합니다.

질적으로 전압이 급격하게 상승하는 과정은 다음과 같다. 어떤 시점에서 변동의 결과로 발전기 입력의 전압이 작은 양 u만큼 증가한다고 가정합니다. 두 가지 생성 조건을 모두 충족한 결과, 전압 증분은 장치의 출력에 나타납니다. uout = Vkuin >uin은 초기 uin과 같은 위상으로 입력에 전송됩니다. 따라서 이러한 증가는 출력 전압의 추가 증가로 이어질 것입니다. 눈사태와 같은 전압 성장 과정은 넓은 주파수 범위에서 발생합니다.

실제 펄스 발생기 회로를 구성하는 작업은 위상차 = 2인 출력 신호의 일부를 광대역 증폭기의 입력에 공급하는 것으로 귀결됩니다. 하나의 저항증폭기는 입력전압의 위상을 1800°만큼 이동시키기 때문에 직렬로 연결된 두 개의 증폭기를 사용하면 위상평형 조건을 만족시킬 수 있다. 이 경우 진폭 균형 조건은 다음과 같습니다.

이 방법을 구현하는 가능한 방식 중 하나가 그림 2에 나와 있습니다. 이것은 컬렉터-베이스 연결을 갖춘 자체 발진 멀티바이브레이터의 회로입니다. 회로는 두 개의 증폭 단계를 사용합니다. 한 증폭기의 출력은 커패시터 C1을 통해 두 번째 증폭기의 입력에 연결되고, 후자의 출력은 커패시터 C2를 통해 첫 번째 증폭기의 입력에 연결됩니다.


그림 1에 표시된 전압 타이밍 다이어그램(다이어그램)을 사용하여 멀티바이브레이터의 작동을 질적으로 고려해 보겠습니다. 삼.

멀티바이브레이터가 시간 t=t1에 전환되도록 하세요. 트랜지스터 VT1은 포화 모드이고 VT2는 차단 모드입니다. 이 순간부터 커패시터 C1과 C2를 재충전하는 프로세스가 시작됩니다. t1 순간까지 커패시터 C2는 완전히 방전되었고, C1은 공급 전압 Ep로 충전되었다(충전된 커패시터의 극성은 그림 2에 표시됨). VT1 잠금을 해제한 후 저항 Rk2와 잠금 해제된 트랜지스터 VT1의 베이스를 통해 소스 Ep에서 충전을 시작합니다. 커패시터는 전하 상수로 공급 전압 Ep에 거의 충전됩니다.

zar2 = С2Rк2

C2는 개방형 VT1을 통해 VT2에 병렬로 연결되므로 충전 속도에 따라 출력 전압 Uout2의 변화율이 결정됩니다. Uout2 = 0.9 Up일 때 충전 프로세스가 완료된다고 가정하면 지속 시간을 쉽게 얻을 수 있습니다.

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

C2 충전과 동시에(t1 순간부터 시작) 커패시터 C1이 재충전됩니다. VT2의 베이스에 적용된 음의 전압은 이 트랜지스터의 오프 상태를 유지합니다. 커패시터 C1은 개방형 트랜지스터 VT1의 Ep, ​​저항 Rb2, C1, E-K 회로를 통해 재충전됩니다. 시간 상수가 있는 경우

razr1 = C1Rb2

Rb >>Rk이므로 충전<<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

시간 t3에 컬렉터 전류 VT2가 나타나고 Uke2 전압이 떨어지며 이로 인해 VT1이 닫히고 그에 따라 Uke1이 증가합니다. 이 증분 전압은 C1을 통해 VT2의 베이스로 전달되며, 이는 VT2의 추가 개방을 수반합니다. 트랜지스터가 활성 모드로 전환되고 눈사태와 같은 프로세스가 발생하며 그 결과 멀티바이브레이터가 또 다른 준정지 상태로 전환됩니다. 즉, VT1은 닫히고 VT2는 열립니다. 멀티바이브레이터가 전환되는 기간은 다른 모든 과도 프로세스보다 훨씬 짧으며 0과 동일한 것으로 간주될 수 있습니다.

t3 순간부터 멀티바이브레이터의 프로세스는 설명한 것과 유사하게 진행됩니다. 회로 요소의 인덱스만 바꾸면 됩니다.

따라서 펄스 전면의 지속 시간은 커플링 커패시터의 충전 프로세스에 의해 결정되며 수치적으로 다음과 같습니다.

준안정 상태에 있는 멀티바이브레이터의 지속 시간(펄스 및 일시 중지 지속 시간)은 베이스 저항을 통해 커플링 커패시터를 방전하는 과정에 의해 결정되며 수치적으로 다음과 같습니다.

대칭형 멀티바이브레이터 회로(Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C)를 사용하면 펄스 지속 시간은 일시 중지 지속 시간과 같고 펄스 반복 주기는 다음과 같습니다.

T = u + n =1.4CRb

펄스 지속 시간과 전면 지속 시간을 비교할 때 Rb/Rk = h21e/s(최신 트랜지스터의 경우 h21e는 100, s2)라는 점을 고려해야 합니다. 결과적으로 상승 시간은 항상 펄스 지속 시간보다 짧습니다.

대칭형 멀티바이브레이터의 출력 전압 주파수는 공급 전압에 의존하지 않으며 회로 매개변수에 의해서만 결정됩니다.

펄스의 지속 시간과 반복 기간을 변경하려면 Rb와 C의 값을 변경해야 합니다. 그러나 여기서 가능성은 제한되어 있습니다. Rb의 변경 한계는 유지해야 할 필요성으로 인해 더 큰 측면에서 제한됩니다. 얕은 포화로 인해 작은 면에 있는 개방형 트랜지스터. 작은 한계 내에서도 C 값을 원활하게 변경하는 것은 어렵습니다.

어려움에서 벗어날 수 있는 방법을 찾기 위해 그림 1의 t3-t1 기간을 살펴보겠습니다. 2. 그림에서 지정된 시간 간격과 그에 따른 펄스 지속 시간은 커패시터의 직접 방전 기울기를 변경하여 조정할 수 있음을 알 수 있습니다. 이는 기본 저항을 전원이 아닌 추가 전압 소스 ECM에 연결하여 달성할 수 있습니다(그림 4 참조). 그러면 커패시터는 Ep가 아닌 Ecm으로 재충전되는 경향이 있으며 지수의 기울기는 Ecm의 변화에 ​​따라 변경됩니다.

고려된 회로에 의해 생성된 펄스는 상승 시간이 길다. 어떤 경우에는 이 값이 허용되지 않습니다. f를 단축하기 위해 그림 5와 같이 차단 커패시터가 회로에 도입됩니다. 이 회로에서는 커패시터 C2가 Rz가 아닌 Rd를 통해 충전됩니다. 다이오드 VD2는 닫힌 상태에서 출력에서 ​​C2의 전압을 "차단"하고 트랜지스터가 닫히는 것과 거의 동시에 컬렉터의 전압이 증가합니다.

멀티바이브레이터에서는 연산 증폭기를 활성 요소로 사용할 수 있습니다. 연산 증폭기를 기반으로 한 자체 발진 멀티바이브레이터가 그림 1에 나와 있습니다. 6.


연산 증폭기는 두 개의 OS 회로로 덮여 있습니다.

그리고 부정적인

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

시간 t0에 발전기를 켜보자. 반전 입력에서 전압은 0이고, 비반전 입력에서 전압은 양수 또는 음수일 가능성이 동일합니다. 구체적으로 말하자면 긍정적인 측면을 살펴보겠습니다. PIC로 인해 출력에서 ​​가능한 최대 전압(Uout m)이 설정됩니다. 이 출력 전압의 안정화 시간은 연산 증폭기의 주파수 특성에 따라 결정되며 0으로 설정될 수 있습니다. t0 순간부터 커패시터 C는 시간 상수 =RC로 충전됩니다. 시간 t1 Ud = U+ - U- >0까지 연산 증폭기 출력은 양의 Uoutm을 유지합니다. t=t1에서 Ud = U+ - U- = 0일 때 증폭기의 출력 전압은 극성을 - Uout m으로 변경합니다. 순간 t1 이후, 커패시턴스 C가 재충전되어 레벨 - Uout m이 됩니다. t2 Ud = U+ - U- 순간까지< 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).

그림 6에 표시된 멀티바이브레이터는 대칭형이라고 합니다. 양의 출력 전압과 음의 출력 전압의 시간은 동일합니다.

비대칭 멀티바이브레이터를 얻으려면 그림 1과 같이 OOS의 저항을 회로로 교체해야 합니다. 7. 컨테이너 재충전을 위한 다양한 시간 상수에 의해 다양한 양의 펄스와 음의 펄스의 지속 시간이 보장됩니다.

R"C, - = R"C.

연산 증폭기 멀티바이브레이터는 원샷 또는 대기 멀티바이브레이터로 쉽게 변환될 수 있습니다. 먼저 OOS 회로에서 C와 병렬로 그림 8과 같이 다이오드 VD1을 연결합니다. 다이오드 덕분에 출력 전압이 음수일 때 회로는 안정적인 상태를 갖습니다. 실제로 왜냐하면 Uout = - Uout m이면 다이오드가 개방되고 반전 입력의 전압은 대략 0입니다. 비반전 입력의 전압은 다음과 같습니다.

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

그리고 회로의 안정적인 상태가 유지됩니다. 하나의 펄스를 생성하려면 다이오드 VD2, C1 및 R3으로 구성된 트리거 회로를 회로에 추가해야 합니다. 다이오드 VD2는 닫힌 상태로 유지되며 시간 t0에 입력에 도달하는 양의 입력 펄스에 의해서만 열릴 수 있습니다. 다이오드가 열리면 부호가 바뀌고 회로는 출력에 양의 전압이 있는 상태가 됩니다. Uout = Uout m. 그 후, 커패시터 C1은 시간 상수 =RC로 충전을 시작합니다. 시간 t1에서 입력 전압이 비교됩니다. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) 및 =0. 다음 순간에 차동 신호는 음수가 되고 회로는 안정된 상태로 돌아갑니다. 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 9.

이산 및 논리 요소를 사용하는 대기 멀티바이브레이터 회로가 사용됩니다.

문제의 멀티바이브레이터 회로는 앞에서 설명한 회로와 유사합니다.

멀티바이브레이터

멀티바이브레이터. 아마도 많은 사람들이 이 계획을 가지고 아마추어 라디오 활동을 시작했을 것입니다.이것은 또한 나의 첫 번째 다이어그램이었습니다. 합판 조각, 못으로 뚫린 구멍, 납땜 인두가 없을 때 부품의 리드가 와이어로 꼬였습니다.그리고 모든 것이 훌륭하게 작동했습니다!

LED는 부하로 사용됩니다. 멀티바이브레이터가 작동하면 LED가 전환됩니다.

조립에는 최소한의 부품이 필요합니다. 목록은 다음과 같습니다.

  1. - 저항기 500Ω - 2개
  2. - 저항기 10kOhm - 2개
  3. - 16V용 전해 콘덴서 1uF - 2개
  4. - 트랜지스터 KT972A - 2개(KT815 또는 KT817도 작동 가능), 전류가 25mA 이하인 경우 KT315도 가능합니다.
  5. - LED - 임의 2개
  6. - 4.5~15V의 전원 공급 장치.

그림에는 각 채널에 하나의 LED가 표시되어 있지만 여러 개를 병렬로 연결할 수도 있습니다. 또는 직렬(5개 체인)이지만 전원 공급 장치는 15V 이상입니다.

KT972A 트랜지스터는 복합 트랜지스터입니다. 즉, 하우징에 두 개의 트랜지스터가 포함되어 있으며 매우 민감하고 방열판 없이 상당한 전류를 견딜 수 있습니다.

실험을 수행하기 위해 인쇄 회로 기판을 만들 필요는 없으며 표면 실장 설치를 사용하여 모든 것을 조립할 수 있습니다. 그림과 같이 납땜합니다.

도면은 특별히 다양한 각도에서 제작되었으며 설치에 대한 모든 세부 사항을 자세히 검사할 수 있습니다.

트랜지스터 멀티바이브레이터는 구형파 발생기입니다. 아래 사진은 대칭형 멀티바이브레이터의 오실로그램 중 하나입니다.

대칭형 멀티바이브레이터는 듀티 사이클이 2인 직사각형 펄스를 생성합니다. 주파수 생성기 기사에서 듀티 사이클에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 대칭형 멀티바이브레이터의 작동 원리를 사용하여 LED를 교대로 켜겠습니다.


이 계획은 다음으로 구성됩니다.

– KT315B 2개(다른 문자와 함께 사용 가능)

– 10 마이크로패럿 용량의 커패시터 2개

– 4개, 각각 300옴 2개, 각각 27킬로옴 2개

– 중국산 3V LED 2개


브레드보드에서 장치의 모습은 다음과 같습니다.


작동 방식은 다음과 같습니다.

LED의 깜박임 지속 시간을 변경하려면 커패시터 C1 및 C2 또는 저항 R2 및 R3의 값을 변경할 수 있습니다.

다른 유형의 멀티바이브레이터도 있습니다. 그들에 대해 더 자세히 읽을 수 있습니다. 또한 대칭형 멀티바이브레이터의 작동 원리도 설명합니다.

그런 장치를 조립하기가 너무 게으른 경우 기성품을 구입할 수 있습니다. ;-) 심지어 Alika에서 기성품 장치를 찾았습니다. 에서 찾아보시면 됩니다 이것링크.

다음은 멀티바이브레이터의 작동 방식을 자세히 설명하는 비디오입니다.

멀티바이브레이터는 아마도 초보 라디오 아마추어들 사이에서 가장 인기 있는 장치일 것입니다. 그리고 최근 한 분의 요청으로 하나를 조립하게 되었습니다. 더 이상 관심이 없지만 여전히 게으르지 않고 제품을 초보자를 위한 기사로 정리했습니다. 하나의 재료에 조립에 필요한 모든 정보가 포함되어 있으면 좋습니다. 디버깅이 필요하지 않고 트랜지스터, 저항기, 커패시터 및 LED의 작동 원리를 시각적으로 연구할 수 있는 매우 간단하고 유용한 것입니다. 또한 장치가 작동하지 않으면 레귤레이터 디버거로 사용해보십시오. 이 계획은 새로운 것이 아니며 표준 원칙에 따라 제작되었으며 부품은 어디에서나 찾을 수 있습니다. 그들은 매우 일반적입니다.

계획

이제 조립을 위해 무선소자에서 필요한 것은 무엇입니까?

  • 2개의 저항기 1kΩ
  • 2개의 저항기 33kΩ
  • 16V에서 2개의 커패시터 4.7uF
  • 문자가 포함된 KT315 트랜지스터 2개
  • 3-5V용 LED 2개
  • 1개의 크라운 전원 공급 장치 9V

필요한 부품을 찾을 수 없더라도 걱정하지 마세요. 이 회로는 등급에 중요하지 않습니다. 대략적인 값을 설정하는 것으로 충분하며 이는 작업 전체에 영향을 미치지 않습니다. 이는 LED의 밝기와 깜박임 빈도에만 영향을 미칩니다. 깜박이는 시간은 커패시터의 커패시턴스에 직접적으로 의존합니다. 트랜지스터는 유사한 저전력 n-p-n 구조로 설치될 수 있습니다. 우리는 인쇄 회로 기판을 만듭니다. 텍스톨라이트 조각의 크기는 40 x 40 mm이므로 예비품으로 가져갈 수 있습니다.

인쇄 가능한 파일 형식. 레이6다운로드. 설치 시 실수를 최소화하기 위해 텍스톨라이트에 위치 지정을 적용했습니다. 이는 조립 중 혼란을 방지하고 전체적인 외관에 아름다움을 더해줍니다. 에칭 및 드릴링된 완성된 인쇄 회로 기판의 모습은 다음과 같습니다.

다이어그램에 따라 부품을 설치합니다. 이는 매우 중요합니다! 가장 중요한 것은 트랜지스터와 LED의 핀아웃을 혼동하지 않는 것입니다. 납땜에도 주의를 기울여야 합니다.

처음에는 산업용만큼 우아하지 않을 수도 있지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 가장 중요한 것은 무선 요소와 인쇄 도체의 양호한 접촉을 보장하는 것입니다. 이렇게 하려면 납땜하기 전에 부품에 주석을 달아야 합니다. 구성 요소를 설치하고 납땜한 후 모든 것을 다시 확인하고 알코올로 보드에서 로진을 닦아냅니다. 완성된 제품은 다음과 같아야 합니다.

모든 것이 올바르게 완료되면 전원이 공급되면 멀티바이브레이터가 깜박이기 시작합니다. LED 색상은 직접 선택하세요. 명확성을 위해 비디오를 시청하는 것이 좋습니다.

멀티바이브레이터 비디오

우리의 "깜박이는 빛"의 전류 소비는 7.3mA에 불과합니다. 이를 통해 이 인스턴스는 " 크라운"꽤 오랫동안. 일반적으로 모든 것이 문제가 없고 유익하며 가장 중요한 것은 매우 간단하다는 것입니다! 나는 당신의 노력과 성공을 기원합니다! Daniil Goryachev가 준비함( 알렉스1).

LED용 대칭 멀티바이브레이터 기사에 대해 토론하십시오.

이 기사에서는 멀티바이브레이터, 작동 방식, 멀티바이브레이터에 부하를 연결하는 방법 및 트랜지스터 대칭 멀티바이브레이터 계산에 대해 설명합니다.

멀티바이브레이터자체 발진기 모드에서 작동하는 간단한 직사각형 펄스 발생기입니다. 작동하려면 배터리나 기타 전원의 전원만 필요합니다. 트랜지스터를 사용하는 가장 간단한 대칭형 멀티바이브레이터를 고려해 보겠습니다. 그 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 멀티바이브레이터는 수행되는 필수 기능에 따라 더 복잡할 수 있지만 그림에 표시된 모든 요소는 필수이며 해당 요소가 없으면 멀티바이브레이터가 작동하지 않습니다.

대칭형 멀티바이브레이터의 작동은 저항과 함께 RC 회로를 형성하는 커패시터의 충전-방전 과정을 기반으로 합니다.

나는 이전에 내 웹사이트에서 읽을 수 있는 내 기사 Capacitor에서 RC 회로가 어떻게 작동하는지에 대해 썼습니다. 인터넷에서 대칭형 멀티바이브레이터에 대한 자료를 찾으면 간략하게 표시되고 이해하기 어렵습니다. 이러한 상황에서는 초보 라디오 아마추어가 아무것도 이해할 수 없지만 숙련된 전자 엔지니어가 무언가를 기억하는 데에만 도움이 됩니다. 내 사이트 방문자 중 한 사람의 요청에 따라 나는 이 격차를 없애기로 결정했습니다.

멀티바이브레이터는 어떻게 작동하나요?

전원 공급 초기에는 커패시터 C1과 C2가 방전되므로 전류 저항이 낮습니다. 커패시터의 낮은 저항으로 인해 전류 흐름으로 인해 트랜지스터가 "빠르게" 열립니다.

— 경로를 따라 VT2(빨간색으로 표시): "+ 전원 공급 장치 > 저항 R1 > 방전된 C1의 낮은 저항 > 베이스-이미터 접합 VT2 > — 전원 공급 장치";

— 경로를 따라 VT1(파란색으로 표시): "+ 전원 공급 장치 > 저항 R4 > 방전된 C2의 낮은 저항 > 베이스-이미터 접합 VT1 > — 전원 공급 장치."

이것이 멀티바이브레이터의 "불안정한" 작동 모드입니다. 이는 트랜지스터의 속도에 의해서만 결정되는 매우 짧은 시간 동안 지속됩니다. 그리고 매개변수가 완전히 동일한 두 개의 트랜지스터는 없습니다. 더 빨리 열리는 트랜지스터가 열린 상태로 유지됩니다. 즉 "승자"입니다. 우리 다이어그램에서 VT2로 판명되었다고 가정해 보겠습니다. 그러면 방전된 커패시터 C2의 낮은 저항과 콜렉터-이미터 접합 VT2의 낮은 저항을 통해 트랜지스터 VT1의 베이스가 이미터 VT1에 단락됩니다. 결과적으로 트랜지스터 VT1은 강제로 닫혀 "패배"됩니다.

트랜지스터 VT1이 닫혀 있으므로 커패시터 C1의 "빠른" 충전은 "+ 전원 공급 장치 > 저항 R1 > 방전된 C1의 낮은 저항 > 베이스-이미터 접합 VT2 > — 전원 공급 장치" 경로를 따라 발생합니다. 이 충전은 거의 전원 공급 장치의 전압까지 발생합니다.

동시에 커패시터 C2는 "+ 전원 > 저항 R3 > 방전된 C2의 낮은 저항 > 컬렉터-이미터 접합 VT2 > — 전원" 경로를 따라 역극성 전류로 충전됩니다. 충전 기간은 R3 및 C2 등급에 따라 결정됩니다. VT1이 닫힌 상태에 있는 시간을 결정합니다.

커패시터 C2가 0.7-1.0V의 전압과 거의 동일한 전압으로 충전되면 저항이 증가하고 트랜지스터 VT1은 경로를 따라 적용된 전압으로 열립니다. "+ 전원 공급 장치 > 저항 R3 > 베이스-이미터 접합 VT1 > - 전원 공급 장치.” 이 경우, 개방형 콜렉터-이미터 접합 VT1을 통해 충전된 커패시터 C1의 전압은 반대 극성으로 트랜지스터 VT2의 이미터-베이스 접합에 적용됩니다. 결과적으로 VT2가 닫히고 이전에 개방형 컬렉터-이미터 접합 VT2를 통과한 전류가 회로를 통해 흐릅니다. "+ 전원 공급 장치 > 저항 R4 > 낮은 저항 C2 > 베이스-이미터 접합 VT1 > — 전원 공급 장치. ” 이 회로는 커패시터 C2를 빠르게 재충전합니다. 이 순간부터 '정상 상태' 자가 생성 모드가 시작됩니다.

"정상 상태" 생성 모드에서 대칭형 멀티바이브레이터의 작동

멀티바이브레이터의 첫 번째 반주기 작동(진동)이 시작됩니다.

방금 쓴 것처럼 트랜지스터 VT1이 열리고 VT2가 닫히면 커패시터 C2는 회로를 따라 빠르게 재충전됩니다(한 극성의 0.7...1.0V 전압에서 반대 극성의 전원 전압으로). : "+ 전원 공급 장치 > 저항 R4 > 낮은 저항 C2 > 베이스-이미터 접합 VT1 > - 전원 공급 장치." 또한 커패시터 C1은 회로를 따라 천천히 재충전됩니다(한 극성의 전원 전압에서 반대 극성의 0.7...1.0V 전압으로). "+ 전원 공급 장치 > 저항 R2 > 오른쪽 플레이트 C1 > 왼쪽 플레이트 C1 > 트랜지스터 VT1의 컬렉터-이미터 접합 > - - 전원.”

C1을 재충전한 결과 VT2 베이스의 전압이 VT2 이미터에 비해 +0.6V 값에 도달하면 트랜지스터가 열립니다. 따라서 개방형 콜렉터-이미터 접합 VT2를 통해 충전된 커패시터 C2의 전압은 역 극성으로 트랜지스터 VT1의 이미터-베이스 접합에 적용됩니다. VT1이 닫힙니다.

멀티바이브레이터의 두 번째 반주기 작동(진동)이 시작됩니다.

트랜지스터 VT2가 열리고 VT1이 닫히면 커패시터 C1은 회로를 따라 빠르게 재충전됩니다(한 극성의 0.7...1.0V 전압에서 반대 극성의 전원 전압으로). "+ 전원 공급 장치 > 저항 R1 > 낮은 저항 C1 > 베이스 이미터 접합 VT2 > - 전원 공급 장치.” 또한 커패시터 C2는 회로를 따라 천천히 재충전됩니다(한 극성의 전원 전압에서 반대 극성의 0.7...1.0V 전압까지). "C2의 오른쪽 플레이트 > 컬렉터-이미터 접합 트랜지스터 VT2 > - 전원 공급 장치 > + 소스 전원 > 저항 R3 > 왼쪽 플레이트 C2". VT1 베이스의 전압이 VT1 이미터에 비해 +0.6V에 도달하면 트랜지스터가 열립니다. 따라서 개방형 컬렉터-에미터 접합 VT1을 통해 충전된 커패시터 C1의 전압은 반대 극성으로 트랜지스터 VT2의 이미터-베이스 접합에 적용됩니다. VT2가 닫힙니다. 이 시점에서 멀티바이브레이터 진동의 두 번째 반주기가 끝나고 첫 번째 반주기가 다시 시작됩니다.

멀티바이브레이터가 전원에서 분리될 때까지 이 과정이 반복됩니다.

부하를 대칭형 멀티바이브레이터에 연결하는 방법

대칭형 멀티바이브레이터의 두 지점에서 직사각형 펄스가 제거됩니다.– 트랜지스터 수집기. 한 컬렉터에 "높은" 전위가 있으면 다른 컬렉터에는 "낮은" 전위가 있고(없음), 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 한 출력에 "낮은" 전위가 있으면 다른 한편으로는 "높은" 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 아래의 시간 그래프에 명확하게 표시되어 있습니다.

멀티바이브레이터 부하는 컬렉터 저항 중 하나와 병렬로 연결해야 하지만 어떤 경우에도 컬렉터-이미터 트랜지스터 접합과 병렬로 연결해서는 안 됩니다. 부하가 있는 경우 트랜지스터를 바이패스할 수 없습니다. 이 조건이 충족되지 않으면 최소한 펄스 지속 시간이 변경되고 최대 멀티바이브레이터는 작동하지 않습니다. 아래 그림은 부하를 올바르게 연결하는 방법과 연결하지 않는 방법을 보여줍니다.

부하가 멀티바이브레이터 자체에 영향을 미치지 않도록 하려면 충분한 입력 저항이 있어야 합니다. 이를 위해 일반적으로 버퍼 트랜지스터 스테이지가 사용됩니다.

예제에서는 다음을 보여줍니다. 저임피던스 다이내믹 헤드를 멀티바이브레이터에 연결. 추가 저항은 버퍼 스테이지의 입력 저항을 증가시켜 멀티바이브레이터 트랜지스터에 대한 버퍼 스테이지의 영향을 제거합니다. 그 값은 콜렉터 저항 값의 10배 이상이어야 합니다. "복합 트랜지스터" 회로에 두 개의 트랜지스터를 연결하면 출력 전류가 크게 증가합니다. 이 경우 버퍼 스테이지의 베이스-이미터 회로를 멀티바이브레이터의 콜렉터 저항과 병렬로 연결하고 멀티바이브레이터 트랜지스터의 콜렉터-이미터 접합과 병렬이 아닌 연결하는 것이 옳습니다.

고임피던스 다이나믹 헤드를 멀티바이브레이터에 연결하기 위한 용도버퍼 단계는 필요하지 않습니다. 컬렉터 저항 중 하나 대신 헤드가 연결됩니다. 충족되어야 하는 유일한 조건은 다이나믹 헤드를 통해 흐르는 전류가 트랜지스터의 최대 컬렉터 전류를 초과해서는 안 된다는 것입니다.

일반 LED를 멀티바이브레이터에 연결하려는 경우– "깜박이는 빛"을 만들기 위해 버퍼 캐스케이드가 필요하지 않습니다. 콜렉터 저항과 직렬로 연결할 수 있습니다. 이는 LED 전류가 작고 작동 중 전압 강하가 1V를 넘지 않기 때문입니다. 따라서 멀티바이브레이터의 작동에는 아무런 영향을 미치지 않습니다. 사실, 이는 작동 전류가 더 높고 전압 강하가 3.5~10V일 수 있는 초고휘도 LED에는 적용되지 않습니다. 그러나이 경우 탈출구가 있습니다. 공급 전압을 높이고 고전력 트랜지스터를 사용하여 충분한 콜렉터 전류를 제공합니다.

산화물(전해) 커패시터는 양극과 함께 트랜지스터의 컬렉터에 연결됩니다. 이는 바이폴라 트랜지스터 기반에서 전압이 이미 터에 비해 0.7V 이상으로 상승하지 않고 우리의 경우 이미 터가 전원 공급 장치의 마이너스이기 때문입니다. 그러나 트랜지스터 콜렉터에서 전압은 거의 0에서 전원 전압으로 변경됩니다. 산화물 커패시터는 역극성으로 연결하면 제 기능을 수행할 수 없습니다. 당연히 다른 구조(N-P-N이 아니라 P-N-P 구조)의 트랜지스터를 사용하는 경우 전원의 극성을 변경하는 것 외에도 음극이 "회로에서 위로", 커패시터가 있는 LED를 켜야 합니다. 트랜지스터베이스에 플러스가 있습니다.

이제 알아 봅시다 멀티바이브레이터 요소의 어떤 매개변수가 멀티바이브레이터의 출력 전류와 생성 주파수를 결정합니까?

컬렉터 저항의 값은 어떤 영향을 줍니까? 나는 일부 평범한 인터넷 기사에서 컬렉터 저항의 값이 멀티바이브레이터의 주파수에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 보았습니다. 이것은 모두 말도 안되는 소리입니다! 멀티바이브레이터가 올바르게 계산되면 이러한 저항 값이 계산된 값에서 5배 이상 편차가 발생해도 멀티바이브레이터의 주파수는 변경되지 않습니다. 가장 중요한 것은 콜렉터 저항이 커패시터의 빠른 충전을 제공하기 때문에 저항이 기본 저항보다 낮다는 것입니다. 그러나 반면에 컬렉터 저항의 값은 전원의 전력 소비를 계산하는 주요 값이며 그 값은 트랜지스터의 전력을 초과해서는 안됩니다. 살펴보면 올바르게 연결되면 멀티바이브레이터의 출력 전력에 직접적인 영향을 미치지도 않습니다. 그러나 스위칭 사이의 지속 시간(멀티바이브레이터 주파수)은 커패시터의 "느린" 재충전에 의해 결정됩니다. 재충전 시간은 RC 회로(베이스 저항 및 커패시터(R2C1 및 R3C2))의 정격에 따라 결정됩니다.

멀티바이브레이터는 대칭형이라고 부르지만 이는 구성 회로에만 적용되며 지속 시간에 따라 대칭 및 비대칭 출력 펄스를 모두 생성할 수 있습니다. VT1 컬렉터의 펄스 지속 시간(하이 레벨)은 R3 및 C2 정격에 의해 결정되고, VT2 컬렉터의 펄스 지속 시간(하이 레벨)은 R2 및 C1 정격에 의해 결정됩니다.

커패시터 재충전 기간은 간단한 공식으로 결정됩니다. 타우– 펄스 지속 시간(초), 아르 자형– 옴 단위의 저항 저항, 와 함께– 커패시터의 정전용량(패럿):

따라서 이 기사에서 몇 단락 앞서 쓴 내용을 아직 잊지 않았다면 다음을 수행하십시오.

평등이 있다면 R2=R3그리고 C1=C2, 멀티바이브레이터의 출력에는 "구불구불한" 즉, 그림에서 볼 수 있는 펄스 사이의 일시 정지와 동일한 지속 시간을 갖는 직사각형 펄스가 있습니다.

멀티바이브레이터의 전체 진동주기는 다음과 같습니다. 티펄스 및 일시 정지 기간의 합과 같습니다.

진동 주파수 에프(Hz) 기간 관련 티(초) 비율을 통해:

일반적으로 인터넷에 무선 회로에 대한 계산이 있으면 그 계산은 미미합니다. 그렇기 때문에 예제를 사용하여 대칭형 멀티바이브레이터의 요소를 계산해 보겠습니다. .

모든 트랜지스터 스테이지와 마찬가지로 계산은 끝, 즉 출력부터 수행되어야 합니다. 출력에는 버퍼 스테이지가 있고 그 다음에는 컬렉터 저항이 있습니다. 콜렉터 저항 R1 및 R4는 트랜지스터를 로드하는 기능을 수행합니다. 컬렉터 저항은 생성 주파수에 영향을 미치지 않습니다. 선택한 트랜지스터의 매개변수를 기반으로 계산됩니다. 따라서 먼저 컬렉터 저항, 베이스 저항, 커패시터, 버퍼 스테이지를 계산합니다.

트랜지스터 대칭 멀티바이브레이터 계산 절차 및 예

초기 데이터:

전원 전압 Ui.p. = 12V.

필요한 멀티바이브레이터 주파수 F = 0.2Hz(T = 5초), 펄스 지속 시간은 다음과 같습니다. 1 (일초.

자동차 백열 전구가 부하로 사용됩니다. 12볼트, 15와트.

짐작하셨듯이, 5초마다 한 번씩 깜박이는 "깜박이는 빛"을 계산해 보겠습니다. 빛의 지속 시간은 1초입니다.

멀티바이브레이터용 트랜지스터 선택. 예를 들어, 소련 시대에 가장 흔한 트랜지스터가 있습니다. KT315G.

그들을 위해: P최대=150mW; I최대=150mA; h21>50.

버퍼단의 트랜지스터는 부하 전류에 따라 선택됩니다.

다이어그램을 두 번 묘사하지 않기 위해 다이어그램의 요소 값에 이미 서명했습니다. 그들의 계산은 결정에서 더 자세히 설명됩니다.

해결책:

1. 우선, 스위칭 모드에서 고전류로 트랜지스터를 작동하는 것이 증폭 모드에서 작동하는 것보다 트랜지스터 자체에 더 안전하다는 점을 이해해야 합니다. 따라서 트랜지스터의 정적 모드의 동작 지점 "B"를 통해 교류 신호가 통과하는 순간, 즉 개방 상태에서 폐쇄 상태로의 전환과 다시 전환 상태의 전환 상태에 대한 전력을 계산할 필요가 없습니다. . 바이폴라 트랜지스터를 기반으로 하는 펄스 회로의 경우 일반적으로 개방 상태의 트랜지스터에 대해 전력이 계산됩니다.

먼저, 참고서에 표시된 트랜지스터의 최대 전력보다 20% 낮은 값(0.8배)이 되어야 하는 트랜지스터의 최대 전력 손실을 결정합니다. 그런데 왜 멀티바이브레이터를 고전류의 견고한 프레임워크로 구동해야 합니까? 그리고 전력이 증가하더라도 전원의 에너지 소비는 크지만 이점은 거의 없습니다. 따라서 트랜지스터의 최대 전력 손실을 결정한 후 이를 3배로 줄이겠습니다. 저전류 모드에서 바이폴라 트랜지스터 기반 멀티바이브레이터의 작동은 "불안정한" 현상이기 때문에 전력 소모를 더 줄이는 것은 바람직하지 않습니다. 전원이 멀티바이브레이터에만 사용되지 않거나 완전히 안정적이지 않은 경우 멀티바이브레이터의 주파수도 "부동"됩니다.

최대 전력 손실을 결정합니다. Pdis.max = 0.8 * Pmax = 0.8 * 150mW = 120mW

정격 소산 전력을 결정합니다: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW

2. 개방 상태에서 컬렉터 전류를 결정합니다. Ik0 = Pdis.nom. /Ui.p. = 40mW / 12V = 3.3mA

이를 최대 컬렉터 전류로 간주하겠습니다.

3. 컬렉터 부하의 저항 및 전력 값을 찾아보겠습니다. Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

우리는 가능한 한 3.6kOhm에 가까운 기존 공칭 범위에서 저항기를 선택합니다. 공칭 저항 시리즈의 공칭 값은 3.6kOhm이므로 먼저 멀티바이브레이터의 컬렉터 저항 R1 및 R4 값을 계산합니다. Rк = R1 = R4 = 3.6kΩ.

콜렉터 저항 R1 및 R4의 전력은 트랜지스터 Pras.nom의 정격 전력 손실과 동일합니다. = 40mW. 우리는 지정된 Pras.nom을 초과하는 전력을 가진 저항기를 사용합니다. - MLT-0.125를 입력하세요.

4. 기본 저항 R2 및 R3 계산으로 넘어갑니다.. 등급은 트랜지스터 h21의 이득에 따라 결정됩니다. 동시에 멀티바이브레이터의 안정적인 작동을 위해 저항 값은 컬렉터 저항기의 저항보다 5배 크고 제품 Rк * h21보다 작아야 합니다. Rmin = 3.6 * 5 = 18kΩ, Rmax = 3.6 * 50 = 180kΩ

따라서 저항 Rb(R2 및 R3) 값은 18~180kOhm 범위에 있을 수 있습니다. 먼저 평균값 = 100kOhm을 선택합니다. 그러나 멀티바이브레이터에 필요한 주파수를 제공해야 하기 때문에 최종적인 것은 아니며 앞서 쓴 것처럼 멀티바이브레이터의 주파수는 기본 저항 R2 및 R3과 커패시터의 커패시턴스에 직접적으로 의존합니다.

5. 커패시터 C1과 C2의 커패시턴스를 계산하고 필요한 경우 R2와 R3의 값을 다시 계산합니다..

커패시터 C1의 커패시턴스 값과 저항 R2의 저항 값은 컬렉터 VT2의 출력 펄스 지속 시간을 결정합니다. 우리 전구가 켜져야 하는 것은 바로 이 충동 동안입니다. 그리고 펄스 지속시간을 1초로 설정한 조건에서.

커패시터의 커패시턴스를 결정해 보겠습니다. C1 = 1초 / 100kOhm = 10μF

10μF 용량의 커패시터가 공칭 범위에 포함되어 있으므로 우리에게 적합합니다.

커패시터 C2의 커패시턴스 값과 저항 R3의 저항 값은 컬렉터 VT1의 출력 펄스 지속 시간을 결정합니다. 이 펄스 동안 VT2 컬렉터에 "일시 정지"가 발생하고 전구가 켜지지 않아야 합니다. 그리고 조건에서는 펄스 지속 시간이 1초인 전체 기간이 5초로 지정되었습니다. 따라서 일시정지 기간은 5초 – 1초 = 4초입니다.

재충전 기간 공식을 변형하여, 커패시터의 커패시턴스를 결정해 보겠습니다. C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 µF

40μF 용량의 커패시터는 공칭 범위에 포함되지 않으므로 우리에게는 적합하지 않으며, 최대한 이에 가까운 47μF 용량의 커패시터를 사용하겠습니다. 그러나 아시다시피 "일시 중지"시간도 변경됩니다. 이런 일이 발생하지 않도록 우리는 저항 R3의 저항을 다시 계산해 보겠습니다.일시 중지 기간과 커패시터 C2의 커패시턴스를 기준으로: R3 = 4초 / 47μF = 85kΩ

공칭 시리즈에 따르면 저항 저항의 가장 가까운 값은 82kOhm입니다.

따라서 우리는 멀티바이브레이터 요소의 값을 얻었습니다.

R1 = 3.6kΩ, R2 = 100kΩ, R3 = 82kΩ, R4 = 3.6kΩ, C1 = 10μF, C2 = 47μF.

6. 버퍼 스테이지의 저항 R5 값을 계산합니다..

멀티바이브레이터에 대한 영향을 제거하기 위해 추가 제한 저항 R5의 저항은 컬렉터 저항 R4의 저항보다 최소 2배(어떤 경우에는 그 이상) 더 크게 선택됩니다. 이 경우 이미터-베이스 접합 VT3 및 VT4의 저항과 함께 해당 저항은 멀티바이브레이터의 매개변수에 영향을 미치지 않습니다.

R5 = R4 * 2 = 3.6 * 2 = 7.2kΩ

공칭 시리즈에 따르면 가장 가까운 저항은 7.5kOhm입니다.

R5 = 7.5kOhm의 저항 값을 사용하면 버퍼 스테이지 제어 전류는 다음과 같습니다.

Icontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1.2v) / 7.5kOhm = 1.44mA

또한 앞서 쓴 것처럼 멀티바이브레이터 트랜지스터의 콜렉터 부하 정격은 주파수에 영향을 미치지 않으므로 이러한 저항이 없으면 다른 "닫기" 정격(5 ... 9 kOhm)으로 교체할 수 있습니다. ). 버퍼 단계에서 제어 전류의 강하가 없도록 감소 방향이면 더 좋습니다. 그러나 추가 저항은 멀티바이브레이터의 트랜지스터 VT2에 대한 추가 부하이므로 이 저항을 통해 흐르는 전류는 콜렉터 저항 R4의 전류에 추가되고 트랜지스터 VT2에 대한 부하입니다. Itotal = Ik + Icontrol. = 3.3mA + 1.44mA = 4.74mA

트랜지스터 VT2 콜렉터의 총 부하는 정상 한계 내에 있습니다. 참고서에 명시된 최대 컬렉터 전류를 초과하고 0.8배를 곱한 경우 부하 전류가 충분히 줄어들 때까지 저항 R4를 높이거나 더 강력한 트랜지스터를 사용하십시오.

7. 전구에 전류를 공급해야 합니다. In = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1.25A

그러나 버퍼 스테이지의 제어 전류는 1.44mA입니다. 멀티바이브레이터 전류는 다음 비율과 동일한 값만큼 증가해야 합니다.

/ Icontrol에서 = 1.25A / 0.00144A = 870회.

어떻게 하나요? 상당한 출력 전류 증폭용"복합 트랜지스터" 회로에 따라 제작된 트랜지스터 캐스케이드를 사용합니다. 첫 번째 트랜지스터는 일반적으로 저전력(KT361G 사용)이고 이득이 가장 높으며 두 번째 트랜지스터는 충분한 부하 전류를 제공해야 합니다(그다지 일반적인 KT814B를 사용하겠습니다). 그런 다음 전송 계수 h21을 곱합니다. 따라서 KT361G 트랜지스터의 경우 h21>50이고, KT814B 트랜지스터의 경우 h21=40입니다. 그리고 "복합 트랜지스터" 회로에 따라 연결된 이들 트랜지스터의 전체 전송 계수는 다음과 같습니다. h21 = 50 * 40 = 2000. 이 수치는 870보다 크므로 이러한 트랜지스터는 전구를 제어하기에 충분합니다.

글쎄, 그게 다야!

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