LED mirgotājs - multivibrators. Kā darbojas multivibratora ķēde Asimetriska multivibratora shēma

Multivibrators (no latīņu valodas I oscillate lot) ir nelineāra ierīce, kas pārvērš pastāvīgu barošanas spriegumu gandrīz taisnstūrveida impulsu enerģijā. Multivibrators ir balstīts uz pastiprinātāju ar pozitīvām atsauksmēm.

Ir pašoscilējošie un gaidstāves multivibratori. Apskatīsim pirmo veidu.

Attēlā 1. attēlā parādīta vispārināta pastiprinātāja shēma ar atgriezenisko saiti.

Shēma satur pastiprinātāju ar sarežģītu pastiprinājuma koeficientu k=Ke-ik, OOS ķēdi ar pārraides koeficientu m un PIC ķēdi ar kompleksu pārraides koeficientu B=e-i. No ģeneratoru teorijas ir zināms, ka, lai svārstības notiktu jebkurā frekvencē, ir nepieciešams, lai tajā būtu izpildīts nosacījums Bk>1. Impulsējošais periodiskais signāls satur frekvenču kopu, kas veido līniju spektru (skat. 1. lekciju). Tas. Lai ģenerētu impulsus, ir jāizpilda nosacījums Bk>1 nevis vienā frekvencē, bet plašā frekvenču joslā. Turklāt, jo īsāks impulss un ar īsākām malām nepieciešams iegūt signālu, plašākai frekvenču joslai ir jāizpilda nosacījums Bk>1. Iepriekš minētais nosacījums ir sadalīts divās daļās:

amplitūdas līdzsvara nosacījums - kopējā ģeneratora pārraides koeficienta modulim ir jāpārsniedz 1 plašā frekvenču diapazonā - K>1;

fāzes līdzsvara nosacījums - kopējai svārstību fāzes nobīdei ģeneratora slēgtā ķēdē tajā pašā frekvenču diapazonā jābūt 2 - k + = 2n reizinājumam.

Kvalitatīvi pēkšņa sprieguma pieauguma process notiek šādi. Pieņemsim, ka kādā brīdī svārstību rezultātā spriegums ģeneratora ieejā palielinās par nelielu vērtību u. Abu ģenerēšanas nosacījumu izpildes rezultātā ierīces izejā parādīsies sprieguma pieaugums: uout = Vkuin >uin, kas tiek pārraidīts uz ieeju fāzē ar sākotnējo uin. Attiecīgi šis pieaugums izraisīs turpmāku izejas sprieguma pieaugumu. Lavīnai līdzīgs sprieguma pieauguma process notiek plašā frekvenču diapazonā.

Praktiskas impulsu ģeneratora shēmas izveides uzdevums ir daļa no izejas signāla ar fāzes starpību =2 ievadīt platjoslas pastiprinātāja ieeju. Tā kā viens pretestības pastiprinātājs novirza ieejas sprieguma fāzi par 1800, izmantojot divus sērijveidā savienotus pastiprinātājus, var nodrošināt fāzes līdzsvara nosacījumu. Šajā gadījumā amplitūdas līdzsvara nosacījums izskatīsies šādi:

Viena no iespējamām shēmām, kas realizē šo metodi, ir parādīta 2. att. Šī ir pašoscilējoša multivibratora ķēde ar kolektora bāzes savienojumiem. Ķēdē tiek izmantoti divi pastiprināšanas posmi. Viena pastiprinātāja izeja ir savienota ar otrā pastiprinātāja ieeju ar kondensatoru C1, un pēdējā izeja ir savienota ar pirmā pastiprinātāja ieeju ar kondensatoru C2.

Kvalitatīvi apsvērsim multivibratora darbību, izmantojot sprieguma laika diagrammas (diagrammas), kas parādītas attēlā. 3.

Ļaujiet multivibratoram pārslēgties laikā t=t1. Tranzistors VT1 ir piesātinājuma režīmā, un VT2 ir izslēgšanas režīmā. No šī brīža sākas kondensatoru C1 un C2 uzlādes procesi. Līdz brīdim t1 kondensators C2 bija pilnībā izlādējies, un C1 tika uzlādēts pie barošanas sprieguma Ep (uzlādēto kondensatoru polaritāte norādīta 2. att.). Pēc VT1 atbloķēšanas tas sāk uzlādi no avota Ep caur rezistoru Rk2 un atbloķētā tranzistora VT1 pamatni. Kondensators tiek uzlādēts gandrīz līdz barošanas spriegumam Ep ar uzlādes konstanti

zar2 = С2Rк2

Tā kā C2 ir savienots paralēli VT2 caur atvērtu VT1, tā uzlādes ātrums nosaka izejas sprieguma izmaiņu ātrumu Uout2.. Pieņemot, ka uzlādes process ir pabeigts, kad Uout2 = 0,9 Up, ir viegli iegūt ilgumu.

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

Vienlaikus ar uzlādi C2 (sākot no brīža t1) tiek uzlādēts kondensators C1. Tā negatīvais spriegums, kas tiek pielikts VT2 pamatnei, uztur šī tranzistora izslēgto stāvokli. Kondensators C1 tiek uzlādēts caur ķēdi: Ep, atvērtā tranzistora VT1 rezistors Rb2, C1, E-K. gadījums ar laika konstanti

razr1 = C1Rb2

Kopš Rb >>Rk, tad uzlādējiet<<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

Laikā t3 parādās kolektora strāva VT2, spriegums Uke2 samazinās, kas noved pie VT1 aizvēršanas un attiecīgi Uke1 palielināšanās. Šis pieauguma spriegums tiek pārsūtīts caur C1 uz VT2 pamatni, kas nozīmē papildu VT2 atvēršanu. Tranzistori pārslēdzas uz aktīvo režīmu, notiek lavīnai līdzīgs process, kā rezultātā multivibrators pāriet citā kvazistacionārā stāvoklī: VT1 ir aizvērts, VT2 ir atvērts. Multivibratora apgriešanas ilgums ir daudz mazāks nekā visiem citiem pārejošiem procesiem, un to var uzskatīt par vienādu ar nulli.

No brīža t3 multivibratorā procesi noritēs līdzīgi aprakstītajiem, tikai jāsamaina ķēdes elementu indeksi.

Tādējādi impulsa frontes ilgumu nosaka sakabes kondensatora uzlādes procesi, un tas ir skaitliski vienāds ar:

Multivibratora ilgumu, kas atrodas gandrīz stabilā stāvoklī (impulsa un pauzes ilgums), nosaka savienojuma kondensatora izlādes process caur bāzes rezistoru, un tas ir skaitliski vienāds ar:

Ar simetrisku multivibratora ķēdi (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C) impulsa ilgums ir vienāds ar pauzes ilgumu, un impulsa atkārtošanās periods ir vienāds ar:

T = u + n = 1,4CRb

Salīdzinot impulsa un frontes ilgumu, jāņem vērā, ka Rb/Rk = h21e/s (h21e mūsdienu tranzistoriem ir 100, un s2). Līdz ar to pieauguma laiks vienmēr ir mazāks par impulsa ilgumu.

Simetriskā multivibratora izejas sprieguma frekvence nav atkarīga no barošanas sprieguma, un to nosaka tikai ķēdes parametri:

Lai mainītu impulsu ilgumu un to atkārtošanās periodu, ir jāmaina Rb un C vērtības. Taču iespējas šeit ir ierobežotas: Rb izmaiņu robežas no lielākās puses ierobežo nepieciešamība saglabāt atvērts tranzistors, mazākajā pusē ar seklu piesātinājumu. Ir grūti vienmērīgi mainīt C vērtību pat nelielās robežās.

Lai atrastu izeju no grūtībām, pievērsīsimies laika periodam t3-t1 attēlā. 2. No attēla redzams, ka norādīto laika intervālu un līdz ar to arī impulsa ilgumu var regulēt, mainot kondensatora tiešās izlādes slīpumu. To var panākt, savienojot bāzes rezistorus nevis pie barošanas avota, bet ar papildu sprieguma avotu ECM (skat. 4. att.). Tad kondensators mēdz uzlādēties nevis līdz Ep, bet gan līdz Ecm, un eksponenciāla slīpums mainīsies, mainoties Ecm.

Aplūkoto ķēžu radītajiem impulsiem ir ilgs pieauguma laiks. Dažos gadījumos šī vērtība kļūst nepieņemama. Lai saīsinātu f, ķēdē tiek ievadīti atslēgšanas kondensatori, kā parādīts 5. attēlā. Kondensators C2 šajā ķēdē tiek uzlādēts nevis caur Rz, bet gan caur Rd. Diode VD2, paliekot slēgta, “nogriež” C2 spriegumu no izejas, un kolektora spriegums palielinās gandrīz vienlaikus ar tranzistora aizvēršanu.

Multivibratoros kā aktīvo elementu var izmantot darbības pastiprinātāju. Pašoscilējošs multivibrators, kura pamatā ir op-amp, ir parādīts attēlā. 6.

Operētājsistēmas pastiprinātājs ir pārklāts ar divām OS ķēdēm: pozitīvām

un negatīvs

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

Ļaujiet ģeneratoram ieslēgties laikā t0. Invertējošā ieejā spriegums ir nulle, bet neinvertējošā ieejā tas ir vienlīdz iespējams pozitīvs vai negatīvs. Lai būtu konkrēti, pieņemsim pozitīvo. PIC dēļ izejā tiks noteikts maksimālais iespējamais spriegums - Uout m. Šī izejas sprieguma nostādināšanas laiku nosaka operētājsistēmas pastiprinātāja frekvences īpašības, un to var iestatīt vienādu ar nulli. Sākot no brīža t0, kondensators C tiks uzlādēts ar laika konstanti =RC. Līdz laikam t1 Ud = U+ - U->0, un operētājsistēmas pastiprinātāja izeja saglabā pozitīvu Uoutm. Pie t=t1, kad Ud = U+ - U- = 0, pastiprinātāja izejas spriegums mainīs savu polaritāti uz - Uout m. Pēc brīža t1 kapacitāte C tiek uzlādēta, tiecoties līdz līmenim - Uout m. Līdz brīdim 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).

6. att. redzamo multivibratoru sauc par simetrisko, jo pozitīvo un negatīvo izejas spriegumu laiki ir vienādi.

Lai iegūtu asimetrisku multivibratoru, OOS rezistors jāaizstāj ar ķēdi, kā parādīts attēlā. 7. Atšķirīgu pozitīvo un negatīvo impulsu ilgumu nodrošina dažādas laika konstantes konteineru uzlādēšanai:

R"C, - = R"C.

Op-amp multivibratoru var viegli pārveidot par viena kadra vai gaidstāves multivibratoru. Pirmkārt, OOS shēmā paralēli C pievienojam diodi VD1, kā parādīts 8. attēlā. Pateicoties diodei, ķēdei ir viens stabils stāvoklis, kad izejas spriegums ir negatīvs. Patiešām, jo Uout = - Uout m, tad diode ir atvērta un spriegums pie invertējošās ieejas ir aptuveni nulle. Kamēr spriegums pie neinvertējošās ieejas ir

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

un tiek uzturēts stabils ķēdes stāvoklis. Lai ģenerētu vienu impulsu, ķēdei jāpievieno sprūda ķēde, kas sastāv no diodes VD2, C1 un R3. Diode VD2 tiek uzturēta slēgtā stāvoklī, un to var atvērt tikai ar pozitīvu ieejas impulsu, kas pienāk ieejā laikā t0. Kad diode atveras, zīme mainās un ķēde nonāk stāvoklī ar pozitīvu spriegumu izejā. Uout = Uout m. Pēc tam kondensators C1 sāk uzlādēt ar laika konstanti =RC. Laikā t1 tiek salīdzināti ieejas spriegumi. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) un =0. Nākamajā brīdī diferenciālais signāls kļūst negatīvs un ķēde atgriežas stabilā stāvoklī. Diagrammas ir parādītas attēlā. 9.

Tiek izmantotas gaidīšanas multivibratoru shēmas, kurās tiek izmantoti diskrēti un loģiski elementi.

Attiecīgā multivibratora shēma ir līdzīga iepriekš apspriestajai.

MULTIVIBRATORS

Multivibrators. Esmu pārliecināts, ka daudzi cilvēki sāka savu radioamatieru darbību ar šo shēmu.Šī arī bija mana pirmā diagramma - saplākšņa gabals, ar naglām izdurti caurumi, detaļu vadi bija savīti ar stiepli, ja nebija lodāmura.Un viss strādāja lieliski!

Gaismas diodes tiek izmantotas kā slodze. Kad multivibrators darbojas, gaismas diodes pārslēdzas.

Montāžai nepieciešams minimāls detaļu skaits. Šeit ir saraksts:

- Rezistori 500 Ohm - 2 gab
- Rezistori 10 kOhm - 2 gab
- Elektrolītiskais kondensators 1 uF 16 voltiem - 2 gab
- Tranzistors KT972A - 2gab (derēs arī KT815 vai KT817), iespējams arī KT315, ja strāva nav lielāka par 25mA.
- LED - jebkuri 2 gab
- Strāvas padeve no 4,5 līdz 15 voltiem.

Attēlā redzama viena gaismas diode katrā kanālā, bet vairākas var pieslēgt paralēli. Vai sērijveidā (ķēde no 5 gabaliem), bet tad barošanas avots nav mazāks par 15 voltiem.

KT972A tranzistori ir kompozītmateriālu tranzistori, tas ir, to korpusā ir divi tranzistori, un tas ir ļoti jutīgs un var izturēt ievērojamu strāvu bez siltuma izlietnes.

Lai veiktu eksperimentus, jums nav jāizgatavo iespiedshēmas plate; jūs varat salikt visu, izmantojot virsmas montāžu. Lodēt kā redzams attēlos.

Zīmējumi ir īpaši izgatavoti no dažādiem leņķiem, un jūs varat detalizēti izpētīt visas instalācijas detaļas.

Tranzistoru multivibrators ir kvadrātveida viļņu ģenerators. Zemāk fotoattēlā ir viena no simetriskā multivibratora oscilogrammām.

Simetrisks multivibrators ģenerē taisnstūrveida impulsus ar divu darba ciklu. Vairāk par darba ciklu varat lasīt rakstā frekvences ģenerators. Lai pārmaiņus ieslēgtu gaismas diodes, izmantosim simetriskā multivibratora darbības principu.

Shēma sastāv no:

- divi KT315B (var būt ar jebkuru citu burtu)

– divi kondensatori ar ietilpību 10 mikroFarads

– četri, divi 300 omi un divi 27 kiloohmi

- divas Ķīnas 3 voltu gaismas diodes

Lūk, kā ierīce izskatās uz maizes dēļa:

Un tas darbojas šādi:

Lai mainītu gaismas diožu mirgošanas ilgumu, varat mainīt kondensatoru C1 un C2 vai rezistoru R2 un R3 vērtības.

Ir arī citi multivibratoru veidi. Jūs varat lasīt vairāk par tiem. Tajā ir aprakstīts arī simetriskā multivibratora darbības princips.

Ja ir slinkums tādu aparātu salikt, var nopirkt jau gatavu;-) Es pat Alikā atradu gatavu ierīci. Jūs varat to apskatīt šis saite.

Šeit ir videoklips, kurā detalizēti aprakstīts, kā darbojas multivibrators:

Multivibrators, iespējams, ir vispopulārākā ierīce iesācēju radioamatieru vidū. Un nesen nācās salikt vienu pēc viena cilvēka lūguma. Lai gan mani tas vairs neinteresē, es joprojām nebiju slinks un apkopoju produktu rakstā iesācējiem. Ir labi, ja vienā materiālā ir visa montāžai nepieciešamā informācija. ļoti vienkārša un noderīga lieta, kas neprasa atkļūdošanu un ļauj vizuāli izpētīt tranzistoru, rezistoru, kondensatoru un gaismas diožu darbības principus. Un arī, ja ierīce nedarbojas, izmēģiniet sevi kā regulatoru-atkļūdotāju. Shēma nav jauna, būvēta pēc standarta principa, un detaļas var atrast jebkur. Tās ir ļoti izplatītas.

Shēma

Tagad, kas mums ir nepieciešams no radioelementiem montāžai:

2 rezistori 1 kOhm
2 rezistori 33 kOhm
2 kondensatori 4,7 uF pie 16 voltiem
2 KT315 tranzistori ar jebkuriem burtiem
2 gaismas diodes 3-5 voltiem
1 kroņa barošanas avots 9 volti

Ja nevarat atrast vajadzīgās daļas, neuztraucieties. Šī shēma nav kritiska vērtējumiem. Pietiek ar aptuveno vērtību iestatīšanu, tas neietekmēs darbu kopumā. Tas ietekmē tikai gaismas diožu spilgtumu un mirgošanas biežumu. Mirgošanas laiks ir tieši atkarīgs no kondensatoru kapacitātes. Tranzistorus var uzstādīt līdzīgās mazjaudas n-p-n konstrukcijās. Izgatavojam iespiedshēmas plati. Tekstolīta gabala izmērs ir 40x40 mm, var ņemt ar rezervi.

Drukājams faila formāts. gulēja6 lejupielādēt. Lai uzstādīšanas laikā pieļautu pēc iespējas mazāk kļūdu, tekstolītam piemēroju pozīcijas apzīmējumus. Tas palīdz izvairīties no neskaidrībām montāžas laikā un piešķir skaistumu kopējam izskatam. Šādi izskatās gatavā iespiedshēmas plate, iegravēta un izurbta:

Mēs uzstādām detaļas saskaņā ar shēmu, tas ir ļoti svarīgi! Galvenais ir nesajaukt tranzistoru un gaismas diožu pinout. Pienācīga uzmanība jāpievērš arī lodēšanai.

Sākumā tas var nebūt tik elegants kā industriālais, bet tam nav jābūt. Galvenais ir nodrošināt labu radioelementa kontaktu ar drukāto vadītāju. Lai to izdarītu, pirms lodēšanas daļas ir jāatlodē. Pēc komponentu uzstādīšanas un lodēšanas mēs vēlreiz visu pārbaudām un noslaukām kolofoniju no dēļa ar spirtu. Gatavajam produktam vajadzētu izskatīties apmēram šādi:

Ja viss tika izdarīts pareizi, tad, kad tiek ieslēgta jauda, multivibrators sāk mirgot. Jūs pats izvēlaties gaismas diožu krāsu. Skaidrības labad iesaku noskatīties video.

Multivibratora video

Mūsu “mirgojošo gaismu” pašreizējais patēriņš ir tikai 7,3 mA. Tas ļauj šo gadījumu darbināt no " kroņi"diezgan ilgu laiku. Kopumā viss ir bez problēmām un informatīvs, un pats galvenais, ārkārtīgi vienkāršs! Es novēlu jums veiksmi un panākumus jūsu centienos! Sagatavoja Daniils Gorjačovs ( Alekss 1).

Apspriediet rakstu SIMMETRISKS MULTIVIBRATORS LED

Šajā rakstā mēs runāsim par multivibratoru, kā tas darbojas, kā pieslēgt slodzi multivibratoram un par tranzistora simetriskā multivibratora aprēķinu.

Multivibrators ir vienkāršs taisnstūrveida impulsu ģenerators, kas darbojas pašoscilatora režīmā. Lai to darbinātu, jums ir nepieciešama tikai enerģija no akumulatora vai cita strāvas avota. Apskatīsim vienkāršāko simetrisko multivibratoru, izmantojot tranzistorus. Tās diagramma ir parādīta attēlā. Multivibrators var būt sarežģītāks atkarībā no nepieciešamajām funkcijām, taču visi attēlā redzamie elementi ir obligāti, bez tiem multivibrators nedarbosies.

Simetriskā multivibratora darbības pamatā ir kondensatoru uzlādes-izlādes procesi, kas kopā ar rezistoriem veido RC ķēdes.

Par to, kā darbojas RC shēmas, es rakstīju iepriekš savā rakstā Kondensators, kuru varat izlasīt manā vietnē. Internetā, ja atrodat materiālu par simetrisku multivibratoru, tas tiek pasniegts īsi un nav saprotami. Šis apstāklis neļauj iesācējiem radioamatieriem kaut ko saprast, bet tikai palīdz pieredzējušiem elektronikas inženieriem kaut ko atcerēties. Pēc viena vietnes apmeklētāja lūguma es nolēmu novērst šo plaisu.

Kā darbojas multivibrators?

Sākotnējā barošanas brīdī kondensatori C1 un C2 ir izlādējušies, tāpēc to strāvas pretestība ir zema. Kondensatoru zemā pretestība noved pie tranzistoru “ātrās” atvēršanas, ko izraisa strāvas plūsma:

— VT2 pa ceļu (rādīts sarkanā krāsā): “+ barošanas avots > rezistors R1 > zema izlādētā C1 pretestība > bāzes-emitera pāreja VT2 > — barošana”;

— VT1 gar ceļu (parādīts zilā krāsā): "+ barošanas avots > rezistors R4 > zema izlādētā C2 pretestība > bāzes-emitera pāreja VT1 > — barošanas avots."

Tas ir “nestabils” multivibratora darbības režīms. Tas darbojas ļoti īsu laiku, ko nosaka tikai tranzistoru ātrums. Un nav divu tranzistoru, kuru parametri būtu absolūti identiski. Kurš tranzistors atveras ātrāk, tas paliks atvērts — “uzvarētājs”. Pieņemsim, ka mūsu diagrammā tas izrādās VT2. Pēc tam, izmantojot izlādētā kondensatora C2 zemo pretestību un kolektora-emitera savienojuma VT2 zemo pretestību, tranzistora VT1 pamatne tiks īssavienota ar emitētāju VT1. Tā rezultātā tranzistors VT1 būs spiests aizvērties - "kļūt sakauts".

Tā kā tranzistors VT1 ir aizvērts, kondensatora C1 “ātra” uzlāde notiek pa ceļu: “+ barošanas avots > rezistors R1 > zema izlādētā C1 pretestība > bāzes-emitera pāreja VT2 > — barošanas avots.” Šī uzlāde notiek gandrīz līdz barošanas avota spriegumam.

Tajā pašā laikā kondensators C2 tiek uzlādēts ar apgrieztas polaritātes strāvu pa ceļu: “+ barošanas avots > rezistors R3 > zema izlādētā C2 pretestība > kolektora-emitera pāreja VT2 > — barošanas avots.” Uzlādes ilgumu nosaka reitingi R3 un C2. Tie nosaka laiku, kurā VT1 atrodas slēgtā stāvoklī.

Kad kondensators C2 tiek uzlādēts līdz spriegumam, kas aptuveni vienāds ar 0,7–1,0 voltu spriegumu, tā pretestība palielināsies un tranzistors VT1 atvērsies ar spriegumu, kas tiek pielikts pa ceļu: “+ barošanas avots > rezistors R3 > bāzes-emitera pāreja VT1 > - enerģijas padeve." Šajā gadījumā uzlādētā kondensatora C1 spriegums caur atvērto kolektora-emitera savienojumu VT1 tiks pievadīts tranzistora VT2 emitētāja-bāzes savienojumam ar apgrieztu polaritāti. Rezultātā VT2 aizvērsies, un strāva, kas iepriekš gājusi caur atvērto kolektora-emitera pāreju VT2, plūdīs caur ķēdi: “+ barošanas avots > rezistors R4 > zema pretestība C2 > bāzes-emitera pāreja VT1 > — barošanas avots. ” Šī ķēde ātri uzlādēs kondensatoru C2. No šī brīža sākas “stacionāra stāvokļa” pašģenerācijas režīms.

Simetriska multivibratora darbība “stacionāra stāvokļa” ģenerēšanas režīmā

Sākas multivibratora darbības (oscilācijas) pirmais puscikls.

Kad tranzistors VT1 ir atvērts un VT2 ir aizvērts, kā es tikko rakstīju, kondensators C2 tiek ātri uzlādēts (no vienas polaritātes 0,7...1,0 voltu sprieguma līdz pretējās polaritātes barošanas avota spriegumam) gar ķēdi. : "+ barošanas avots > rezistors R4 > zema pretestība C2 > bāzes emitera pāreja VT1 > - barošanas avots." Turklāt kondensators C1 tiek lēni uzlādēts (no vienas polaritātes barošanas avota sprieguma līdz pretējās polaritātes 0,7...1,0 voltu spriegumam) pa ķēdi: “+ barošanas avots > rezistors R2 > labā plāksne C1 > pa kreisi plāksne C1 > tranzistora VT1 kolektora-emitera savienojums > - - barošanas avots."

Kad C1 uzlādes rezultātā spriegums VT2 pamatnē sasniegs vērtību +0,6 volti attiecībā pret VT2 emitētāju, tranzistors atvērsies. Tāpēc uzlādētā kondensatora C2 spriegums caur atvērto kolektora-emitera savienojumu VT2 tiks pievadīts tranzistora VT1 emitētāja-bāzes savienojumam ar apgrieztu polaritāti. VT1 tiks slēgts.

Sākas multivibratora otrais darbības puscikls (oscilācija).

Kad tranzistors VT2 ir atvērts un VT1 ir aizvērts, kondensators C1 tiek ātri uzlādēts (no vienas polaritātes 0,7...1,0 voltu sprieguma līdz pretējās polaritātes barošanas avota spriegumam) pa ķēdi: “+ barošanas avots > rezistors R1 > zema pretestība C1 > bāzes emitera pāreja VT2 > - barošanas avots. Turklāt kondensators C2 tiek lēni uzlādēts (no vienas polaritātes barošanas avota sprieguma līdz pretējās polaritātes 0,7...1,0 voltu spriegumam) pa ķēdi: “C2 labā plāksne > kolektora-emitera savienojums tranzistors VT2 > - barošanas avots > + avota jauda > rezistors R3 > kreisā plāksne C2". Kad spriegums VT1 pamatnē sasniedz +0,6 voltus attiecībā pret VT1 emitētāju, tranzistors atvērsies. Tāpēc uzlādētā kondensatora C1 spriegums caur atvērto kolektora-emitera savienojumu VT1 tiks pievadīts tranzistora VT2 emitētāja-bāzes savienojumam ar apgrieztu polaritāti. VT2 tiks aizvērts. Šajā brīdī beidzas multivibratora svārstību otrais puscikls, un pirmais puscikls sākas no jauna.

Process tiek atkārtots, līdz multivibrators tiek atvienots no strāvas avota.

Slodzes pievienošanas metodes simetriskam multivibratoram

Taisnstūra impulsi tiek noņemti no diviem simetriskā multivibratora punktiem- tranzistoru kolektori. Ja vienam kolektoram ir “augsts” potenciāls, tad otram kolektoram ir “zems” potenciāls (tā nav), un otrādi - ja vienā izejā ir “zems” potenciāls, tad ir “augsts” potenciāls, no otras puses. Tas ir skaidri parādīts zemāk esošajā laika grafikā.

Multivibratora slodze jāsavieno paralēli vienam no kolektora rezistoriem, bet nekādā gadījumā paralēli kolektora-emitera tranzistora savienojumam. Jūs nevarat apiet tranzistoru ar slodzi. Ja šis nosacījums nav izpildīts, tad vismaz impulsu ilgums mainīsies, un maksimāli multivibrators nedarbosies. Zemāk redzamajā attēlā parādīts, kā pareizi pieslēgt slodzi un kā to nedarīt.

Lai slodze neietekmētu pašu multivibratoru, tam jābūt ar pietiekamu ieejas pretestību. Šim nolūkam parasti tiek izmantotas bufera tranzistora pakāpes.

Piemērā redzams zemas pretestības dinamiskās galvas savienošana ar multivibratoru. Papildu rezistors palielina bufera posma ieejas pretestību un tādējādi novērš bufera posma ietekmi uz multivibratora tranzistoru. Tās vērtībai jābūt ne mazākai kā 10 reizes lielākai par kolektora rezistora vērtību. Divu tranzistoru savienošana “kompozīta tranzistora” ķēdē ievērojami palielina izejas strāvu. Šajā gadījumā ir pareizi bufera posma bāzes-emitera ķēdi savienot paralēli multivibratora kolektora rezistoram, nevis paralēli multivibratora tranzistora kolektora-emitera savienojumam.

Augstas pretestības dinamiskās galvas savienošanai ar multivibratoru bufera stadija nav nepieciešama. Viena kolektora rezistoru vietā ir pievienota galva. Vienīgais nosacījums, kas jāievēro, ir tas, ka strāva, kas plūst caur dinamisko galvu, nedrīkst pārsniegt tranzistora maksimālo kolektora strāvu.

Ja vēlaties multivibratoram pievienot parastās gaismas diodes– lai izveidotu “mirgojošu gaismu”, tad bufera kaskādes tam nav nepieciešamas. Tos var savienot virknē ar kolektoru rezistoriem. Tas ir saistīts ar faktu, ka LED strāva ir maza, un sprieguma kritums tajā darbības laikā nepārsniedz vienu voltu. Tāpēc tiem nav nekādas ietekmes uz multivibratora darbību. Tiesa, tas neattiecas uz īpaši spilgtām gaismas diodēm, kurām darba strāva ir lielāka un sprieguma kritums var būt no 3,5 līdz 10 voltiem. Bet šajā gadījumā ir izeja - palielināt barošanas spriegumu un izmantot tranzistorus ar lielu jaudu, nodrošinot pietiekamu kolektora strāvu.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka oksīda (elektrolītiskie) kondensatori ar to pozitīvajiem elementiem ir savienoti ar tranzistoru kolektoriem. Tas ir saistīts ar faktu, ka uz bipolāru tranzistoru bāzes spriegums nepaaugstinās virs 0,7 voltiem attiecībā pret emitētāju, un mūsu gadījumā emitētāji ir barošanas avota mīnuss. Bet tranzistoru kolektoros spriegums mainās gandrīz no nulles līdz strāvas avota spriegumam. Oksīda kondensatori nespēj pildīt savas funkcijas, ja tie ir savienoti ar apgrieztu polaritāti. Protams, ja izmantojat dažādas struktūras tranzistorus (nevis N-P-N, bet gan P-N-P struktūras), tad papildus strāvas avota polaritātes maiņai jums ir jāpagriež gaismas diodes ar katodiem “uz augšu ķēdē” un kondensatori. ar plusiem uz tranzistoru bāzēm.

Tagad izdomāsim Kādi multivibratora elementu parametri nosaka multivibratora izejas strāvas un ģenerēšanas frekvenci?

Ko ietekmē kolektoru rezistoru vērtības? Dažos viduvējos interneta rakstos esmu redzējis, ka kolektoru rezistoru vērtības būtiski neietekmē multivibratora frekvenci. Tas viss ir pilnīgas muļķības! Ja multivibrators ir pareizi aprēķināts, šo rezistoru vērtību novirze vairāk nekā piecas reizes no aprēķinātās vērtības nemainīs multivibratora frekvenci. Galvenais, lai to pretestība būtu mazāka nekā bāzes rezistoriem, jo kolektoru rezistori nodrošina ātru kondensatoru uzlādi. Bet, no otras puses, kolektoru rezistoru vērtības ir galvenās, lai aprēķinātu enerģijas patēriņu no strāvas avota, kura vērtība nedrīkst pārsniegt tranzistoru jaudu. Ja paskatās uz to, tad, ja tie ir pareizi savienoti, tiem nav pat tiešas ietekmes uz multivibratora izejas jaudu. Bet ilgumu starp pārslēgšanu (multibratora frekvenci) nosaka kondensatoru “lēna” uzlāde. Uzlādes laiku nosaka RC ķēžu - bāzes rezistoru un kondensatoru (R2C1 un R3C2) nomināli.

Multivibrators, lai gan to sauc par simetrisku, tas attiecas tikai uz tā konstrukcijas shēmu, un tas var radīt gan simetriskus, gan asimetriskus izejas impulsus ilgumā. VT1 kolektora impulsa ilgumu (augstu līmeni) nosaka R3 un C2, bet VT2 kolektora impulsa ilgumu (augstu līmeni) nosaka R2 un C1.

Kondensatoru uzlādes ilgumu nosaka pēc vienkāršas formulas, kur Tau- impulsa ilgums sekundēs, R- rezistoru pretestība omi, AR– Farads kondensatora kapacitāte:

Tātad, ja jūs jau neesat aizmirsis šajā rakstā rakstīto pāris rindkopas iepriekš:

Ja ir vienlīdzība R2=R3 Un C1=C2, pie multivibratora izejām būs “meander” - taisnstūrveida impulsi, kuru ilgums ir vienāds ar pauzēm starp impulsiem, kuras redzat attēlā.

Pilns multivibratora svārstību periods ir T vienāds ar pulsa un pauzes ilgumu summu:

Svārstību frekvence F(Hz), kas saistīti ar periodu T(s) caur attiecību:

Parasti, ja internetā ir kādi radio ķēžu aprēķini, tie ir niecīgi. Tāpēc Aprēķināsim simetriskā multivibratora elementus, izmantojot piemēru .

Tāpat kā jebkura tranzistora stadija, aprēķins jāveic no gala - izejas. Un izejā mums ir bufera stadija, tad ir kolektoru rezistori. Kolektora rezistori R1 un R4 veic tranzistoru slodzes funkciju. Kolektora rezistori neietekmē ģenerēšanas frekvenci. Tos aprēķina, pamatojoties uz izvēlēto tranzistoru parametriem. Tādējādi vispirms mēs aprēķinām kolektora rezistorus, tad bāzes rezistorus, tad kondensatorus un pēc tam bufera pakāpi.

Tranzistora simetriskā multivibratora aprēķināšanas procedūra un piemērs

Sākotnējie dati:

Barošanas spriegums Ui.p. = 12 V.

Nepieciešamā multivibratora frekvence F = 0,2 Hz (T — 5 sekundes), un impulsa ilgums ir vienāds ar 1 (vienu sekundi.

Kā slodze tiek izmantota automašīnas kvēlspuldze. 12 volti, 15 vati.

Kā jūs uzminējāt, mēs aprēķināsim “mirgojošu gaismu”, kas mirgos reizi piecās sekundēs, un spīdēšanas ilgums būs 1 sekunde.

Tranzistoru izvēle multivibratoram. Piemēram, mums padomju laikos ir visizplatītākie tranzistori KT315G.

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

Bufera posma tranzistori tiek izvēlēti, pamatojoties uz slodzes strāvu.

Lai diagramma netiktu attēlota divreiz, es jau esmu parakstījis diagrammas elementu vērtības. To aprēķins ir sniegts tālāk lēmumā.

Risinājums:

1. Pirmkārt, jums ir jāsaprot, ka tranzistora darbība ar lielām strāvām komutācijas režīmā ir drošāka pašam tranzistoram nekā darbība pastiprināšanas režīmā. Tāpēc nav jāaprēķina pārejas stāvokļa jauda brīžos, kad mainīgs signāls iet caur tranzistora statiskā režīma darbības punktu “B” - pāreja no atvērta stāvokļa uz slēgtu stāvokli un atpakaļ. . Impulsu shēmām, kas veidotas uz bipolāriem tranzistoriem, jaudu parasti aprēķina tranzistoriem atvērtā stāvoklī.

Pirmkārt, mēs nosakām tranzistoru maksimālo jaudas izkliedi, kurai jābūt par 20 procentiem mazākai (koeficients 0,8) nekā atsauces grāmatā norādītā tranzistora maksimālā jauda. Bet kāpēc mums multivibrators jāievada spēcīgu strāvu stingrā sistēmā? Un pat ar palielinātu jaudu enerģijas patēriņš no strāvas avota būs liels, bet no tā būs mazs ieguvums. Tāpēc, nosakot tranzistoru maksimālo jaudas izkliedi, mēs to samazināsim 3 reizes. Turpmāka jaudas izkliedes samazināšana nav vēlama, jo uz bipolāriem tranzistoriem balstīta multivibratora darbība zemas strāvas režīmā ir “nestabila” parādība. Ja barošanas avots tiek izmantots ne tikai multivibratoram vai tas nav pilnīgi stabils, tad arī multivibratora frekvence “peldēs”.

Mēs nosakām maksimālo jaudas izkliedi: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Nosakām nominālo izkliedēto jaudu: Pdis.nom. = 120/3 = 40mW

2. Noteikt kolektora strāvu atvērtā stāvoklī: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Pieņemsim to kā maksimālo kolektora strāvu.

3. Noskaidrosim kolektora slodzes pretestības un jaudas vērtību: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm

Mēs izvēlamies rezistorus no esošā nominālā diapazona, kas ir pēc iespējas tuvāk 3,6 kOhm. Rezistoru nominālās sērijas nominālvērtība ir 3,6 kOhm, tāpēc vispirms mēs aprēķinām multivibratora kolektora rezistoru R1 un R4 vērtību: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Kolektora rezistoru R1 un R4 jauda ir vienāda ar tranzistoru nominālās jaudas izkliedi Pras.nom. = 40 mW. Mēs izmantojam rezistorus, kuru jauda pārsniedz norādīto Pras.nom. - tips MLT-0.125.

4. Pāriesim pie pamata rezistoru R2 un R3 aprēķināšanas. To reitings tiek noteikts, pamatojoties uz tranzistoru h21 pastiprinājumu. Tajā pašā laikā, lai multivibrators darbotos droši, pretestības vērtībai jābūt diapazonā: 5 reizes lielāka par kolektora rezistoru pretestību un mazāka par produktu Rк * h21. Mūsu gadījumā Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm un Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Tādējādi pretestības Rb vērtības (R2 un R3) var būt diapazonā no 18...180 kOhm. Vispirms mēs izvēlamies vidējo vērtību = 100 kOhm. Bet tas nav galīgs, jo mums ir jānodrošina nepieciešamā multivibratora frekvence, un, kā jau rakstīju iepriekš, multivibratora frekvence ir tieši atkarīga no bāzes rezistoriem R2 un R3, kā arī no kondensatoru kapacitātes.

5. Aprēķiniet kondensatoru C1 un C2 kapacitātes un, ja nepieciešams, pārrēķiniet R2 un R3 vērtības..

Kondensatora C1 kapacitātes un rezistora R2 pretestības vērtības nosaka kolektora VT2 izejas impulsa ilgumu. Tieši šī impulsa laikā mūsu spuldzei vajadzētu iedegties. Un tādā stāvoklī pulsa ilgums tika iestatīts uz 1 sekundi.

Noteiksim kondensatora kapacitāti: C1 = 1 sek / 100 kOhm = 10 µF

Kondensators ar jaudu 10 μF ir iekļauts nominālajā diapazonā, tāpēc tas mums ir piemērots.

Kondensatora C2 kapacitātes un rezistora R3 pretestības vērtības nosaka kolektora VT1 izejas impulsa ilgumu. Tieši šī impulsa laikā VT2 kolektorā ir “pauze”, un mūsu spuldzei nevajadzētu iedegties. Un stāvoklī tika noteikts pilns 5 sekunžu periods ar impulsa ilgumu 1 sekunde. Tāpēc pauzes ilgums ir 5 sekundes – 1 sekunde = 4 sekundes.

Pārveidojot uzlādes ilguma formulu, mēs Noteiksim kondensatora kapacitāti: C2 = 4 sek / 100 kOhm = 40 µF

Kondensators ar jaudu 40 μF nav iekļauts nominālajā diapazonā, tāpēc tas mums neder, un mēs ņemsim kondensatoru ar jaudu 47 μF, kas ir pēc iespējas tuvāks tam. Bet, kā jūs saprotat, mainīsies arī “pauzes” laiks. Lai tas nenotiktu, mēs Pārrēķināsim rezistora R3 pretestību pamatojoties uz pauzes ilgumu un kondensatora C2 kapacitāti: R3 = 4 s / 47 µF = 85 kOhm

Saskaņā ar nominālo sēriju rezistora pretestības tuvākā vērtība ir 82 kOhm.

Tātad, mēs saņēmām multivibratora elementu vērtības:

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

6. Aprēķināt bufera posma rezistora R5 vērtību.

Lai novērstu ietekmi uz multivibratoru, papildu ierobežojošā rezistora R5 pretestība ir izvēlēta vismaz 2 reizes lielāka par kolektora rezistora R4 pretestību (un dažos gadījumos vairāk). Tā pretestība kopā ar emitētāja-bāzes savienojumu VT3 un VT4 pretestību šajā gadījumā neietekmēs multivibratora parametrus.

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

Saskaņā ar nominālo sēriju tuvākais rezistors ir 7,5 kOhm.

Ar rezistora vērtību R5 = 7,5 kOhm bufera posma vadības strāva būs vienāda ar:

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

Turklāt, kā jau rakstīju iepriekš, multivibratora tranzistoru kolektora slodzes reitings neietekmē tā frekvenci, tādēļ, ja jums nav šāda rezistora, varat to aizstāt ar citu “tuvu” vērtējumu (5 ... 9 kOhm). ). Tas ir labāk, ja tas ir samazinājuma virzienā, lai bufera stadijā nebūtu kontroles strāvas krituma. Bet paturiet prātā, ka papildu rezistors ir papildu slodze multivibratora tranzistoram VT2, tāpēc caur šo rezistoru plūstošā strāva veido kolektora rezistora R4 strāvu un ir slodze tranzistoram VT2: Kopā = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

Tranzistora VT2 kolektora kopējā slodze ir normas robežās. Ja tā pārsniedz maksimālo kolektora strāvu, kas norādīta atsauces grāmatā un reizināta ar koeficientu 0,8, palieliniet pretestību R4, līdz slodzes strāva ir pietiekami samazināta, vai izmantojiet jaudīgāku tranzistoru.

7. Mums ir jānodrošina strāva spuldzei In = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A

Bet bufera posma vadības strāva ir 1,44 mA. Multivibratora strāva jāpalielina par vērtību, kas vienāda ar attiecību:

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

Kā to izdarīt? Ievērojamam izejas strāvas pastiprināšanai izmantojiet tranzistoru kaskādes, kas veidotas saskaņā ar “kompozītu tranzistoru” shēmu. Pirmais tranzistors parasti ir mazjaudas (mēs izmantosim KT361G), tam ir vislielākais pastiprinājums, bet otrajam ir jānodrošina pietiekama slodzes strāva (ņemsim ne mazāk izplatīto KT814B). Tad to pārraides koeficienti h21 tiek reizināti. Tātad tranzistoram KT361G h21>50 un tranzistoram KT814B h21=40. Un kopējais šo tranzistoru pārraides koeficients, kas savienots saskaņā ar “kompozītu tranzistoru” ķēdi: h21 = 50 * 40 = 2000. Šis skaitlis ir lielāks par 870, tāpēc ar šiem tranzistoriem pilnīgi pietiek, lai vadītu spuldzi.

Nu, tas arī viss!