LED intermitent - multivibrator. Cum funcționează un circuit multivibrator Circuit multivibrator asimetric

Un multivibrator (din latină oscilează mult) este un dispozitiv neliniar care transformă o tensiune de alimentare constantă în energia unor impulsuri aproape dreptunghiulare. Multivibratorul se bazează pe un amplificator cu feedback pozitiv.

Există multivibratoare auto-oscilante și de așteptare. Să luăm în considerare primul tip.

În fig. Figura 1 prezintă un circuit generalizat al unui amplificator cu feedback.

Circuitul conține un amplificator cu un coeficient complex de câștig k=Ke-ik, un circuit OOS cu un coeficient de transmisie m și un circuit PIC cu un coeficient de transmisie complex B=e-i. Din teoria generatoarelor se știe că pentru ca oscilații să apară la orice frecvență, este necesar ca condiția Bk>1 să fie îndeplinită la aceasta. Un semnal periodic pulsat conține un set de frecvențe care formează un spectru de linii (vezi prelegerea 1). Acea. Pentru a genera impulsuri, este necesar să se îndeplinească condiția Bk>1 nu la o frecvență, ci pe o bandă largă de frecvență. Mai mult, cu cât pulsul este mai scurt și cu margini mai scurte se cere obținerea semnalului, pentru o bandă de frecvență mai largă este necesar să se îndeplinească condiția Bk>1. Condiția de mai sus se împarte în două:

starea de echilibru de amplitudine - modulul coeficientului de transmisie general al generatorului trebuie să depășească 1 într-un domeniu larg de frecvență - K>1;

starea echilibrului de fază - defazarea totală a oscilațiilor într-un circuit închis al generatorului în același interval de frecvență trebuie să fie un multiplu de 2 - k + = 2n.

Calitativ, procesul de creștere bruscă a tensiunii are loc după cum urmează. Să presupunem că la un moment dat, ca urmare a fluctuațiilor, tensiunea la intrarea generatorului crește cu o valoare mică u. Ca urmare a îndeplinirii ambelor condiții de generare, la ieșirea dispozitivului va apărea o creștere de tensiune: uout = Vkuin >uin, care este transmisă la intrare în fază cu uin inițial. În consecință, această creștere va duce la o creștere suplimentară a tensiunii de ieșire. Un proces asemănător unei avalanșe de creștere a tensiunii are loc pe o gamă largă de frecvențe.

Sarcina de a construi un circuit practic generator de impulsuri se rezumă la alimentarea unei părți a semnalului de ieșire cu o diferență de fază =2 la intrarea unui amplificator de bandă largă. Deoarece un amplificator rezistiv schimbă faza tensiunii de intrare cu 1800, utilizarea a două amplificatoare conectate în serie poate satisface condiția echilibrului de fază. Condiția echilibrului de amplitudine va arăta astfel în acest caz:

Una dintre schemele posibile care implementează această metodă este prezentată în Fig. 2. Acesta este un circuit al unui multivibrator auto-oscilant cu conexiuni colector-bază. Circuitul folosește două trepte de amplificare. Ieșirea unui amplificator este conectată la intrarea celui de-al doilea prin condensatorul C1, iar ieșirea celui din urmă este conectată la intrarea primului prin condensatorul C2.

Vom lua în considerare calitativ funcționarea multivibratorului folosind diagramele de sincronizare a tensiunii (diagrame) prezentate în Fig. 3.

Lăsați multivibratorul să comute la momentul t=t1. Tranzistorul VT1 este în modul de saturație, iar VT2 este în modul de întrerupere. Din acest moment încep procesele de reîncărcare a condensatoarelor C1 și C2. Până la momentul t1, condensatorul C2 a fost complet descărcat, iar C1 a fost încărcat la tensiunea de alimentare Ep (polaritatea condensatoarelor încărcate este indicată în Fig. 2). După deblocarea VT1, începe încărcarea de la sursa Ep prin rezistența Rk2 și baza tranzistorului deblocat VT1. Condensatorul este încărcat aproape la tensiunea de alimentare Ep cu o constantă de încărcare

zar2 = С2Rк2

Deoarece C2 este conectat în paralel la VT2 prin VT1 deschis, rata de încărcare a acestuia determină rata de modificare a tensiunii de ieșire Uout2.. Presupunând că procesul de încărcare este finalizat când Uout2 = 0,9 Up, este ușor de obținut durata

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

Concomitent cu încărcarea C2 (începând din momentul t1), condensatorul C1 este reîncărcat. Tensiunea sa negativă aplicată la baza VT2 menține starea oprită a acestui tranzistor. Condensatorul C1 este reîncărcat prin circuitul: Ep, rezistența Rb2, C1, E-K al tranzistorului deschis VT1. caz cu constantă de timp

razr1 = C1Rb2

Din moment ce Rb >>Rk, atunci încărcați<<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

La momentul t3 apare curentul de colector VT2, tensiunea Uke2 scade, ceea ce duce la închiderea VT1 și, în consecință, la o creștere a Uke1. Această tensiune incrementală este transmisă prin C1 la baza VT2, ceea ce implică o deschidere suplimentară a VT2. Tranzistoarele trec în modul activ, are loc un proces asemănător unei avalanșe, în urma căruia multivibratorul intră într-o altă stare cvasi-staționară: VT1 este închis, VT2 este deschis. Durata de întoarcere a multivibratorului este mult mai mică decât toate celelalte procese tranzitorii și poate fi considerată egală cu zero.

Din momentul t3, procesele din multivibrator se vor desfășura în mod similar cu cele descrise; trebuie doar să schimbați indicii elementelor circuitului.

Astfel, durata frontului de impuls este determinată de procesele de încărcare ale condensatorului de cuplare și este numeric egală cu:

Durata multivibratorului aflat într-o stare cvasi-stabilă (durata impulsului și pauzei) este determinată de procesul de descărcare a condensatorului de cuplare prin rezistorul de bază și este numeric egală cu:

Cu un circuit multivibrator simetric (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C), durata impulsului este egală cu durata pauzei, iar perioada de repetare a impulsului este egală cu:

T = u + n = 1,4CRb

La compararea duratelor impulsului și frontului, este necesar să se țină cont de faptul că Rb/Rk = h21e/s (h21e pentru tranzistoarele moderne este 100 și s2). În consecință, timpul de creștere este întotdeauna mai mic decât durata pulsului.

Frecvența tensiunii de ieșire a unui multivibrator simetric nu depinde de tensiunea de alimentare și este determinată numai de parametrii circuitului:

Pentru a modifica durata impulsurilor și perioada de repetare a acestora, este necesar să se modifice valorile Rb și C. Dar posibilitățile aici sunt limitate: limitele de modificare a Rb sunt limitate pe partea mai mare de necesitatea de a menține un tranzistor deschis, pe partea mai mică prin saturație superficială. Este dificil să schimbați fără probleme valoarea lui C chiar și în limite mici.

Pentru a găsi o cale de ieșire din dificultate, să ne întoarcem la perioada de timp t3-t1 din Fig. 2. Din figură se poate observa că intervalul de timp specificat și, în consecință, durata impulsului poate fi ajustată prin modificarea pantei descărcării directe a condensatorului. Acest lucru poate fi realizat prin conectarea rezistențelor de bază nu la sursa de alimentare, ci la o sursă suplimentară de tensiune ECM (vezi Fig. 4). Apoi condensatorul tinde să se reîncarce nu la Ep, ci la Ecm, iar panta exponențialului se va schimba cu o modificare a Ecm.

Impulsurile generate de circuitele considerate au un timp de crestere mare. În unele cazuri, această valoare devine inacceptabilă. Pentru a scurta f, condensatorii de întrerupere sunt introduși în circuit, așa cum se arată în Fig. 5. Condensatorul C2 este încărcat în acest circuit nu prin Rz, ci prin Rd. Dioda VD2, rămânând închisă, „oprește” tensiunea de pe C2 de la ieșire, iar tensiunea de pe colector crește aproape simultan cu închiderea tranzistorului.

În multivibratoare, un amplificator operațional poate fi utilizat ca element activ. Un multivibrator autooscilant bazat pe un amplificator operațional este prezentat în Fig. 6.

Op-amp-ul este acoperit de două circuite OS: pozitiv

și negativ

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

Lăsați generatorul să fie pornit la momentul t0. La intrarea inversoare tensiunea este zero, la intrarea neinversătoare este la fel de probabil pozitivă sau negativă. Pentru a fi concret, să luăm ceea ce este pozitiv. Datorită PIC-ului, la ieșire se va stabili tensiunea maximă posibilă - Uout m. Timpul de stabilire a acestei tensiuni de ieșire este determinat de proprietățile de frecvență ale amplificatorului operațional și poate fi setat egal cu zero. Începând din momentul t0, condensatorul C va fi încărcat cu o constantă de timp =RC. Până la momentul t1 Ud = U+ - U- >0, iar ieșirea op-amp menține un Uoutm pozitiv. La t=t1, când Ud = U+ - U- = 0, tensiunea de ieșire a amplificatorului își va schimba polaritatea la - Uout m. După momentul t1, capacitatea C este reîncărcată, tinzând la nivelul - Uout m. Până la momentul 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).

Multivibratorul prezentat în Fig. 6 se numește simetric, deoarece timpii tensiunilor de ieșire pozitive și negative sunt egale.

Pentru a obține un multivibrator asimetric, rezistorul din OOS ar trebui înlocuit cu un circuit, așa cum se arată în Fig. 7. Durate diferite ale impulsurilor pozitive și negative sunt asigurate de diferite constante de timp pentru reîncărcarea recipientelor:

R"C, - = R"C.

Un multivibrator op-amp poate fi convertit cu ușurință într-un multivibrator one-shot sau standby. Mai întâi, în circuitul OOS, în paralel cu C, conectăm dioda VD1, așa cum se arată în Fig. 8. Datorită diodei, circuitul are o stare stabilă când tensiunea de ieșire este negativă. Într-adevăr, pentru că Uout = - Uout m, atunci dioda este deschisă și tensiunea la intrarea inversoare este aproximativ zero. În timp ce tensiunea la intrarea neinversoare este

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

iar starea stabilă a circuitului este menţinută. Pentru a genera un impuls, un circuit de declanșare constând din diode VD2, C1 și R3 ar trebui adăugat la circuit. Dioda VD2 este menținută în stare închisă și poate fi deschisă numai printr-un impuls pozitiv de intrare care ajunge la intrare la momentul t0. Când dioda se deschide, semnul se schimbă și circuitul intră într-o stare cu o tensiune pozitivă la ieșire. Uout = Uout m. După aceasta, condensatorul C1 începe să se încarce cu o constantă de timp =RC. La momentul t1 se compară tensiunile de intrare. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) și =0. În momentul următor, semnalul diferențial devine negativ și circuitul revine la o stare stabilă. Diagramele sunt prezentate în Fig. 9.

Sunt utilizate circuite de multivibratoare de așteptare folosind elemente discrete și logice.

Circuitul multivibratorului în cauză este similar cu cel discutat mai devreme.

MULTIVIBRATOR

Multivibrator. Sunt sigur că mulți oameni și-au început activitățile de radio amator cu această schemă.Aceasta a fost și prima mea diagramă - o bucată de placaj, găuri perforate cu cuie, cablurile pieselor au fost răsucite cu sârmă în lipsa unui fier de lipit.Și totul a funcționat excelent!

LED-urile sunt folosite ca sarcină. Când multivibratorul funcționează, LED-urile se comută.

Asamblarea necesită un minim de piese. Iată lista:

1. - Rezistoare 500 Ohm - 2 buc
2. - Rezistoare 10 kOhm - 2 buc
3. - Condensator electrolitic 1 uF pentru 16 volti - 2 bucati
4. - Tranzistorul KT972A - 2 bucăți (vor funcționa și KT815 sau KT817), este posibil și KT315, dacă curentul nu este mai mare de 25mA.
5. - LED - oricare 2 piese
6. - Alimentare de la 4,5 la 15 volți.

Figura arată câte un LED pe fiecare canal, dar mai multe pot fi conectate în paralel. Sau în serie (un lanț de 5 bucăți), dar atunci sursa de alimentare nu este mai mică de 15 volți.

Tranzistoarele KT972A sunt tranzistoare compozite, adică carcasa lor conține două tranzistoare și este foarte sensibilă și poate rezista la un curent semnificativ fără radiator.

Pentru a efectua experimente, nu trebuie să faceți o placă de circuit imprimat; puteți asambla totul folosind o instalație montată pe suprafață. Lipiți așa cum se arată în imagini.

Desenele sunt realizate special din diferite unghiuri și puteți examina în detaliu toate detaliile instalației.

Un multivibrator tranzistor este un generator de unde pătrate. Mai jos în fotografie este una dintre oscilogramele unui multivibrator simetric.

Un multivibrator simetric generează impulsuri dreptunghiulare cu un ciclu de lucru de doi. Puteți citi mai multe despre ciclul de lucru în articolul generator de frecvență. Vom folosi principiul de funcționare al unui multivibrator simetric pentru a aprinde alternativ LED-urile.

Schema constă din:

– două KT315B (pot fi cu orice altă literă)

– doi condensatori cu o capacitate de 10 microFaradi

– patru, două de 300 Ohm fiecare și două de 27 KiloOhm fiecare

– două LED-uri chinezești de 3 volți

Iată cum arată dispozitivul pe o placă:

Și așa funcționează:

Pentru a modifica durata de clipire a LED-urilor, puteți modifica valorile condensatoarelor C1 și C2 sau ale rezistențelor R2 și R3.

Există și alte tipuri de multivibratoare. Puteți citi mai multe despre ele. De asemenea, descrie principiul de funcționare al unui multivibrator simetric.

Daca iti este prea lene sa asamblezi un astfel de dispozitiv, iti poti cumpara unul gata facut;-) Am gasit chiar si un dispozitiv gata facut pe Alika. O poți căuta acest legătură.

Iată un videoclip care descrie în detaliu cum funcționează un multivibrator:

Multivibratorul este poate cel mai popular dispozitiv printre radioamatorii începători. Și recent a trebuit să pun unul împreună la cererea unei persoane. Deși nu mă mai interesează acest lucru, tot nu am fost leneș și am compilat produsul într-un articol pentru începători. Este bine când un material conține toate informațiile pentru asamblare. un lucru foarte simplu și util care nu necesită depanare și vă permite să studiați vizual principiile de funcționare a tranzistorilor, rezistențelor, condensatoarelor și LED-urilor. Și, de asemenea, dacă dispozitivul nu funcționează, încercați-vă ca regulator-depanator. Schema nu este nouă, este construită după un principiu standard, iar piesele pot fi găsite oriunde. Sunt foarte frecvente.

Sistem

Acum ce avem nevoie de la radioelemente pentru asamblare:

• 2 rezistențe de 1 kOhm
• 2 rezistențe 33 kOhm
• 2 condensatoare 4,7 uF la 16 volți
• 2 tranzistoare KT315 cu orice litere
• 2 LED-uri pentru 3-5 volți
• 1 sursa de alimentare coroana 9 volti

Dacă nu ați găsit piesele de care aveți nevoie, nu vă faceți griji. Acest circuit nu este critic pentru evaluări. Este suficient să setați valori aproximative; acest lucru nu va afecta munca în ansamblu. Afectează doar luminozitatea și frecvența de clipire a LED-urilor. Timpul de clipire depinde direct de capacitatea condensatoarelor. Tranzistoarele pot fi instalate în structuri similare n-p-n de putere mică. Facem o placă de circuit imprimat. Dimensiunea unei bucăți de textolit este de 40 pe 40 mm, o puteți lua cu rezervă.

Format de fișier imprimabil. laic6 Descarca. Pentru a face cât mai puține greșeli în timpul instalării, am aplicat textolitului desemnări de poziție. Acest lucru ajută la evitarea confuziei în timpul asamblarii și adaugă frumusețe aspectului general. Iată cum arată placa de circuit imprimat finită, gravată și găurită:

Instalăm piesele conform diagramei, acest lucru este foarte important! Principalul lucru este să nu confundați pinout-ul tranzistorilor și LED-urilor. De asemenea, lipirea ar trebui să primească atenția cuvenită.

La început poate să nu fie la fel de elegant ca unul industrial, dar nu trebuie să fie. Principalul lucru este să asigurați un contact bun al elementului radio cu conductorul imprimat. Pentru a face acest lucru, trebuie să cositorim piesele înainte de a lipi. După ce componentele sunt instalate și lipite, verificăm totul din nou și ștergem colofonia de pe placă cu alcool. Produsul finit ar trebui să arate cam așa:

Dacă totul a fost făcut corect, atunci când este aplicată puterea, multivibratorul începe să clipească. Culoarea LED-urilor o alegi singur. Pentru claritate, vă sugerez să vizionați videoclipul.

Video cu multivibrator

Consumul de curent al „luminilor intermitente” este de numai 7,3 mA. Acest lucru permite ca această instanță să fie alimentată de la " coroane„de mult timp. În general, totul este fără probleme și informativ și, cel mai important, extrem de simplu! Îți doresc succes și succes în demersurile tale! Pregătit de Daniil Goryachev ( Alex1).

Discutați articolul MULTIVIBRATOR SIMETRIC PENTRU LED-uri

În acest articol vom vorbi despre multivibrator, cum funcționează, cum se conectează o sarcină la multivibrator și calculul unui multivibrator simetric cu tranzistor.

Multivibrator este un generator de impulsuri dreptunghiular simplu care funcționează în modul auto-oscilator. Pentru a-l utiliza, aveți nevoie doar de alimentare de la o baterie sau altă sursă de alimentare. Să luăm în considerare cel mai simplu multivibrator simetric folosind tranzistori. Diagrama sa este prezentată în figură. Multivibratorul poate fi mai complicat în funcție de funcțiile necesare îndeplinite, dar toate elementele prezentate în figură sunt obligatorii, fără ele multivibratorul nu va funcționa.

Funcționarea unui multivibrator simetric se bazează pe procesele de încărcare-descărcare ale condensatoarelor, care împreună cu rezistențele formează circuite RC.

Am scris mai devreme despre cum funcționează circuitele RC în articolul meu Condensator, pe care îl puteți citi pe site-ul meu. Pe Internet, dacă găsiți material despre un multivibrator simetric, acesta este prezentat pe scurt și nu înțeles. Această împrejurare nu permite radioamatorilor începători să înțeleagă nimic, ci doar îi ajută pe inginerii electronici experimentați să-și amintească ceva. La cererea unuia dintre vizitatorii site-ului meu, am decis să elimin acest decalaj.

Cum funcționează un multivibrator?

În momentul inițial al alimentării, condensatoarele C1 și C2 sunt descărcate, astfel încât rezistența lor de curent este scăzută. Rezistența scăzută a condensatoarelor duce la deschiderea „rapidă” a tranzistoarelor cauzată de fluxul de curent:

— VT2 de-a lungul traseului (indicat cu roșu): „+ alimentare > rezistență R1 > rezistență scăzută a C1 descărcat > joncțiune bază-emițător VT2 > — alimentare”;

— VT1 de-a lungul traseului (indicat cu albastru): „+ sursă de alimentare > rezistor R4 > rezistență scăzută a C2 descărcat > joncțiune bază-emițător VT1 > — sursă de alimentare.”

Acesta este modul de funcționare „instabil” al multivibratorului. Durează foarte puțin, determinat doar de viteza tranzistoarelor. Și nu există doi tranzistori care să fie absolut identici ca parametri. Tranzistorul care se deschide mai repede va rămâne deschis – „câștigătorul”. Să presupunem că în diagrama noastră se dovedește a fi VT2. Apoi, prin rezistența scăzută a condensatorului descărcat C2 și rezistența scăzută a joncțiunii colector-emițător VT2, baza tranzistorului VT1 va fi scurtcircuitată la emițătorul VT1. Ca urmare, tranzistorul VT1 va fi forțat să se închidă - „deveniți învins”.

Deoarece tranzistorul VT1 este închis, de-a lungul căii are loc o încărcare „rapidă” a condensatorului C1: „+ sursa de alimentare > rezistența R1 > rezistența scăzută a C1 descărcat > joncțiunea bază-emițător VT2 > — sursa de alimentare.” Această încărcare are loc aproape până la tensiunea sursei de alimentare.

În același timp, condensatorul C2 este încărcat cu un curent de polaritate inversă de-a lungul căii: „+ sursă de alimentare > rezistor R3 > rezistență scăzută a C2 descărcat > joncțiune colector-emițător VT2 > — sursă de alimentare.” Durata de încărcare este determinată de evaluările R3 și C2. Ele determină momentul în care VT1 este în stare închisă.

Când condensatorul C2 este încărcat la o tensiune aproximativ egală cu tensiunea de 0,7-1,0 volți, rezistența acestuia va crește și tranzistorul VT1 se va deschide cu tensiunea aplicată de-a lungul traseului: „+ alimentare > rezistența R3 > joncțiunea bază-emițător VT1 > - alimentare electrică." În acest caz, tensiunea condensatorului încărcat C1, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT1, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT2 cu polaritate inversă. Ca urmare, VT2 se va închide și curentul care a trecut anterior prin joncțiunea colector-emițător deschis VT2 va curge prin circuit: „+ alimentare > rezistență R4 > rezistență scăzută C2 > joncțiune bază-emițător VT1 > — sursă de alimentare. ” Acest circuit va reîncărca rapid condensatorul C2. Din acest moment, începe modul de autogenerare „în stare stabilă”.

Funcționarea unui multivibrator simetric în modul de generare „în stare stabilă”.

Începe prima jumătate de ciclu de funcționare (oscilație) a multivibratorului.

Când tranzistorul VT1 este deschis și VT2 este închis, așa cum tocmai am scris, condensatorul C2 este reîncărcat rapid (de la o tensiune de 0,7...1,0 volți de o polaritate, la tensiunea sursei de alimentare de polaritate opusă) de-a lungul circuitului : „+ alimentare > rezistență R4 > rezistență scăzută C2 > joncțiune bază-emițător VT1 > - alimentare.” În plus, condensatorul C1 este reîncărcat lent (de la tensiunea sursei de alimentare cu o polaritate la o tensiune de 0,7...1,0 volți de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „+ sursă de alimentare > rezistor R2 > placa din dreapta C1 > placa din stânga C1 > joncțiunea colector-emițător a tranzistorului VT1 > - - sursă de alimentare.”

Când, ca urmare a reîncărcării C1, tensiunea de la baza VT2 atinge o valoare de +0,6 volți în raport cu emițătorul lui VT2, tranzistorul se va deschide. Prin urmare, tensiunea condensatorului încărcat C2, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT2, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT1 cu polaritate inversă. VT1 se va închide.

Începe a doua jumătate de ciclu de funcționare (oscilație) a multivibratorului.

Când tranzistorul VT2 este deschis și VT1 este închis, condensatorul C1 este reîncărcat rapid (de la o tensiune de 0,7...1,0 volți de o polaritate, la tensiunea sursei de alimentare de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „+ alimentare > rezistența R1 > rezistență scăzută C1 > joncțiunea emițătorului de bază VT2 > - sursă de alimentare.” În plus, condensatorul C2 este reîncărcat lent (de la tensiunea sursei de alimentare cu o polaritate, la o tensiune de 0,7...1,0 volți de polaritate opusă) de-a lungul circuitului: „placa dreaptă a C2 > joncțiunea colector-emițător a tranzistor VT2 > - alimentare > + sursă de alimentare > rezistență R3 > placa stângă C2". Când tensiunea de la baza VT1 atinge +0,6 volți în raport cu emițătorul VT1, tranzistorul se va deschide. Prin urmare, tensiunea condensatorului încărcat C1, prin joncțiunea colector-emițător deschis VT1, va fi aplicată joncțiunii emițător-bază a tranzistorului VT2 cu polaritate inversă. VT2 se va închide. În acest moment, a doua jumătate de ciclu al oscilației multivibratorului se termină și prima jumătate de ciclu începe din nou.

Procesul se repetă până când multivibratorul este deconectat de la sursa de alimentare.

Metode pentru conectarea unei sarcini la un multivibrator simetric

Impulsurile dreptunghiulare sunt îndepărtate din două puncte ale unui multivibrator simetric– colectoare de tranzistori. Când există un potențial „înalt” pe un colector, atunci există un potențial „scăzut” pe celălalt colector (este absent) și invers - când există un potențial „scăzut” la o ieșire, atunci există un potenţial „înalt” pe de altă parte. Acest lucru este arătat clar în graficul de timp de mai jos.

Sarcina multivibratorului trebuie conectată în paralel cu unul dintre rezistențele colectorului, dar în niciun caz în paralel cu joncțiunea tranzistorului colector-emițător. Nu puteți ocoli tranzistorul cu o sarcină. Dacă această condiție nu este îndeplinită, atunci cel puțin durata impulsurilor se va schimba, iar la maximum multivibratorul nu va funcționa. Figura de mai jos arată cum să conectați corect sarcina și cum să nu o faceți.

Pentru ca sarcina să nu afecteze multivibratorul în sine, acesta trebuie să aibă o rezistență de intrare suficientă. În acest scop, se folosesc de obicei etaje de tranzistor tampon.

Exemplul arată conectarea unui cap dinamic cu impedanță scăzută la un multivibrator. Un rezistor suplimentar crește rezistența de intrare a etapei tampon și, prin urmare, elimină influența etajului tampon asupra tranzistorului multivibrator. Valoarea sa nu trebuie să fie mai mică de 10 ori valoarea rezistenței colectorului. Conectarea a două tranzistoare într-un circuit „tranzistor compozit” crește semnificativ curentul de ieșire. În acest caz, este corect să conectați circuitul bază-emițător al etapei tampon în paralel cu rezistorul colector al multivibratorului și nu în paralel cu joncțiunea colector-emițător a tranzistorului multivibrator.

Pentru conectarea unui cap dinamic de înaltă impedanță la un multivibrator nu este necesară o etapă tampon. Capul este conectat în locul unuia dintre rezistențele colectorului. Singura condiție care trebuie îndeplinită este ca curentul care curge prin capul dinamic să nu depășească curentul maxim de colector al tranzistorului.

Dacă doriți să conectați LED-uri obișnuite la multivibrator– pentru a face o „lumină intermitentă”, atunci nu sunt necesare cascade tampon pentru aceasta. Ele pot fi conectate în serie cu rezistențe colectoare. Acest lucru se datorează faptului că curentul LED-ului este mic, iar căderea de tensiune pe el în timpul funcționării nu este mai mare de un volt. Prin urmare, ele nu au niciun efect asupra funcționării multivibratorului. Adevărat, acest lucru nu se aplică LED-urilor super-luminoase, pentru care curentul de funcționare este mai mare și căderea de tensiune poate fi de la 3,5 la 10 volți. Dar, în acest caz, există o cale de ieșire - creșteți tensiunea de alimentare și utilizați tranzistori cu putere mare, oferind suficient curent de colector.

Vă rugăm să rețineți că condensatoarele de oxid (electrolitice) sunt conectate cu pozitivele lor la colectorii tranzistorilor. Acest lucru se datorează faptului că, pe bazele tranzistoarelor bipolare, tensiunea nu crește peste 0,7 volți față de emițător, iar în cazul nostru emițătorii sunt minusul sursei de alimentare. Dar la colectorii tranzistorilor, tensiunea se schimbă aproape de la zero la tensiunea sursei de alimentare. Condensatorii de oxid nu își pot îndeplini funcția atunci când sunt conectați cu polaritate inversă. Desigur, dacă utilizați tranzistori cu o structură diferită (nu N-P-N, ci structuri P-N-P), atunci, pe lângă schimbarea polarității sursei de alimentare, trebuie să transformați LED-urile cu catozii „în sus în circuit” și condensatorii. cu plusurile la bazele tranzistoarelor.

Să ne dăm seama acum Ce parametri ai elementelor multivibratorului determină curenții de ieșire și frecvența de generare a multivibratorului?

Ce afectează valorile rezistențelor colectoare? Am văzut în unele articole mediocre de pe Internet că valorile rezistențelor colectoare nu afectează în mod semnificativ frecvența multivibratorului. Toate acestea sunt o prostie totală! Dacă multivibratorul este calculat corect, o abatere a valorilor acestor rezistențe de mai mult de cinci ori față de valoarea calculată nu va modifica frecvența multivibratorului. Principalul lucru este că rezistența lor este mai mică decât rezistența de bază, deoarece rezistențele colectoare asigură încărcarea rapidă a condensatoarelor. Dar, pe de altă parte, valorile rezistențelor colectoare sunt principalele pentru calcularea consumului de energie de la sursa de alimentare, a cărui valoare nu trebuie să depășească puterea tranzistoarelor. Dacă te uiți la el, dacă sunt conectate corect, nici măcar nu au un efect direct asupra puterii de ieșire a multivibratorului. Dar durata dintre comutări (frecvența multivibratorului) este determinată de reîncărcarea „lentă” a condensatoarelor. Timpul de reîncărcare este determinat de valorile nominale ale circuitelor RC - rezistențe de bază și condensatoare (R2C1 și R3C2).

Un multivibrator, deși este numit simetric, acesta se referă numai la circuitele construcției sale și poate produce atât impulsuri de ieșire simetrice, cât și asimetrice în durată. Durata impulsului (nivel înalt) pe colectorul VT1 este determinată de valorile R3 și C2, iar durata impulsului (nivel înalt) pe colectorul VT2 este determinată de valorile R2 și C1.

Durata reîncărcării condensatoarelor este determinată de o formulă simplă, unde Tau– durata pulsului în secunde, R- rezistența rezistenței în ohmi, CU– capacitatea condensatorului în Farads:

Astfel, dacă nu ați uitat deja ce a fost scris în acest articol cu ​​câteva paragrafe mai devreme:

Dacă există egalitate R2=R3Și C1=C2, la ieșirile multivibratorului va exista un „meandru” - impulsuri dreptunghiulare cu o durată egală cu pauzele dintre impulsuri, pe care le vedeți în figură.

Perioada completă de oscilație a multivibratorului este T egal cu suma duratelor pulsului și pauzei:

Frecvența de oscilație F(Hz) raportat la perioada T(sec) prin raportul:

De regulă, dacă există calcule ale circuitelor radio pe Internet, acestea sunt slabe. De aceea Să calculăm elementele unui multivibrator simetric folosind exemplul .

Ca orice trepte de tranzistor, calculul trebuie efectuat de la sfârșit - ieșire. Și la ieșire avem o etapă tampon, apoi există rezistențe de colector. Rezistoarele colectoare R1 și R4 îndeplinesc funcția de încărcare a tranzistoarelor. Rezistoarele colectoare nu au niciun efect asupra frecvenței de generare. Acestea sunt calculate pe baza parametrilor tranzistorilor selectați. Astfel, mai întâi calculăm rezistențele colectoarelor, apoi rezistențele de bază, apoi condensatoarele și apoi treapta tampon.

Procedură și exemplu de calcul a unui multivibrator simetric cu tranzistor

Date inițiale:

Tensiunea de alimentare Ui.p. = 12 V.

Frecvența multivibratorului necesară F = 0,2 Hz (T = 5 secunde), iar durata pulsului este egală cu 1 (o secundă.

Un bec cu incandescență pentru mașină este folosit ca încărcătură. 12 volți, 15 wați.

După cum ați ghicit, vom calcula o „lumină intermitentă” care va clipi o dată la cinci secunde, iar durata strălucirii va fi de 1 secundă.

Selectarea tranzistorilor pentru multivibrator. De exemplu, avem cele mai comune tranzistoare din vremea sovietică KT315G.

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

Tranzistoarele pentru etapa tampon sunt selectate pe baza curentului de sarcină.

Pentru a nu descrie diagrama de două ori, am semnat deja valorile elementelor de pe diagramă. Calculul acestora este prezentat în continuare în Decizie.

Soluţie:

1. În primul rând, trebuie să înțelegeți că operarea unui tranzistor la curenți mari în modul de comutare este mai sigură pentru tranzistorul în sine decât operarea în modul de amplificare. Prin urmare, nu este nevoie să se calculeze puterea pentru starea de tranziție în momentele de trecere a unui semnal alternativ prin punctul de funcționare „B” al modului static al tranzistorului - trecerea de la starea deschisă la starea închisă și înapoi. . Pentru circuitele cu impulsuri construite pe tranzistoare bipolare, puterea este de obicei calculată pentru tranzistoarele în stare deschisă.

În primul rând, determinăm puterea maximă de disipare a tranzistorilor, care ar trebui să fie cu 20 la sută mai mică (factor 0,8) decât puterea maximă a tranzistorului indicată în cartea de referință. Dar de ce trebuie să conducem multivibratorul în cadrul rigid al curenților mari? Și chiar și cu o putere crescută, consumul de energie de la sursa de alimentare va fi mare, dar va fi puțin beneficiu. Prin urmare, după ce am determinat puterea maximă de disipare a tranzistorilor, o vom reduce de 3 ori. O reducere suplimentară a disipării puterii este nedorită deoarece funcționarea unui multivibrator bazat pe tranzistori bipolari în modul de curent scăzut este un fenomen „instabil”. Dacă sursa de alimentare este utilizată nu numai pentru multivibrator sau nu este complet stabilă, frecvența multivibratorului va „pluti”.

Determinăm puterea maximă de disipare: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Determinăm puterea disipată nominală: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40mW

2. Determinaţi curentul colectorului în stare deschisă: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA

Să-l luăm ca curent maxim al colectorului.

3. Să găsim valoarea rezistenței și puterii sarcinii colectorului: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

Selectăm rezistențe din gama nominală existentă care sunt cât mai apropiate de 3,6 kOhm. Seria nominală de rezistențe are o valoare nominală de 3,6 kOhm, așa că mai întâi calculăm valoarea rezistențelor colectoare R1 și R4 ale multivibratorului: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Puterea rezistențelor colectoare R1 și R4 este egală cu puterea nominală disipată a tranzistoarelor Pras.nom. = 40 mW. Folosim rezistențe cu o putere ce depășește pras.nom specificat. - tip MLT-0.125.

4. Să trecem la calcularea rezistențelor de bază R2 și R3. Evaluarea lor este determinată pe baza câștigului tranzistorilor h21. În același timp, pentru funcționarea fiabilă a multivibratorului, valoarea rezistenței trebuie să fie în intervalul: de 5 ori mai mare decât rezistența rezistențelor colectoare și mai mică decât produsul Rк * h21. În cazul nostru Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm și Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Astfel, valorile rezistenței Rb (R2 și R3) pot fi în intervalul 18...180 kOhm. Selectăm mai întâi valoarea medie = 100 kOhm. Dar nu este definitiv, deoarece trebuie să furnizăm frecvența necesară a multivibratorului și, așa cum am scris mai devreme, frecvența multivibratorului depinde direct de rezistențele de bază R2 și R3, precum și de capacitatea condensatoarelor.

5. Calculați capacitățile condensatoarelor C1 și C2 și, dacă este necesar, recalculați valorile lui R2 și R3.

Valorile capacității condensatorului C1 și rezistența rezistenței R2 determină durata impulsului de ieșire pe colectorul VT2. În timpul acestui impuls, becul nostru ar trebui să se aprindă. Și în condiția, durata pulsului a fost setată la 1 secundă.

Să determinăm capacitatea condensatorului: C1 = 1 sec / 100 kOhm = 10 µF

Un condensator cu o capacitate de 10 μF este inclus în domeniul nominal, așa că ni se potrivește.

Valorile capacității condensatorului C2 și rezistența rezistenței R3 determină durata impulsului de ieșire pe colectorul VT1. În timpul acestui puls, există o „pauză” pe colectorul VT2 și becul nostru nu ar trebui să se aprindă. Și în stare, a fost specificată o perioadă completă de 5 secunde cu o durată a pulsului de 1 secundă. Prin urmare, durata pauzei este de 5 secunde – 1 secundă = 4 secunde.

După ce am transformat formula duratei de reîncărcare, noi Să determinăm capacitatea condensatorului: C2 = 4 sec / 100 kOhm = 40 μF

Un condensator cu o capacitate de 40 μF nu este inclus în domeniul nominal, deci nu ni se potrivește și vom lua condensatorul cu o capacitate de 47 μF cât mai aproape de acesta. Dar, după cum înțelegeți, se va schimba și timpul de „pauză”. Pentru a preveni acest lucru, noi Să recalculăm rezistența rezistenței R3 pe baza duratei pauzei și a capacității condensatorului C2: R3 = 4sec / 47 µF = 85 kOhm

Conform seriei nominale, cea mai apropiată valoare a rezistenței rezistenței este de 82 kOhm.

Deci, am obținut valorile elementelor multivibratoare:

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

6. Calculați valoarea rezistenței R5 a etapei tampon.

Pentru a elimina influența asupra multivibratorului, rezistența rezistorului de limitare suplimentar R5 este selectată să fie de cel puțin 2 ori mai mare decât rezistența rezistorului colector R4 (și în unele cazuri mai mult). Rezistența sa, împreună cu rezistența joncțiunilor emițător-bază VT3 și VT4, în acest caz nu vor afecta parametrii multivibratorului.

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

Conform seriei nominale, cel mai apropiat rezistor este de 7,5 kOhm.

Cu o valoare a rezistenței R5 = 7,5 kOhm, curentul de control al etapei tampon va fi egal cu:

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

În plus, așa cum am scris mai devreme, capacitatea de încărcare a colectorului tranzistoarelor multivibratoare nu afectează frecvența acestuia, așa că dacă nu aveți un astfel de rezistor, îl puteți înlocui cu un alt rating „închis” (5 ... 9 kOhm). ). Este mai bine dacă acest lucru este în direcția scăderii, astfel încât să nu existe o scădere a curentului de control în etapa tampon. Dar rețineți că rezistorul suplimentar este o sarcină suplimentară pentru tranzistorul VT2 al multivibratorului, astfel încât curentul care curge prin acest rezistor se adună la curentul rezistorului colector R4 și este o sarcină pentru tranzistorul VT2: Itotal = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

Sarcina totală pe colectorul tranzistorului VT2 este în limite normale. Dacă depășește curentul maxim al colectorului specificat în cartea de referință și înmulțit cu un factor de 0,8, creșteți rezistența R4 până când curentul de sarcină este suficient de redus sau utilizați un tranzistor mai puternic.

7. Trebuie să furnizăm curent becului In = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A

Dar curentul de control al etapei tampon este de 1,44 mA. Curentul multivibratorului trebuie crescut cu o valoare egală cu raportul:

În / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 ori.

Cum să o facă? Pentru o amplificare semnificativă a curentului de ieșire utilizați cascade de tranzistori construite conform circuitului „tranzistor compozit”. Primul tranzistor este de obicei de mică putere (vom folosi KT361G), are cel mai mare câștig, iar al doilea trebuie să furnizeze suficient curent de sarcină (să luăm KT814B, nu mai puțin obișnuit). Apoi se înmulțesc coeficienții lor de transmisie h21. Deci, pentru tranzistorul KT361G h21>50, iar pentru tranzistorul KT814B h21=40. Și coeficientul total de transmisie al acestor tranzistori conectați conform circuitului „tranzistor compozit”: h21 = 50 * 40 = 2000. Această cifră este mai mare de 870, așa că acești tranzistori sunt destul de suficiente pentru a controla un bec.

Ei bine, asta-i tot!