ไฟกะพริบ LED - มัลติไวเบรเตอร์ วงจรมัลติไวเบรเตอร์ทำงานอย่างไร วงจรมัลติไวเบรเตอร์แบบอสมมาตร

มัลติไวเบรเตอร์ (จากภาษาละติน I สั่นมาก) เป็นอุปกรณ์ไม่เชิงเส้นที่แปลงแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้เป็นพลังงานของพัลส์เกือบเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มัลติไวเบรเตอร์นั้นใช้แอมพลิฟายเออร์ที่มีการตอบรับเชิงบวก

มีเครื่องสั่นอัตโนมัติและสแตนด์บาย พิจารณาประเภทแรก

ในรูป รูปที่ 1 แสดงวงจรทั่วไปของแอมพลิฟายเออร์พร้อมฟีดแบ็ก

วงจรนี้ประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์เกนเชิงซ้อน k=Ke-ik, วงจร OOS ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน m และวงจร PIC ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านเชิงซ้อน B=e-i จากทฤษฎีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นที่ทราบกันว่าการสั่นจะเกิดขึ้นที่ความถี่ใดๆ จำเป็นต้องเป็นไปตามเงื่อนไข Bk>1 สัญญาณพัลส์คาบประกอบด้วยชุดความถี่ที่ก่อตัวเป็นสเปกตรัมเส้น (ดูการบรรยายที่ 1) ที่. ในการสร้างพัลส์ จำเป็นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไข Bk>1 ไม่ใช่ที่ความถี่เดียว แต่ต้องใช้แถบความถี่กว้าง ยิ่งกว่านั้น ยิ่งพัลส์สั้นลงและมีขอบที่สั้นกว่า สัญญาณจะต้องได้รับ สำหรับย่านความถี่ที่กว้างกว่า จำเป็นต้องเป็นไปตามเงื่อนไข Bk>1 เงื่อนไขข้างต้นแบ่งออกเป็นสอง:

สภาพความสมดุลของแอมพลิจูด - โมดูลัสของการส่งผ่านโดยรวมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องเกิน 1 ในช่วงความถี่กว้าง - K>1;

สภาวะสมดุลของเฟส - การเปลี่ยนเฟสรวมของการแกว่งในวงจรปิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในช่วงความถี่เดียวกันจะต้องเป็นผลคูณของ 2 - k + = 2n

ในเชิงคุณภาพกระบวนการของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเกิดขึ้นดังนี้ สมมติว่า ณ จุดหนึ่งซึ่งเป็นผลมาจากความผันผวน แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นค่าเล็กน้อย u จากการปฏิบัติตามเงื่อนไขการสร้างทั้งสองเงื่อนไข แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของอุปกรณ์: uout = Vkuin >uin ซึ่งถูกส่งไปยังอินพุตในเฟสพร้อมกับ uin เริ่มต้น ดังนั้นการเพิ่มขึ้นนี้จะส่งผลให้แรงดันไฟขาออกเพิ่มขึ้นอีก กระบวนการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่เหมือนหิมะถล่มเกิดขึ้นในช่วงความถี่ที่กว้าง

งานในการสร้างวงจรเครื่องกำเนิดพัลส์ที่ใช้งานได้จริงคือการป้อนส่วนของสัญญาณเอาท์พุตที่มีความต่างเฟส =2 ไปยังอินพุตของเครื่องขยายสัญญาณบรอดแบนด์ เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ตัวต้านทานตัวหนึ่งเปลี่ยนเฟสของแรงดันไฟฟ้าอินพุต 1800 การใช้แอมพลิฟายเออร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองตัวจึงสามารถตอบสนองสภาวะสมดุลของเฟสได้ ในกรณีนี้สภาวะความสมดุลของแอมพลิจูดจะมีลักษณะดังนี้:

หนึ่งในรูปแบบที่เป็นไปได้ที่ใช้วิธีนี้จะแสดงในรูปที่ 2 นี่คือวงจรของมัลติไวเบรเตอร์แบบสั่นในตัวพร้อมการเชื่อมต่อฐานตัวสะสม วงจรใช้ขั้นตอนการขยายสองขั้นตอน เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ตัวหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตตัวที่สองด้วยตัวเก็บประจุ C1 และเอาต์พุตของตัวหลังเชื่อมต่อกับอินพุตตัวแรกด้วยตัวเก็บประจุ C2

เราจะพิจารณาการทำงานของมัลติไวเบรเตอร์ในเชิงคุณภาพโดยใช้ไดอะแกรมกำหนดเวลาแรงดันไฟฟ้า (ไดอะแกรม) ที่แสดงในรูปที่ 1 3.

ปล่อยให้มัลติไวเบรเตอร์สลับที่เวลา t=t1 ทรานซิสเตอร์ VT1 อยู่ในโหมดความอิ่มตัว และ VT2 อยู่ในโหมดคัตออฟ นับจากนี้เป็นต้นไป กระบวนการชาร์จประจุตัวเก็บประจุ C1 และ C2 จะเริ่มต้นขึ้น จนถึงช่วงเวลา t1 ตัวเก็บประจุ C2 ถูกปล่อยออกมาจนหมดและ C1 ถูกชาร์จเข้ากับแรงดันไฟฟ้า Ep (ขั้วของตัวเก็บประจุที่มีประจุจะแสดงในรูปที่ 2) หลังจากปลดล็อค VT1 แล้ว มันจะเริ่มชาร์จจากแหล่งกำเนิด Ep ผ่านตัวต้านทาน Rk2 และฐานของทรานซิสเตอร์ VT1 ที่ปลดล็อค ตัวเก็บประจุมีประจุเกือบถึงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย Ep โดยมีประจุคงที่

zar2 = С2Rк2

เนื่องจาก C2 เชื่อมต่อแบบขนานกับ VT2 ผ่าน VT1 แบบเปิด อัตราการชาร์จจะเป็นตัวกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟขาออก Uout2.. สมมติว่ากระบวนการชาร์จเสร็จสมบูรณ์เมื่อ Uout2 = 0.9 ขึ้นไป จึงหาระยะเวลาได้ง่าย

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

พร้อมกับการชาร์จ C2 (เริ่มจากช่วงเวลา t1) ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จใหม่ แรงดันไฟลบที่ใช้กับฐานของ VT2 จะรักษาสถานะปิดของทรานซิสเตอร์นี้ ตัวเก็บประจุ C1 ถูกชาร์จใหม่ผ่านวงจร: Ep, ตัวต้านทาน Rb2, C1, E-K ของทรานซิสเตอร์แบบเปิด VT1 กรณีที่มีค่าคงที่เวลา

razr1 = C1Rb2

ตั้งแต่ Rb >>Rk แล้วจึงชาร์จ<<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

ณ เวลา t3 VT2 กระแสสะสมจะปรากฏขึ้น แรงดันไฟฟ้า Uke2 ลดลง ซึ่งนำไปสู่การปิด VT1 และส่งผลให้ Uke1 เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าส่วนเพิ่มนี้จะถูกส่งผ่าน C1 ไปยังฐานของ VT2 ซึ่งทำให้เกิดการเปิด VT2 เพิ่มเติม ทรานซิสเตอร์สลับไปที่โหมดแอคทีฟ กระบวนการคล้ายหิมะถล่มเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มัลติไวเบรเตอร์เข้าสู่สถานะเสมือนหยุดนิ่งอีกสถานะหนึ่ง: VT1 ปิดอยู่, VT2 เปิดอยู่ ระยะเวลาของการพลิกกลับของมัลติไวเบรเตอร์นั้นน้อยกว่ากระบวนการชั่วคราวอื่นๆ ทั้งหมดอย่างมาก และถือว่าเท่ากับศูนย์

ตั้งแต่วินาทีที่ t3 กระบวนการในมัลติไวเบรเตอร์จะดำเนินการเหมือนกับที่อธิบายไว้ คุณเพียงแค่ต้องสลับดัชนีขององค์ประกอบวงจร

ดังนั้นระยะเวลาของพัลส์ด้านหน้าจึงถูกกำหนดโดยกระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งและมีค่าเท่ากับตัวเลข:

ระยะเวลาของมัลติไวเบรเตอร์ที่อยู่ในสถานะเสมือนเสถียร (ระยะเวลาพัลส์และหยุดชั่วคราว) ถูกกำหนดโดยกระบวนการคายประจุตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งผ่านตัวต้านทานฐาน และจะมีค่าเท่ากับตัวเลข:

ด้วยวงจรมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C) ระยะเวลาพัลส์จะเท่ากับระยะเวลาหยุดชั่วคราว และระยะเวลาการเกิดซ้ำของพัลส์จะเท่ากับ:

T = คุณ + n =1.4CRb

เมื่อเปรียบเทียบระยะเวลาพัลส์และด้านหน้า จำเป็นต้องคำนึงว่า Rb/Rk = h21e/s (h21e สำหรับทรานซิสเตอร์สมัยใหม่คือ 100 และ s2) ดังนั้นเวลาที่เพิ่มขึ้นจึงน้อยกว่าระยะเวลาพัลส์เสมอ

ความถี่แรงดันเอาต์พุตของมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์วงจรเท่านั้น:

หากต้องการเปลี่ยนระยะเวลาของพัลส์และระยะเวลาการทำซ้ำจำเป็นต้องเปลี่ยนค่าของ Rb และ C แต่ความเป็นไปได้มีจำกัด: ขีดจำกัดของการเปลี่ยนแปลงใน Rb จะถูกจำกัดในด้านที่ใหญ่กว่าโดยความจำเป็นในการรักษา ทรานซิสเตอร์แบบเปิด ที่ด้านเล็กกว่าด้วยความอิ่มตัวที่ตื้น เป็นการยากที่จะเปลี่ยนค่าของ C ได้อย่างราบรื่นแม้จะอยู่ในขอบเขตเล็กน้อยก็ตาม

หากต้องการหาทางออกจากความยากลำบาก ลองหันไปใช้ช่วงเวลา t3-t1 ในรูป 2. จากรูปจะเห็นได้ว่าช่วงเวลาที่กำหนดและด้วยเหตุนี้จึงสามารถปรับระยะเวลาพัลส์ได้โดยการเปลี่ยนความชันของการคายประจุโดยตรงของตัวเก็บประจุ ซึ่งสามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อตัวต้านทานฐานไม่ใช่กับแหล่งจ่ายไฟ แต่เชื่อมต่อกับ ECM แหล่งแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม (ดูรูปที่ 4) จากนั้นตัวเก็บประจุมีแนวโน้มที่จะชาร์จไม่ใช่ Ep แต่เป็น Ecm และความชันของเลขชี้กำลังจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของ Ecm

พัลส์ที่สร้างโดยวงจรที่พิจารณาจะมีเวลาเพิ่มขึ้นนาน ในบางกรณี ค่านี้อาจไม่เป็นที่ยอมรับ เพื่อย่อค่า f ให้สั้นลง ตัวเก็บประจุแบบตัดจะถูกนำเข้าสู่วงจร ดังแสดงในรูปที่ 5 ตัวเก็บประจุ C2 ถูกชาร์จในวงจรนี้ไม่ผ่าน Rz แต่ผ่าน Rd ขณะที่ไดโอด VD2 ยังคงปิดอยู่ "ตัด" แรงดันไฟฟ้าบน C2 จากเอาต์พุตและแรงดันไฟฟ้าบนตัวสะสมจะเพิ่มขึ้นเกือบจะพร้อมกันกับการปิดทรานซิสเตอร์

ในเครื่องมัลติไวเบรเตอร์ แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานสามารถใช้เป็นองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ได้ มัลติไวเบรเตอร์แบบสั่นตัวเองที่ใช้ op-amp จะแสดงในรูปที่ 1 6.

op-amp ครอบคลุมโดยวงจร OS สองวงจร: บวก

และเชิงลบ

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

ให้เปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเวลา t0 ที่อินพุทแบบกลับด้าน แรงดันไฟฟ้าจะเป็นศูนย์ ที่อินพุทแบบไม่กลับด้าน มีแนวโน้มว่าจะเป็นบวกหรือลบเท่าๆ กัน หากต้องการเจาะจง เรามาพิจารณาแง่บวกกันดีกว่า เนื่องจาก PIC แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้จะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุต - Uout m เวลาในการตกตะกอนของแรงดันไฟเอาท์พุตนี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติความถี่ของออปแอมป์และสามารถตั้งค่าได้เท่ากับศูนย์ เริ่มต้นจากช่วงเวลา t0 ตัวเก็บประจุ C จะถูกชาร์จด้วยค่าคงที่เวลา =RC จนถึงเวลา t1 Ud = U+ - U- >0 และเอาต์พุต op-amp จะรักษา Uoutm ไว้เป็นค่าบวก ที่ t=t1 เมื่อ Ud = U+ - U- = 0 แรงดันเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงจะเปลี่ยนขั้วเป็น - Uout m หลังจากช่วงเวลา t1 ความจุ C จะถูกชาร์จใหม่โดยมีแนวโน้มไปที่ระดับ - Uout m จนถึงขณะนี้ 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).

มัลติไวเบรเตอร์ที่แสดงในรูปที่ 6 เรียกว่าสมมาตรเพราะว่า เวลาของแรงดันเอาต์พุตบวกและลบเท่ากัน

ในการรับเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบอสมมาตร ควรเปลี่ยนตัวต้านทานใน OOS ด้วยวงจร ดังแสดงในรูปที่ 1 7. ระยะเวลาที่แตกต่างกันของพัลส์บวกและลบจะรับประกันโดยค่าคงที่เวลาที่แตกต่างกันสำหรับการชาร์จภาชนะบรรจุ:

ร"ค, - = ร"ค

มัลติไวเบรเตอร์ op-amp สามารถแปลงเป็นมัลติไวเบรเตอร์แบบช็อตเดียวหรือสแตนด์บายได้อย่างง่ายดาย ขั้นแรกในวงจร OOS ขนานกับ C เราเชื่อมต่อไดโอด VD1 ดังแสดงในรูปที่ 8 ต้องขอบคุณไดโอดที่ทำให้วงจรมีสถานะเสถียรหนึ่งสถานะเมื่อแรงดันเอาต์พุตเป็นลบ จริงๆ เพราะ. Uout = - Uout m จากนั้นไดโอดจะเปิดและแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตกลับด้านจะอยู่ที่ประมาณศูนย์ ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านคือ

U+ =- Uออก ม. R2/(R1+R2)

และรักษาสถานะวงจรให้คงที่ ในการสร้างหนึ่งพัลส์ ควรเพิ่มวงจรทริกเกอร์ที่ประกอบด้วยไดโอด VD2, C1 และ R3 เข้ากับวงจร ไดโอด VD2 จะคงอยู่ในสถานะปิดและสามารถเปิดได้โดยพัลส์อินพุตเชิงบวกที่มาถึงอินพุต ณ เวลา t0 เท่านั้น เมื่อไดโอดเปิดขึ้น สัญญาณจะเปลี่ยนไปและวงจรจะเข้าสู่สถานะที่มีแรงดันไฟฟ้าบวกที่เอาต์พุต Uout = Uout ม. หลังจากนั้นตัวเก็บประจุ C1 จะเริ่มชาร์จด้วยค่าคงที่เวลา =RC ณ เวลา t1 จะมีการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าขาเข้า U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) และ =0 ในช่วงเวลาถัดไป สัญญาณส่วนต่างจะกลายเป็นลบ และวงจรจะกลับสู่สถานะเสถียร แผนภาพแสดงในรูป 9.

มีการใช้วงจรของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบรอโดยใช้องค์ประกอบแบบแยกและแบบลอจิคัล

วงจรของมัลติไวเบรเตอร์ที่เป็นปัญหานั้นคล้ายคลึงกับที่กล่าวไว้ข้างต้น

มัลติไวเบรเตอร์

มัลติไวเบรเตอร์ ฉันแน่ใจว่าหลายๆ คนเริ่มกิจกรรมวิทยุสมัครเล่นด้วยโครงการนี้นี่เป็นแผนภาพแรกของฉันด้วย - แผ่นไม้อัด, เจาะรูด้วยตะปู, ตัวนำของชิ้นส่วนถูกบิดด้วยลวดในกรณีที่ไม่มีหัวแร้งและทุกอย่างทำงานได้ดีมาก!

ไฟ LED ถูกใช้เป็นโหลด เมื่อมัลติไวเบรเตอร์ทำงาน ไฟ LED จะสลับ

การประกอบต้องใช้ชิ้นส่วนขั้นต่ำ นี่คือรายการ:

1. - ตัวต้านทาน 500 โอห์ม - 2 ชิ้น
2. - ตัวต้านทาน 10 kOhm - 2 ตัว
3. - ตัวเก็บประจุไฟฟ้า 1 uF ต่อ 16 โวลต์ - 2 ตัว
4. - ทรานซิสเตอร์ KT972A - 2 ชิ้น (KT815 หรือ KT817 ก็ใช้งานได้เช่นกัน) KT315 ก็เป็นไปได้เช่นกันหากกระแสไม่เกิน 25mA
5. - LED - 2 ชิ้นใดก็ได้
6. - แหล่งจ่ายไฟ 4.5 ถึง 15 โวลต์

รูปแสดงไฟ LED หนึ่งดวงในแต่ละช่องสัญญาณ แต่หลายช่องสามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ หรือแบบอนุกรม (เป็นโซ่ 5 ตัว) แต่แล้วไฟเลี้ยงต้องไม่ต่ำกว่า 15 โวลต์

ทรานซิสเตอร์ KT972A เป็นทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต กล่าวคือ ตัวเรือนประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองตัว และมีความไวสูงและสามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าที่สำคัญได้โดยไม่ต้องใช้แผ่นระบายความร้อน

ในการทำการทดลอง คุณไม่จำเป็นต้องสร้างแผงวงจรพิมพ์ คุณสามารถประกอบทุกอย่างได้โดยใช้การติดตั้งแบบยึดบนพื้นผิว ประสานตามที่แสดงในภาพ

ภาพวาดทำขึ้นเป็นพิเศษจากมุมที่แตกต่างกันและคุณสามารถตรวจสอบรายละเอียดการติดตั้งทั้งหมดได้อย่างละเอียด

มัลติไวเบรเตอร์แบบทรานซิสเตอร์เป็นเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยม ด้านล่างของรูปภาพเป็นหนึ่งในออสซิลโลแกรมของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร

เครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรจะสร้างพัลส์สี่เหลี่ยมโดยมีรอบการทำงานที่ 2 คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับรอบการทำงานได้ในบทความเครื่องกำเนิดความถี่ เราจะใช้หลักการทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรเพื่อเปิดไฟ LED สลับกัน

โครงการประกอบด้วย:

– KT315B สองตัว (สามารถใช้ร่วมกับตัวอักษรอื่นได้)

– ตัวเก็บประจุสองตัวที่มีความจุ 10 ไมโครฟารัด

– สี่, สองอันละ 300 โอห์ม และสองอันอันละ 27 กิโลโอห์ม

– ไฟ LED จีน 3 โวลต์ 2 ดวง

นี่คือลักษณะของอุปกรณ์บนเขียงหั่นขนม:

และนี่คือวิธีการทำงาน:

หากต้องการเปลี่ยนระยะเวลาการกะพริบของ LED คุณสามารถเปลี่ยนค่าของตัวเก็บประจุ C1 และ C2 หรือตัวต้านทาน R2 และ R3 ได้

นอกจากนี้ยังมีเครื่องมัลติไวเบรเตอร์ประเภทอื่นอีกด้วย คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับพวกเขาได้ นอกจากนี้ยังอธิบายหลักการทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรด้วย

หากคุณขี้เกียจเกินไปที่จะประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวคุณสามารถซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปได้ ;-) ฉันยังพบอุปกรณ์สำเร็จรูปใน Alika ด้วยซ้ำ คุณสามารถดูได้ที่ นี้ลิงค์

นี่คือวิดีโอที่อธิบายรายละเอียดการทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์:

มัลติไวเบรเตอร์อาจเป็นอุปกรณ์ยอดนิยมในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ และเมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันต้องรวบรวมมันไว้ตามคำร้องขอของคนคนเดียว แม้ว่าฉันจะไม่สนใจเรื่องนี้อีกต่อไปแล้ว แต่ฉันก็ไม่ขี้เกียจและรวบรวมผลิตภัณฑ์เป็นบทความสำหรับผู้เริ่มต้น เป็นการดีเมื่อวัสดุหนึ่งมีข้อมูลทั้งหมดสำหรับการประกอบ สิ่งที่ง่ายและมีประโยชน์ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการดีบั๊กและช่วยให้คุณศึกษาหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานตัวเก็บประจุและไฟ LED ด้วยสายตา และหากอุปกรณ์ใช้งานไม่ได้ให้ลองใช้ตัวเองเป็นตัวควบคุมและดีบักเกอร์ โครงการนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ถูกสร้างขึ้นตามหลักการมาตรฐานและชิ้นส่วนต่างๆ สามารถพบได้ทุกที่ เป็นเรื่องธรรมดามาก

โครงการ

ตอนนี้เราต้องการอะไรจากองค์ประกอบวิทยุในการประกอบ:

• ตัวต้านทาน 2 ตัว 1 kOhm
• ตัวต้านทาน 2 ตัว 33 kOhm
• ตัวเก็บประจุ 2 ตัว 4.7 uF ที่ 16 โวลต์
• ทรานซิสเตอร์ KT315 2 ตัวพร้อมตัวอักษรใด ๆ
• ไฟ LED 2 ดวงสำหรับ 3-5 โวลต์
• แหล่งจ่ายไฟ 1 คราวน์ 9 โวลต์

หากคุณไม่พบชิ้นส่วนที่ต้องการ ไม่ต้องกังวล วงจรนี้ไม่มีความสำคัญต่อเรตติ้ง การกำหนดค่าโดยประมาณก็เพียงพอแล้วซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่องานโดยรวม จะส่งผลต่อความสว่างและความถี่การกะพริบของไฟ LED เท่านั้น เวลาในการกะพริบโดยตรงขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุ สามารถติดตั้งทรานซิสเตอร์ในโครงสร้าง n-p-n กำลังต่ำที่คล้ายกันได้ เราทำแผงวงจรพิมพ์ ขนาดของชิ้นส่วน textolite คือ 40 x 40 มม. คุณสามารถนำไปสำรองได้

รูปแบบไฟล์ที่สามารถพิมพ์ได้ เลย์6ดาวน์โหลด เพื่อให้เกิดข้อผิดพลาดน้อยที่สุดระหว่างการติดตั้ง ฉันจึงใช้การกำหนดตำแหน่งกับ textolite ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงความสับสนระหว่างการประกอบและเพิ่มความสวยงามให้กับรูปลักษณ์โดยรวม นี่คือลักษณะของแผงวงจรพิมพ์ที่เสร็จแล้วแกะสลักและเจาะ:

เราติดตั้งชิ้นส่วนตามแผนภาพ นี่สำคัญมาก! สิ่งสำคัญคืออย่าสับสนกับ pinout ของทรานซิสเตอร์และ LED ควรให้ความสนใจกับการบัดกรีด้วย

ในตอนแรกอาจไม่หรูหราเท่าแบบอินดัสเทรียล แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเป็น สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าองค์ประกอบวิทยุสัมผัสกับตัวนำที่พิมพ์ได้ดี ในการทำเช่นนี้ เราต้องดีบุกชิ้นส่วนก่อนทำการบัดกรี หลังจากติดตั้งและบัดกรีส่วนประกอบแล้ว เราจะตรวจสอบทุกอย่างอีกครั้งและเช็ดขัดสนออกจากกระดานด้วยแอลกอฮอล์ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปควรมีลักษณะดังนี้:

หากทุกอย่างถูกต้องแล้วเมื่อมีการจ่ายไฟเครื่องมัลติไวเบรเตอร์จะเริ่มกะพริบ คุณเลือกสีของไฟ LED ได้ด้วยตัวเอง เพื่อความชัดเจน ฉันขอแนะนำให้ดูวิดีโอ

วิดีโอมัลติไวเบรเตอร์

การใช้ "ไฟกะพริบ" ของเราในปัจจุบันคือเพียง 7.3 mA ซึ่งจะทำให้อินสแตนซ์นี้สามารถขับเคลื่อนจาก " ครอบฟัน“เป็นเวลานานพอสมควร โดยทั่วไปแล้ว ทุกอย่างไร้ปัญหาและให้ความรู้ และที่สำคัญที่สุดคือง่ายมาก! ฉันขอให้คุณประสบความสำเร็จและประสบความสำเร็จในความพยายามของคุณ! จัดทำโดย Daniil Goryachev ( อเล็กซ์1).

อภิปรายบทความ SYMMETRICAL MULTIVIBRATOR สำหรับ LEDS

ในบทความนี้เราจะพูดถึงมัลติไวเบรเตอร์, วิธีการทำงาน, วิธีเชื่อมต่อโหลดกับมัลติไวเบรเตอร์และการคำนวณมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรของทรานซิสเตอร์

มัลติไวเบรเตอร์เป็นเครื่องกำเนิดพัลส์สี่เหลี่ยมอย่างง่ายที่ทำงานในโหมดออสซิลเลเตอร์ในตัว หากต้องการใช้งาน คุณจะต้องใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานอื่นเท่านั้น ลองพิจารณามัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรที่ง่ายที่สุดโดยใช้ทรานซิสเตอร์ แผนภาพแสดงในรูป เครื่องมัลติไวเบรเตอร์อาจมีความซับซ้อนมากขึ้นขึ้นอยู่กับฟังก์ชันที่จำเป็นที่ดำเนินการ แต่องค์ประกอบทั้งหมดที่แสดงในรูปนั้นเป็นสิ่งจำเป็น หากไม่มีองค์ประกอบเหล่านั้น มัลติไวเบรเตอร์จะไม่ทำงาน

การทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการคายประจุของตัวเก็บประจุ ซึ่งเมื่อรวมกับตัวต้านทานจะก่อให้เกิดวงจร RC

ฉันเขียนไว้ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของวงจร RC ในบทความของฉัน ตัวเก็บประจุ ซึ่งคุณสามารถอ่านได้บนเว็บไซต์ของฉัน บนอินเทอร์เน็ต หากคุณพบเนื้อหาเกี่ยวกับเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร จะมีการนำเสนอโดยย่อและไม่เข้าใจ สถานการณ์นี้ไม่อนุญาตให้นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่เข้าใจสิ่งใด ๆ แต่ช่วยให้วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสบการณ์จดจำบางสิ่งได้เท่านั้น ตามคำร้องขอของผู้เยี่ยมชมเว็บไซต์รายหนึ่งของฉัน ฉันจึงตัดสินใจขจัดช่องว่างนี้

เครื่องมัลติไวเบรเตอร์ทำงานอย่างไร?

ในช่วงเริ่มต้นของแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 จะถูกคายประจุ ดังนั้นความต้านทานกระแสจึงต่ำ ความต้านทานต่ำของตัวเก็บประจุนำไปสู่การเปิดทรานซิสเตอร์ "เร็ว" ที่เกิดจากการไหลของกระแส:

— VT2 ตามเส้นทาง (แสดงเป็นสีแดง): “+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R1 > ความต้านทานต่ำของการปล่อยประจุ C1 > จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐาน VT2 > — แหล่งจ่ายไฟ”;

— VT1 ตามเส้นทาง (แสดงเป็นสีน้ำเงิน): “+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R4 > ความต้านทานต่ำของการปล่อยประจุ C2 > จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐาน VT1 > — แหล่งจ่ายไฟ”

นี่คือโหมดการทำงานของมัลติไวเบรเตอร์ที่ "ไม่คงที่" มันคงอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งกำหนดโดยความเร็วของทรานซิสเตอร์เท่านั้น และไม่มีทรานซิสเตอร์สองตัวที่มีพารามิเตอร์เหมือนกันทุกประการ ไม่ว่าทรานซิสเตอร์ตัวไหนจะเปิดเร็วกว่านั้นจะยังคงเปิดอยู่—“ผู้ชนะ” สมมติว่าในแผนภาพของเรา กลายเป็น VT2 จากนั้นด้วยความต้านทานต่ำของตัวเก็บประจุปล่อยประจุ C2 และความต้านทานต่ำของทางแยกตัวสะสม-ตัวปล่อย VT2 ฐานของทรานซิสเตอร์ VT1 จะลัดวงจรไปยังตัวปล่อย VT1 เป็นผลให้ทรานซิสเตอร์ VT1 ถูกบังคับให้ปิด - "พ่ายแพ้"

เนื่องจากทรานซิสเตอร์ VT1 ปิดอยู่ ประจุ C1 ของตัวเก็บประจุ "เร็ว" จะเกิดขึ้นตามเส้นทาง: "+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R1 > ความต้านทานต่ำของคายประจุ C1 > จุดเชื่อมต่อตัวปล่อยฐาน VT2 > — แหล่งจ่ายไฟ" ประจุนี้เกิดขึ้นเกือบถึงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

ในเวลาเดียวกันตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จด้วยกระแสขั้วย้อนกลับตามเส้นทาง: “+ แหล่งพลังงาน > ตัวต้านทาน R3 > ความต้านทานต่ำของ C2 ที่ปล่อยออกมา > ทางแยกตัวสะสม-ตัวปล่อย VT2 > — แหล่งพลังงาน” ระยะเวลาการชาร์จถูกกำหนดโดยพิกัด R3 และ C2 โดยจะกำหนดเวลาที่ VT1 อยู่ในสถานะปิด

เมื่อตัวเก็บประจุ C2 ถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าประมาณเท่ากับแรงดันไฟฟ้า 0.7-1.0 โวลต์ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นและทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้นพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ตามเส้นทาง: “+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R3 > ทางแยกฐาน-อิมิตเตอร์ VT1 > - แหล่งจ่ายไฟ” ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีประจุ C1 ผ่านทางชุมทางตัวสะสม-ตัวปล่อยแบบเปิด VT1 จะถูกนำไปใช้กับทางแยกฐานตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ VT2 ที่มีขั้วกลับกัน เป็นผลให้ VT2 จะปิดและกระแสที่ก่อนหน้านี้ผ่านทางแยกตัวสะสม-ตัวปล่อยแบบเปิด VT2 จะไหลผ่านวงจร: “+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R4 > ความต้านทานต่ำ C2 > ทางแยกตัวส่งสัญญาณฐาน VT1 > — แหล่งจ่ายไฟ ” วงจรนี้จะรีชาร์จตัวเก็บประจุ C2 อย่างรวดเร็ว นับจากนี้ไป โหมดการสร้างตนเอง "สถานะคงที่" จะเริ่มต้นขึ้น

การทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรในโหมดการสร้าง "สถานะคงที่"

ครึ่งรอบแรกของการทำงาน (การแกว่ง) ของมัลติไวเบรเตอร์เริ่มต้นขึ้น

เมื่อทรานซิสเตอร์ VT1 เปิดอยู่และปิด VT2 ตามที่ฉันเพิ่งเขียนตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จใหม่อย่างรวดเร็ว (จากแรงดันไฟฟ้า 0.7...1.0 โวลต์ของขั้วเดียวไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานของขั้วตรงข้าม) ไปตามวงจร : “+ แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R4 > ความต้านทานต่ำ C2 > จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐาน VT1 > - แหล่งจ่ายไฟ” นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จใหม่อย่างช้าๆ (จากแรงดันแหล่งพลังงานของขั้วหนึ่งถึงแรงดัน 0.7...1.0 โวลต์ของขั้วตรงข้าม) ไปตามวงจร: “+ แหล่งพลังงาน > ตัวต้านทาน R2 > แผ่นขวา C1 > แผ่นซ้าย C1 > จุดเชื่อมต่อตัวสะสม-ตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ VT1 > - - แหล่งพลังงาน”

เมื่อเป็นผลมาจากการชาร์จ C1 แรงดันไฟฟ้าที่ฐานของ VT2 ถึงค่า +0.6 โวลต์เมื่อเทียบกับตัวปล่อยของ VT2 ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้น ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีประจุ C2 ผ่านทางชุมทางตัวสะสม-ตัวปล่อยแบบเปิด VT2 จะถูกนำไปใช้กับทางแยกฐานตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ VT1 ที่มีขั้วย้อนกลับ VT1 จะปิดตัวลง

ครึ่งรอบหลังของการทำงาน (การแกว่ง) ของมัลติไวเบรเตอร์เริ่มต้นขึ้น

เมื่อทรานซิสเตอร์ VT2 เปิดอยู่และปิด VT1 ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จใหม่อย่างรวดเร็ว (จากแรงดันไฟฟ้า 0.7...1.0 โวลต์ของขั้วเดียวไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานของขั้วตรงข้าม) ตามวงจร: “ + แหล่งจ่ายไฟ > ตัวต้านทาน R1 > ความต้านทานต่ำ C1 > จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐาน VT2 > - แหล่งจ่ายไฟ” นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จใหม่อย่างช้าๆ (จากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานของขั้วหนึ่งไปจนถึงแรงดันไฟฟ้า 0.7...1.0 โวลต์ของขั้วตรงข้าม) ตลอดวงจร: “แผ่นด้านขวาของ C2 > จุดเชื่อมต่อตัวสะสม-ตัวปล่อยของ ทรานซิสเตอร์ VT2 > - แหล่งจ่ายไฟ > + แหล่งพลังงาน > ตัวต้านทาน R3 > แผ่นด้านซ้าย C2" เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของ VT1 ถึง +0.6 โวลต์เมื่อเทียบกับตัวปล่อยของ VT1 ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้น ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีประจุ C1 ผ่านทางชุมทางตัวสะสม-ตัวปล่อยแบบเปิด VT1 จะถูกนำไปใช้กับทางแยกฐานตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ VT2 ที่มีขั้วย้อนกลับ VT2 จะปิดตัวลง ณ จุดนี้ ครึ่งรอบหลังของการสั่นของมัลติไวเบรเตอร์จะสิ้นสุดลง และครึ่งรอบแรกจะเริ่มต้นอีกครั้ง

กระบวนการนี้จะทำซ้ำจนกระทั่งมัลติไวเบรเตอร์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งพลังงาน

วิธีการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร

พัลส์สี่เหลี่ยมจะถูกลบออกจากจุดสองจุดของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร– ตัวสะสมทรานซิสเตอร์ เมื่อมีศักยภาพ "สูง" บนตัวรวบรวมตัวหนึ่ง ก็จะมีศักยภาพ "ต่ำ" บนตัวรวบรวมอีกตัวหนึ่ง (ไม่มี) และในทางกลับกัน - เมื่อมีศักยภาพ "ต่ำ" บนเอาต์พุตตัวหนึ่ง ก็จะมี มีศักยภาพ “สูง” อีกด้าน ซึ่งแสดงไว้อย่างชัดเจนในกราฟเวลาด้านล่าง

โหลดมัลติไวเบรเตอร์ต้องเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทานตัวสะสมตัวใดตัวหนึ่ง แต่ไม่ว่าในกรณีใดจะขนานกับทางแยกทรานซิสเตอร์ตัวสะสม-ตัวปล่อย คุณไม่สามารถข้ามทรานซิสเตอร์ที่มีโหลดได้ หากไม่ตรงตามเงื่อนไขนี้ ระยะเวลาของพัลส์จะเปลี่ยนเป็นอย่างน้อย และมัลติไวเบรเตอร์จะไม่ทำงานในระดับสูงสุด รูปด้านล่างแสดงวิธีการเชื่อมต่อโหลดอย่างถูกต้องและวิธีที่ไม่ควรทำ

เพื่อไม่ให้โหลดส่งผลกระทบต่อมัลติไวเบรเตอร์ จะต้องมีความต้านทานอินพุตเพียงพอ เพื่อจุดประสงค์นี้ มักใช้สเตจทรานซิสเตอร์บัฟเฟอร์

ตัวอย่างแสดงให้เห็น การเชื่อมต่อหัวไดนามิกอิมพีแดนซ์ต่ำเข้ากับมัลติไวเบรเตอร์. ตัวต้านทานเพิ่มเติมจะเพิ่มความต้านทานอินพุตของสเตจบัฟเฟอร์ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยลดอิทธิพลของสเตจบัฟเฟอร์บนทรานซิสเตอร์มัลติไวเบรเตอร์ ค่าของมันควรจะไม่น้อยกว่า 10 เท่าของค่าของตัวต้านทานตัวสะสม การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์สองตัวในวงจร "คอมโพสิตทรานซิสเตอร์" จะทำให้กระแสไฟขาออกเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในกรณีนี้ การเชื่อมต่อวงจรตัวส่งสัญญาณฐานของระยะบัฟเฟอร์นั้นถูกต้อง ขนานกับตัวต้านทานตัวสะสมของมัลติไวเบรเตอร์ และไม่ขนานกับทางแยกตัวสะสม-ตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์มัลติไวเบรเตอร์

สำหรับการเชื่อมต่อหัวไดนามิกอิมพีแดนซ์สูงเข้ากับมัลติไวเบรเตอร์ไม่จำเป็นต้องมีระยะบัฟเฟอร์ หัวเชื่อมต่อแทนตัวต้านทานตัวสะสมตัวใดตัวหนึ่ง เงื่อนไขเดียวที่ต้องปฏิบัติตามคือกระแสที่ไหลผ่านไดนามิกเฮดจะต้องไม่เกินกระแสสะสมสูงสุดของทรานซิสเตอร์

หากคุณต้องการเชื่อมต่อ LED ธรรมดาเข้ากับมัลติไวเบรเตอร์– เพื่อสร้าง "ไฟกระพริบ" จึงไม่จำเป็นต้องมีบัฟเฟอร์ลดหลั่นสำหรับสิ่งนี้ สามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วยตัวต้านทานแบบสะสม เนื่องจากกระแสไฟ LED มีขนาดเล็กและแรงดันตกคร่อมระหว่างการทำงานไม่เกินหนึ่งโวลต์ ดังนั้นจึงไม่มีผลกระทบใดๆ ต่อการทำงานของมัลติไวเบรเตอร์ จริงอยู่ สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับไฟ LED ที่สว่างเป็นพิเศษซึ่งกระแสไฟฟ้าในการทำงานสูงกว่าและแรงดันไฟฟ้าตกอาจอยู่ระหว่าง 3.5 ถึง 10 โวลต์ แต่ในกรณีนี้ มีวิธีแก้ปัญหา - เพิ่มแรงดันไฟฟ้าและใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังสูงโดยให้กระแสสะสมที่เพียงพอ

โปรดทราบว่าตัวเก็บประจุออกไซด์ (อิเล็กโทรไลต์) เชื่อมต่อกับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ด้วยค่าบวก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าบนฐานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แรงดันไฟฟ้าไม่สูงเกิน 0.7 โวลต์เมื่อเทียบกับตัวปล่อยและในกรณีของเราตัวส่งสัญญาณจะเป็นลบของแหล่งจ่ายไฟ แต่ที่ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนจากศูนย์เป็นแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานเกือบ ตัวเก็บประจุออกไซด์ไม่สามารถทำหน้าที่ได้เมื่อเชื่อมต่อกับขั้วย้อนกลับ ตามธรรมชาติแล้วหากคุณใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้างต่างกัน (ไม่ใช่ N-P-N แต่เป็นโครงสร้าง P-N-P) นอกเหนือจากการเปลี่ยนขั้วของแหล่งพลังงานแล้วคุณยังต้องหมุน LED ที่มีแคโทด "อยู่ในวงจร" และตัวเก็บประจุ โดยมีข้อดีอยู่ที่ฐานของทรานซิสเตอร์

ลองคิดดูตอนนี้ พารามิเตอร์ใดขององค์ประกอบมัลติไวเบรเตอร์เป็นตัวกำหนดกระแสเอาต์พุตและความถี่ในการสร้างมัลติไวเบรเตอร์

ค่าของตัวต้านทานแบบสะสมส่งผลกระทบอย่างไร? ฉันเคยเห็นในบทความทางอินเทอร์เน็ตธรรมดา ๆ ว่าค่าของตัวต้านทานตัวสะสมไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความถี่ของมัลติไวเบรเตอร์ ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องไร้สาระโดยสิ้นเชิง! หากคำนวณมัลติไวเบรเตอร์อย่างถูกต้อง ค่าเบี่ยงเบนของค่าของตัวต้านทานเหล่านี้มากกว่าห้าเท่าจากค่าที่คำนวณได้จะไม่เปลี่ยนความถี่ของมัลติไวเบรเตอร์ สิ่งสำคัญคือความต้านทานน้อยกว่าตัวต้านทานฐานเนื่องจากตัวต้านทานแบบสะสมให้การชาร์จตัวเก็บประจุที่รวดเร็ว แต่ในทางกลับกันค่าของตัวต้านทานแบบสะสมเป็นค่าหลักในการคำนวณการใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานซึ่งค่าที่ไม่ควรเกินกำลังของทรานซิสเตอร์ หากคุณลองดูว่าเชื่อมต่ออย่างถูกต้องแล้วจะไม่ส่งผลโดยตรงต่อกำลังเอาท์พุตของมัลติไวเบรเตอร์ด้วยซ้ำ แต่ระยะเวลาระหว่างการสลับ (ความถี่มัลติไวเบรเตอร์) จะถูกกำหนดโดยการชาร์จตัวเก็บประจุแบบ "ช้า" เวลาในการชาร์จจะถูกกำหนดโดยพิกัดของวงจร RC - ตัวต้านทานฐานและตัวเก็บประจุ (R2C1 และ R3C2)

มัลติไวเบรเตอร์ถึงแม้จะเรียกว่าสมมาตร แต่สิ่งนี้หมายถึงวงจรของโครงสร้างเท่านั้น และสามารถสร้างพัลส์เอาท์พุตทั้งแบบสมมาตรและไม่สมมาตรได้ในระยะเวลาหนึ่ง ระยะเวลาพัลส์ (ระดับสูง) บนตัวสะสม VT1 ถูกกำหนดโดยพิกัดของ R3 และ C2 และระยะเวลาพัลส์ (ระดับสูง) บนตัวสะสม VT2 ถูกกำหนดโดยพิกัด R2 และ C1

ระยะเวลาในการชาร์จตัวเก็บประจุจะถูกกำหนดโดยสูตรง่ายๆโดยที่ ตัว– ระยะเวลาชีพจรเป็นวินาที ร- ความต้านทานของตัวต้านทานเป็นโอห์ม กับ– ความจุของตัวเก็บประจุในฟารัด:

ดังนั้นหากคุณยังไม่ลืมสิ่งที่เขียนในบทความนี้สองสามย่อหน้าก่อนหน้านี้:

หากมีความเท่าเทียม R2=R3และ ค1=ค2ที่เอาต์พุตของมัลติไวเบรเตอร์จะมี "คดเคี้ยว" - พัลส์สี่เหลี่ยมที่มีระยะเวลาเท่ากับการหยุดชั่วคราวระหว่างพัลส์ซึ่งคุณเห็นในรูป

ระยะเวลาการสั่นของมัลติไวเบรเตอร์เต็มคือ ตเท่ากับผลรวมของชีพจรและระยะเวลาหยุดชั่วคราว:

ความถี่การสั่น เอฟ(Hz) ที่เกี่ยวข้องกับช่วงเวลา ต(วินาที) ผ่านอัตราส่วน:

ตามกฎแล้วหากมีการคำนวณวงจรวิทยุบนอินเทอร์เน็ตก็จะถือว่าน้อย นั่นเป็นเหตุผล ลองคำนวณองค์ประกอบของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรโดยใช้ตัวอย่าง .

เช่นเดียวกับขั้นตอนของทรานซิสเตอร์อื่น ๆ การคำนวณจะต้องดำเนินการจากจุดสิ้นสุด - เอาต์พุต และที่เอาต์พุตเรามีระยะบัฟเฟอร์ จากนั้นก็มีตัวต้านทานแบบสะสม ตัวต้านทานแบบสะสม R1 และ R4 ทำหน้าที่โหลดทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทานแบบสะสมไม่มีผลกระทบต่อความถี่ในการสร้าง คำนวณตามพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์ที่เลือก ดังนั้น ขั้นแรกเราคำนวณตัวต้านทานแบบสะสม จากนั้นตัวต้านทานพื้นฐาน ตัวเก็บประจุ และระยะบัฟเฟอร์

ขั้นตอนและตัวอย่างการคำนวณมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตรของทรานซิสเตอร์

ข้อมูลเริ่มต้น:

แรงดันไฟฟ้า อุ้ย.พี. = 12 โวลต์.

ความถี่มัลติไวเบรเตอร์ที่ต้องการ F = 0.2 เฮิรตซ์ (T = 5 วินาที)และระยะเวลาพัลส์เท่ากับ 1 (หนึ่งวินาที.

ใช้หลอดไส้รถยนต์เป็นภาระ 12 โวลต์ 15 วัตต์.

ตามที่คุณเดา เราจะคำนวณ "ไฟกะพริบ" ซึ่งจะกะพริบทุกๆ ห้าวินาที และระยะเวลาของการเรืองแสงจะอยู่ที่ 1 วินาที

การเลือกทรานซิสเตอร์สำหรับมัลติไวเบรเตอร์ ตัวอย่างเช่น เรามีทรานซิสเตอร์ที่พบมากที่สุดในสมัยโซเวียต KT315G.

สำหรับพวกเขา: Pสูงสุด=150มิลลิวัตต์; ไอสูงสุด=150 มิลลิแอมป์; h21>50.

ทรานซิสเตอร์สำหรับสเตจบัฟเฟอร์จะถูกเลือกตามกระแสโหลด

เพื่อไม่ให้แสดงไดอะแกรมสองครั้ง ฉันได้ลงนามค่าขององค์ประกอบในไดอะแกรมแล้ว การคำนวณของพวกเขาจะได้รับเพิ่มเติมในการตัดสิน

สารละลาย:

1. ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจว่าการใช้งานทรานซิสเตอร์ที่กระแสสูงในโหมดสวิตชิ่งนั้นปลอดภัยสำหรับทรานซิสเตอร์มากกว่าการทำงานในโหมดขยายสัญญาณ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคำนวณกำลังสำหรับสถานะการเปลี่ยนแปลง ณ ช่วงเวลาที่สัญญาณสลับผ่านจุดปฏิบัติการ "B" ของโหมดคงที่ของทรานซิสเตอร์ - การเปลี่ยนจากสถานะเปิดเป็นสถานะปิดและด้านหลัง . สำหรับวงจรพัลส์ที่สร้างจากทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ โดยปกติแล้วกำลังจะคำนวณสำหรับทรานซิสเตอร์ที่อยู่ในสถานะเปิด

ขั้นแรก เรากำหนดการกระจายพลังงานสูงสุดของทรานซิสเตอร์ ซึ่งควรมีค่าน้อยกว่า 20 เปอร์เซ็นต์ (แฟคเตอร์ 0.8) มากกว่ากำลังสูงสุดของทรานซิสเตอร์ที่ระบุในหนังสืออ้างอิง แต่เหตุใดเราจึงต้องขับเคลื่อนมัลติไวเบรเตอร์ให้เข้าสู่กรอบที่เข้มงวดของกระแสสูง และถึงแม้จะมีพลังงานเพิ่มขึ้น แต่การใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานก็จะมีมาก แต่จะเกิดประโยชน์เพียงเล็กน้อย ดังนั้นเมื่อพิจารณาการกระจายพลังงานสูงสุดของทรานซิสเตอร์แล้วเราจะลดลง 3 เท่า การลดการกระจายพลังงานลงอีกเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ เนื่องจากการทำงานของมัลติไวเบรเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ในโหมดกระแสต่ำนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ "ไม่เสถียร" หากไม่เพียงแต่ใช้แหล่งพลังงานสำหรับมัลติไวเบรเตอร์เท่านั้น หรือไม่เสถียรโดยสิ้นเชิง ความถี่ของมัลติไวเบรเตอร์จะ "ลอย" ไปด้วย

เรากำหนดการกระจายพลังงานสูงสุด: Pdis.max = 0.8 * Pmax = 0.8 * 150 mW = 120 mW

เรากำหนดกำลังกระจายพิกัด: Pdis.nom = 120/3 = 40มิลลิวัตต์

2. กำหนดกระแสสะสมในสถานะเปิด: Ik0 = Pdis.nom /อุ้ย. = 40mW / 12V = 3.3mA

สมมติว่ามันเป็นกระแสสะสมสูงสุด

3. มาหาค่าความต้านทานและกำลังของโหลดตัวสะสม: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

เราเลือกตัวต้านทานจากช่วงระบุที่มีอยู่ซึ่งใกล้เคียงกับ 3.6 kOhm มากที่สุด ตัวต้านทานแบบอนุกรมมีค่าเล็กน้อย 3.6 kOhm ดังนั้นเราจึงคำนวณค่าของตัวต้านทานตัวสะสม R1 และ R4 ของมัลติไวเบรเตอร์ก่อน: Rк = R1 = R4 = 3.6 กิโลโอห์ม.

กำลังของตัวต้านทานตัวสะสม R1 และ R4 เท่ากับการกระจายกำลังไฟของทรานซิสเตอร์ Pras.nom = 40 มิลลิวัตต์ เราใช้ตัวต้านทานที่มีกำลังเกิน Pras.nom ที่ระบุ - ชนิด MLT-0.125.

4. มาดูการคำนวณตัวต้านทานพื้นฐาน R2 และ R3 กันดีกว่า. การให้คะแนนจะพิจารณาจากอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ h21 ในเวลาเดียวกันเพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ของมัลติไวเบรเตอร์ค่าความต้านทานจะต้องอยู่ในช่วง: มากกว่าความต้านทานของตัวต้านทานตัวสะสม 5 เท่าและน้อยกว่าผลิตภัณฑ์ Rк * h21 ในกรณีของเรา Rmin = 3.6 * 5 = 18 kOhm และ Rmax = 3.6 * 50 = 180 kOhm

ดังนั้นค่าความต้านทาน Rb (R2 และ R3) สามารถอยู่ในช่วง 18...180 kOhm ก่อนอื่นเราเลือกค่าเฉลี่ย = 100 kOhm แต่นี่ไม่ใช่จุดสิ้นสุด เนื่องจากเราจำเป็นต้องจัดเตรียมความถี่ที่ต้องการของมัลติไวเบรเตอร์ และอย่างที่ฉันเขียนไว้ก่อนหน้านี้ ความถี่ของมัลติไวเบรเตอร์ขึ้นอยู่กับตัวต้านทานฐาน R2 และ R3 โดยตรง รวมถึงความจุของตัวเก็บประจุด้วย

5. คำนวณความจุของตัวเก็บประจุ C1 และ C2 และหากจำเป็นให้คำนวณค่าของ R2 และ R3 ใหม่.

ค่าความจุของตัวเก็บประจุ C1 และความต้านทานของตัวต้านทาน R2 จะกำหนดระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุตบนตัวสะสม VT2 เป็นช่วงที่เกิดแรงกระตุ้นนี้เองที่หลอดไฟของเราควรจะสว่างขึ้น และในสภาวะนั้นระยะเวลาชีพจรถูกตั้งไว้ที่ 1 วินาที

พิจารณาความจุของตัวเก็บประจุ: C1 = 1 วินาที / 100 kOhm = 10 µF

ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 10 μF รวมอยู่ในช่วงที่กำหนดดังนั้นจึงเหมาะกับเรา

ค่าความจุของตัวเก็บประจุ C2 และความต้านทานของตัวต้านทาน R3 จะกำหนดระยะเวลาของพัลส์เอาต์พุตบนตัวสะสม VT1 ในระหว่างชีพจรนี้จะมี "หยุดชั่วคราว" บนตัวสะสม VT2 และหลอดไฟของเราไม่ควรสว่างขึ้น และในสภาวะกำหนดระยะเวลาเต็ม 5 วินาที โดยมีระยะเวลาชีพจร 1 วินาที ดังนั้นระยะเวลาของการหยุดชั่วคราวคือ 5 วินาที – 1 วินาที = 4 วินาที

หลังจากเปลี่ยนสูตรระยะเวลาการเติมเงินแล้ว พิจารณาความจุของตัวเก็บประจุ: C2 = 4 วินาที / 100 kOhm = 40 µF

ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 40 μF ไม่รวมอยู่ในช่วงที่กำหนด ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับเรา และเราจะนำตัวเก็บประจุที่มีความจุ 47 μF ซึ่งใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่อย่างที่คุณเข้าใจ เวลา "หยุดชั่วคราว" ก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นเรา ลองคำนวณความต้านทานของตัวต้านทาน R3 ใหม่ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการหยุดชั่วคราวและความจุของตัวเก็บประจุ C2: R3 = 4 วินาที / 47 µF = 85 กิโลโอห์ม

ตามอนุกรมที่กำหนด ค่าที่ใกล้เคียงที่สุดของความต้านทานของตัวต้านทานคือ 82 kOhm

ดังนั้นเราจึงได้ค่าขององค์ประกอบมัลติไวเบรเตอร์:

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

6. คำนวณค่าของตัวต้านทาน R5 ของสเตจบัฟเฟอร์.

เพื่อกำจัดอิทธิพลที่มีต่อมัลติไวเบรเตอร์ ความต้านทานของตัวต้านทานจำกัดเพิ่มเติม R5 จะถูกเลือกให้มากกว่าความต้านทานของตัวต้านทานตัวสะสม R4 อย่างน้อย 2 เท่า (และในบางกรณีอาจมากกว่านั้น) ความต้านทานของมันพร้อมกับความต้านทานของทางแยกฐานตัวส่งสัญญาณ VT3 และ VT4 ในกรณีนี้จะไม่ส่งผลกระทบต่อพารามิเตอร์ของมัลติไวเบรเตอร์

R5 = R4 * 2 = 3.6 * 2 = 7.2 โอห์ม

ตามอนุกรมที่ระบุ ตัวต้านทานที่ใกล้ที่สุดคือ 7.5 kOhm

ด้วยค่าตัวต้านทาน R5 = 7.5 kOhm กระแสควบคุมระยะบัฟเฟอร์จะเท่ากับ:

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

นอกจากนี้ดังที่ฉันเขียนไว้ก่อนหน้านี้ อัตราโหลดตัวสะสมของทรานซิสเตอร์มัลติไวเบรเตอร์ไม่ส่งผลต่อความถี่ ดังนั้นหากคุณไม่มีตัวต้านทานดังกล่าว คุณสามารถแทนที่ด้วยระดับ "ปิด" อื่นได้ (5 ... 9 kOhm ). จะดีกว่าถ้าอยู่ในทิศทางลดลง เพื่อไม่ให้กระแสควบคุมลดลงในระยะบัฟเฟอร์ แต่โปรดจำไว้ว่าตัวต้านทานเพิ่มเติมนั้นเป็นโหลดเพิ่มเติมสำหรับทรานซิสเตอร์ VT2 ของมัลติไวเบรเตอร์ ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานนี้จะบวกเข้ากับกระแสของตัวต้านทานตัวสะสม R4 และเป็นโหลดสำหรับทรานซิสเตอร์ VT2: อิโททอล = Ik + Icontrol = 3.3mA + 1.44mA = 4.74mA

โหลดรวมบนตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ VT2 อยู่ภายในขีดจำกัดปกติ หากเกินกระแสสะสมสูงสุดที่ระบุในหนังสืออ้างอิงและคูณด้วยปัจจัย 0.8 ให้เพิ่มความต้านทาน R4 จนกว่ากระแสโหลดจะลดลงอย่างเพียงพอ หรือใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังมากขึ้น

7. เราจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟ ใน = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1.25 A

แต่กระแสควบคุมของระยะบัฟเฟอร์คือ 1.44 mA กระแสมัลติไวเบรเตอร์จะต้องเพิ่มขึ้นตามค่าเท่ากับอัตราส่วน:

ใน / ไอคอนโทรล = 1.25A / 0.00144A = 870 เท่า.

ทำอย่างไร? สำหรับการขยายกระแสเอาต์พุตที่สำคัญใช้วงจรเรียงซ้อนของทรานซิสเตอร์ที่สร้างขึ้นตามวงจร "คอมโพสิตทรานซิสเตอร์" ทรานซิสเตอร์ตัวแรกมักจะใช้พลังงานต่ำ (เราจะใช้ KT361G) ซึ่งมีอัตราขยายสูงสุด และตัวที่สองจะต้องให้กระแสโหลดที่เพียงพอ (ลองใช้ KT814B ทั่วไปไม่น้อย) จากนั้นค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน h21 จะถูกคูณ ดังนั้นสำหรับทรานซิสเตอร์ KT361G h21>50 และสำหรับทรานซิสเตอร์ KT814B h21=40 และค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านโดยรวมของทรานซิสเตอร์เหล่านี้เชื่อมต่อตามวงจร "ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต": h21 = 50 * 40 = 2,000. ตัวเลขนี้มากกว่า 870 ดังนั้นทรานซิสเตอร์เหล่านี้จึงเพียงพอที่จะควบคุมหลอดไฟได้

นั่นคือทั้งหมด!