FET multivibrátor
Začínající radioamatéři samozřejmě vědí, že multivibrátory (symetrické i nesymetrické) fungují na bipolárních tranzistorech. Bohužel takové multivibrátory mají nevýhodu - při práci s dostatečně výkonnou zátěží, například žárovkami, jsou k úplnému otevření tranzistorů nutné velké základní proudy.
Pokud ramena multivibrátoru spínají na frekvenci 3 ... 0,2 Hz, je nutné do obvodů pro nastavení frekvence instalovat vysokokapacitní oxidové kondenzátory, a tedy velké rozměry. Zapomínat bychom neměli ani na poměrně vysoké saturační napětí otevřených tranzistorů.
Navrhovaný multivibrátor (viz obrázek) používá domácí n-kanálové tranzistory s efektem pole s izolovaným hradlem a indukovaným kanálem. Uvnitř pouzdra, mezi svorkami hradla a zdroje, je ochranná zenerova dioda, která výrazně snižuje pravděpodobnost selhání tranzistoru při špatném zacházení.
Spínací frekvence multivibrátorových tranzistorů je asi 2 Hz, nastavují se kondenzátory a odpory. Multivibrační tranzistorová zátěž - žárovky EL1, EL2.
Rezistory zapojené mezi kolektor a hradlo tranzistorů zajišťují měkký start multivibrátoru. Bohužel trochu "utahují" vypínání tranzistorů.
Namísto žárovek je přípustné zahrnout LED s omezovacími odpory 360 Ohm nebo telefonní kapsli, například TK-47, do obvodu odvodu tranzistoru (pro tuto možnost musí multivibrátor pracovat v oblasti zvukové frekvence). V případě použití pouze jedné kapsle je nutné zařadit rezistor s odporem 100 ... 200 Ohm jako zátěž do obvodu drain dalšího tranzistoru.
Odpory R1, R2 jmenovitých hodnot uvedených v diagramu mohou být tvořeny několika menšími odpory zapojenými do série. Pokud tato možnost není k dispozici, nainstalujte menší odpory a větší kondenzátory.
Kondenzátory mohou být nepolární keramické nebo filmové, například série KM-5, KM-6, K73-17. Žárovky jsou použity z "blikající" girlandy vánočního stromku čínské výroby pro napětí 6 V a proud 100 mA. Vhodné jsou také lampy malých rozměrů pro napětí 6 V a proud 60 nebo 20 mA.
Místo tranzistorů uvedené řady vydrží DC. do 180 mA je přípustné použít klíče řady KR1064KT1, KR1014KT1 určené pro vyšší proud. Pokud používáte multivibrátor s výkonnější zátěží, řekněme automobilové žárovky, budete potřebovat další tranzistory, například KP744G, které umožňují odběrový proud až 9 A. Ale s touto možností musíte nainstalovat ochranné zenerky diody pro napětí 8 ... 10 V mezi bránou a zdrojem ( katoda do brány) - KS191Zh nebo podobně. Při vysokých zatěžovacích proudech budou muset být tranzistory instalovány na chladiče.
Multivibrátor se nastavuje výběrem kondenzátorů, dokud se nedosáhne požadované spínací frekvence tranzistorů. Chcete-li zařízení zapnout zvukové frekvence kondenzátory by měly být 300 ... 600 pF. Pokud ponecháte kondenzátory s kapacitou uvedenou na diagramu, budete muset vybrat odpory s nižším odporem - až 47 kOhm.
Multivibrátor je funkční při napájecím napětí 3 ... 10 V, samozřejmě s odpovídající zátěží. Pokud má být použit jako nějaký uzel ve vyvíjeném návrhu, je mezi silové vodiče multivibrátoru instalován blokovací kondenzátor s kapacitou 0,1 ... 100 μF.
Multivibrátor, jehož obvod je znázorněn na obrázku 1, je kaskádové zapojení tranzistorové zesilovače kde výstup prvního stupně je připojen ke vstupu druhého přes obvod obsahující kondenzátor a výstup druhého stupně je připojen ke vstupu prvního přes obvod obsahující kondenzátor. Multivibrační zesilovače jsou tranzistorové spínače, které mohou být ve dvou stavech. Multivibrátorový obvod na obrázku 1 se liší od spouštěcího obvodu popsaného v článku "". Co má v řetězech zpětná vazba reaktivní prvky, takže obvod může generovat nesinusové oscilace. Odpor rezistorů R1 a R4 zjistíte ze vztahů 1 a 2:
Kde I KBO \u003d 0,5 μA je maximální zpětný proud kolektoru tranzistoru kt315a,
Ikmax=0,1A - maximální kolektorový proud tranzistoru kt315a, Up=3V - napájecí napětí. Zvolme R1=R4=100Ω. Kondenzátory C1 a C2 se volí v závislosti na požadované frekvenci multivibrátoru.
Obrázek 1 - Multivibrátor na tranzistorech KT315A
Můžete odstranit napětí mezi body 2 a 3 nebo mezi body 2 a 1. Níže uvedené grafy ukazují, jak se přibližně změní napětí mezi body 2 a 3 a mezi body 2 a 1.
T - perioda oscilace, t1 - časová konstanta levého ramene multivibrátoru, t2 - časová konstanta pravého ramene multivibrátoru lze vypočítat podle vzorců:
Změnou odporu ladicích rezistorů R2 a R3 můžete nastavit frekvenci a pracovní cyklus pulzů generovaných multivibrátorem. Kondenzátory C1 a C2 můžete také nahradit proměnnými (nebo trimry) a změnou jejich kapacity nastavit frekvenci a pracovní cyklus pulzů generovaných multivibrátorem, tato metoda je ještě výhodnější, takže pokud existují trimry (nebo lépe variabilní ) kondenzátory, je lepší je použít, ale na místě proměnné rezistory R2 a R3 jsou nastaveny jako konstantní. Níže uvedená fotografie ukazuje sestavený multivibrátor:
Aby sestavený multivibrátor fungoval, byl k němu připojen piezo reproduktor (mezi body 2 a 3). Po připojení napájení do obvodu začal piezo reproduktor praskat. Změny odporu ladicích odporů vedly buď ke zvýšení frekvence zvuku vydávaného piezo reproduktorem nebo k jejímu snížení, nebo k tomu, že multivibrátor přestal generovat.
Program pro výpočet frekvence, periody a časových konstant, pracovního cyklu pulzů odebraných z multivibrátoru:
Pokud program nefunguje, zkopírujte jej html kód do poznámkového bloku a uložit jako html.
Pokud se používá internetový prohlížeč Explorer a blokuje program, musíte blokovaný obsah povolit.
js je zakázáno
Další multivibrátory:
V tomto článku budeme hovořit o multivibrátoru, jak to funguje, jak připojit zátěž k multivibrátoru a vypočítat tranzistor symetrický multivibrátor.
multivibrátor je jednoduchý generátor obdélníkové impulsy, který pracuje v režimu autogenerátoru. K provozu potřebuje pouze napájení z baterie nebo jiného zdroje energie. Zvažte nejjednodušší symetrický tranzistorový multivibrátor. Jeho schéma je znázorněno na obrázku. Multivibrátor může být komplikovaný v závislosti na požadovaných funkcích, které mají být provedeny, ale všechny prvky zobrazené na obrázku jsou povinné, bez nich multivibrátor nebude fungovat.
Činnost symetrického multivibrátoru je založena na procesech nabíjení-vybíjení kondenzátorů, které spolu s odpory tvoří RC řetězce.
O tom, jak fungují RC řetězy, jsem psal dříve ve svém článku Kondenzátor, který si můžete přečíst na mém webu. Pokud na internetu najdete materiál o symetrickém multivibrátoru, pak je prezentován stručně a nesrozumitelně. Tato okolnost neumožňuje začínajícím radioamatérům nic pochopit, ale pouze pomáhá zkušeným elektronickým inženýrům si něco zapamatovat. Na žádost jednoho z návštěvníků mých stránek jsem se rozhodl tuto mezeru odstranit.
Jak multivibrátor funguje?
V počátečním okamžiku napájení jsou kondenzátory C1 a C2 vybité, takže jejich proudový odpor je malý. Nízký odpor kondenzátorů vede k tomu, že dochází k „rychlému“ otevření tranzistorů, způsobenému tokem proudu:
- VT2 po cestě (zobrazeno červeně): "+ napájení> rezistor R1> malý odpor vybitého C1> přechod báze-emitor VT2> - napájení";
- VT1 po cestě (zobrazeno modře): "+ napájení> rezistor R4> nízký odpor vybitého C2> přechod báze-emitor VT1> - napájení".
Toto je "nestabilní" režim provozu multivibrátoru. Trvá velmi krátkou dobu určenou pouze rychlostí tranzistorů. A dva absolutně identické tranzistory neexistují. Který tranzistor se otevře rychleji, ten zůstane otevřený - "vítěz". Předpokládejme, že v našem diagramu se ukázalo, že je to VT2. Poté prostřednictvím nízkého odporu vybitého kondenzátoru C2 a nízkého odporu přechodu kolektor-emitor VT2 bude báze tranzistoru VT1 uzavřena k emitoru VT1. V důsledku toho bude tranzistor VT1 nucen se zavřít - "stane se poražen."
Jelikož je tranzistor VT1 sepnutý, dochází k „rychlému“ nabíjení kondenzátoru C1 po cestě: „+ zdroj energie> rezistor R1> nízký odpor vybitého C1> přechod báze-emitor VT2> - zdroj energie“. K tomuto nabíjení dochází téměř až do napětí napájecího zdroje.
Kondenzátor C2 se zároveň nabíjí proudem obrácené polarity po cestě: „+ zdroj energie> rezistor R3> nízký odpor vybitého C2> přechod kolektor-emitor VT2> - zdroj energie“. Doba nabíjení je určena hodnotami R3 a C2. Určují čas, kdy je VT1 v uzavřeném stavu.
Když je kondenzátor C2 nabit na napětí přibližně rovné napětí 0,7-1,0 V, jeho odpor se zvýší a tranzistor VT1 se otevře s napětím přivedeným podél cesty: „+ napájení> odpor R3> přechod báze-emitor VT1> - zdroj energie". V tomto případě bude napětí nabitého kondenzátoru C1 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT1 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT2 s obrácenou polaritou. Výsledkem je, že VT2 se uzavře a proud, který dříve prošel spojením VT2 s otevřeným kolektorem a emitorem, bude procházet obvodem: „+ napájení> rezistor R4> nízký odpor C2> spojení báze-emitor VT1> - zdroj energie“ . Tento obvod rychle dobije kondenzátor C2. Od tohoto okamžiku začíná „ustálený“ režim autogenerace.
Provoz symetrického multivibrátoru v režimu "ustálené" generace
Začíná první půlcyklus činnosti (oscilace) multivibrátoru.
S otevřeným tranzistorem VT1 a zavřeným VT2, jak jsem právě napsal, se kondenzátor C2 rychle dobíjí (z napětí 0,7 ... 1,0 voltů jedné polarity na napájecí napětí opačné polarity) podél obvodu: „+ výkon napájení> rezistor R4 > nízký odpor C2 > přechod báze-emitor VT1 > - zdroj. Kromě toho se kondenzátor C1 pomalu dobíjí (z napětí zdroje jedné polarity na napětí 0,7 ... 1,0 voltů opačné polarity) podél obvodu: „+ napájení> rezistor R2> pravá deska C1 > levá deska C1> přechod kolektor-emitor tranzistoru VT1> - napájení".
Když v důsledku přebití C1 dosáhne napětí na bázi VT2 hodnoty +0,6 voltu vzhledem k emitoru VT2, tranzistor se otevře. Proto bude napětí nabitého kondenzátoru C2 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT2 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT1 s obrácenou polaritou. VT1 se zavře.
Začíná druhá polovina cyklu činnosti (oscilace) multivibrátoru.
Když je tranzistor VT2 otevřený a VT1 zavřený, kondenzátor C1 se rychle dobije (z napětí 0,7 ... 1,0 V jedné polarity na napájecí napětí opačné polarity) podél obvodu: „+ napájení> rezistor R1> nízký odpor C1> přechod báze- emitor VT2 > - napájení". Kromě toho dochází k pomalému dobíjení kondenzátoru C2 (z napětí zdroje jedné polarity na napětí 0,7 ... 1,0 voltu opačné polarity) podél obvodu: „pravá deska C2> kolektor- emitorový přechod tranzistoru VT2> - napájení> + napájení zdroje > rezistor R3 > levá deska C2. Když napětí na bázi VT1 dosáhne +0,6 voltu vzhledem k emitoru VT1, tranzistor se otevře. Proto bude napětí nabitého kondenzátoru C1 přes otevřený přechod kolektor-emitor VT1 přivedeno na přechod emitor-báze tranzistoru VT2 s obrácenou polaritou. VT2 se zavře. Tím končí druhý půlcyklus kmitání multivibrátoru a opět začíná první půlcyklus.
Proces se opakuje, dokud není multivibrátor odpojen od zdroje energie.
Způsoby připojení zátěže k symetrickému multivibrátoru
Obdélníkové impulsy jsou odebírány ze dvou bodů symetrického multivibrátoru- kolektory tranzistorů. Když je na jednom kolektoru „vysoký“ potenciál, na druhém kolektoru je „nízký“ potenciál (chybí) a naopak – když je na jednom výstupu „nízký“ potenciál, pak „vysoký“ na druhé straně. To je jasně vidět na časové ose níže.
Multivibrační zátěž musí být zapojena paralelně s jedním z kolektorových rezistorů, ale v žádném případě paralelně s přechodem kolektor-emitor tranzistoru. Tranzistor nelze přehodit zátěží. Pokud tato podmínka není splněna, změní se alespoň doba trvání pulsů a maximálně multivibrátor nebude fungovat. Obrázek níže ukazuje, jak správně připojit zátěž a jak to nedělat.
Aby zátěž neovlivňovala samotný multivibrátor, musí mít dostatečnou vstupní impedanci. K tomu se obvykle používají vyrovnávací tranzistorové stupně.
Příklad ukazuje připojení nízkoodporové dynamické hlavy k multivibrátoru. Přídavný odpor zvyšuje vstupní odpor vyrovnávacího stupně a tím eliminuje vliv vyrovnávacího stupně na multivibrační tranzistor. Jeho hodnota musí být alespoň 10násobkem hodnoty kolektorového odporu. Připojení dvou tranzistorů ve schématu "kompozitního tranzistoru" značně zvyšuje výstupní proud. V tomto případě je správné zapojit obvod báze-emitor vyrovnávacího stupně paralelně s kolektorovým odporem multivibrátoru, a nikoli paralelně s přechodem kolektor-emitor multivibrátorového tranzistoru.
Pro připojení vysokoimpedanční dynamické hlavy k multivibrátoru vyrovnávací stupeň není potřeba. Místo jednoho z kolektorových rezistorů je připojena hlava. Jedinou podmínkou, která musí být splněna, je, že proud procházející dynamickou hlavou nesmí překročit maximální kolektorový proud tranzistoru.
Pokud chcete k multivibrátoru připojit obyčejné LED- Chcete-li vytvořit blikač, pak k tomu nejsou nutné kaskády vyrovnávací paměti. Mohou být zapojeny do série s kolektorovými rezistory. To je způsobeno skutečností, že proud LED je malý a pokles napětí na něm během provozu není větší než jeden volt. Nemají tedy žádný vliv na provoz multivibrátoru. Pravda, neplatí to pro supersvítivé LED, u kterých je provozní proud vyšší a úbytek napětí může být od 3,5 do 10 voltů. Ale v tomto případě existuje cesta ven - zvýšit napájecí napětí a použít tranzistory s vysokým výkonem, které poskytují dostatečný kolektorový proud.
Vezměte prosím na vědomí, že oxidové (elektrolytické) kondenzátory jsou spojeny s plusy s kolektory tranzistorů. To je způsobeno skutečností, že na bázi bipolárních tranzistorů se napětí vzhledem k emitoru nezvýší nad 0,7 voltu a v našem případě jsou emitory mínusem výkonu. Ale na kolektorech tranzistorů se napětí mění téměř z nuly na napětí zdroje energie. Oxidové kondenzátory nejsou schopny plnit svou funkci, pokud jsou zapojeny s obrácenou polaritou. Samozřejmě, pokud použijete tranzistory jiné struktury (ne N-P-N, a P-N-P struktury), pak kromě změny polarity zdroje energie je nutné otočit LED s katodami "nahoru po obvodu" a kondenzátory - plusy na báze tranzistorů.
Pojďme na to teď přijít jaké parametry prvků multivibrátoru nastavují výstupní proudy a generační frekvenci multivibrátoru?
Jaké jsou hodnoty kolektorového rezistoru? V některých nekompetentních internetových článcích jsem viděl, že hodnoty kolektorových rezistorů jsou nevýznamné, ale ovlivňují frekvenci multivibrátoru. To vše je úplný nesmysl! Při správném výpočtu multivibrátoru, odchylka hodnot těchto rezistorů o více než pětkrát od vypočítané nezmění frekvenci multivibrátoru. Hlavní věc je, že jejich odpor by měl být menší než základní odpory, protože kolektorové odpory zajišťují rychlé nabíjení kondenzátorů. Ale na druhou stranu, hodnoty kolektorových rezistorů jsou hlavní pro výpočet spotřeby energie ze zdroje, jehož hodnota by neměla překročit výkon tranzistorů. Pokud na to přijdete, tak správné připojení dokonce ani přímo neovlivňují výstupní výkon multivibrátoru. Ale doba mezi přepínáním (frekvence multivibrátoru) je určena "pomalým" dobíjením kondenzátorů. Doba nabíjení je určena hodnotami RC řetězců - základních rezistorů a kondenzátorů (R2C1 a R3C2).
Multivibrátor, i když se nazývá symetrický, odkazuje pouze na obvody své konstrukce a může produkovat symetrické i nesymetrické výstupní impulsy. Doba trvání pulsu ( vysoká úroveň) na kolektoru VT1 je určena hodnotami R3 a C2 a doba trvání impulsu (vysoká úroveň) na kolektoru VT2 je určena hodnotami R2 a C1.
Doba dobíjení kondenzátorů je určena jednoduchým vzorcem, kde Tau je doba trvání pulsu v sekundách, R je odpor rezistoru v ohmech, Z je kapacita kondenzátoru ve Faradech:
Pokud jste tedy ještě nezapomněli, co bylo napsáno v tomto článku o pár odstavců dříve:
Pokud se rovná R2=R3 a C1=C2, na výstupech multivibrátoru bude „meandr“ - obdélníkové impulsy s dobou trvání rovnající se pauzám mezi impulsy, které vidíte na obrázku.
Celková doba kmitání multivibrátoru je T se rovná součtu trvání pulsu a pauzy:
Frekvence kmitání F(Hz) vztahující se k období T(s) přes poměr:
Pokud jsou na internetu nějaké výpočty rádiových okruhů, zpravidla je jich málo. Proto vypočítáme prvky symetrického multivibrátoru na příkladu .
Jako každá tranzistorová kaskáda musí být výpočet proveden od konce - výstupu. A na výstupu máme vyrovnávací stupeň, pak jsou zde kolektorové odpory. Kolektorové odpory R1 a R4 plní funkci zatížení tranzistorů. Kolektorové rezistory nemají žádný vliv na generační frekvenci. Jsou vypočteny na základě parametrů vybraných tranzistorů. Nejprve tedy vypočítáme kolektorové odpory, poté základní odpory, poté kondenzátory a poté vyrovnávací stupeň.
Pořadí a příklad výpočtu tranzistorového symetrického multivibrátoru
Počáteční údaje:
Napájecí napětí Ui.p. = 12 V.
Požadovaná frekvence multivibrátoru F = 0,2 Hz (T = 5 sekund) a doba trvání pulsu je rovna 1 (jedna sekunda.
Jako zátěž se používá žárovka do auta. 12 voltů, 15 wattů.
Jak jste uhodli, vypočítáme blikač, který bude blikat jednou za pět sekund a doba svitu bude 1 sekunda.
Výběr tranzistorů pro multivibrátor. Například máme nejběžnější tranzistory v sovětských dobách KT315G.
Pro ně: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.
Tranzistory pro vyrovnávací stupeň se vybírají na základě zatěžovacího proudu.
Abychom obvod neznázorňovali dvakrát, již jsem podepsal hodnoty prvků na schématu. Jejich výpočet je uveden dále v Rozhodnutí.
Řešení:
1. Především je nutné pochopit, že provoz tranzistoru při vysokých proudech v klíčovém režimu je pro samotný tranzistor nejbezpečnější než provoz v zesilovacím režimu. Není tedy potřeba počítat výkon pro přechodový stav v okamžicích průchodu střídavého signálu, pracovním bodem "B" statického režimu tranzistoru - přechod z otevřeného stavu do uzavřeného stavu. a naopak. Pro pulzní obvody, postavené na bipolárních tranzistorech, obvykle počítají výkon pro tranzistory, které jsou v otevřeném stavu.
Nejprve určíme maximální ztrátový výkon tranzistorů, což by měla být hodnota o 20 procent nižší (faktor 0,8) než maximální výkon tranzistoru uvedený v referenční knize. Ale proč bychom měli multivibrátor vhánět do tuhého rámu vysokých proudů? Ano, a ze zvýšeného výkonu bude spotřeba energie ze zdroje energie velká, ale bude to mít malý přínos. Proto, když určíme maximální ztrátový výkon tranzistorů, snížíme jej 3krát. Další snížení ztrátového výkonu je nežádoucí, protože provoz multivibrátoru na bipolárních tranzistorech v režimu nízkého proudu je „nestabilní“ jev. Pokud je zdroj použit nejen pro multivibrátor, nebo není zcela stabilní, frekvence multivibrátoru bude také „plavat“.
Určete maximální ztrátový výkon: Pras.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150mW = 120mW
Jmenovitý ztrátový výkon určíme: Pras.nom. = 120/3 = 40 mW
2. Určete kolektorový proud v otevřeném stavu: Ik0 = Pras.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Vezměme to jako maximální kolektorový proud.
3. Najděte hodnotu odporu a výkonu zatížení kolektoru: Rk.celkem = Ui.p. / Ik0 = 12V / 3,3 mA = 3,6 kOhm
Vybíráme rezistory co nejblíže 3,6 kOhm ve stávajícím jmenovitém rozsahu. V nominální řadě rezistorů je jmenovitá hodnota 3,6 kOhm, proto nejprve uvažujeme hodnotu kolektorových rezistorů R1 a R4 multivibrátoru: Rk \u003d R1 \u003d R4 \u003d 3,6 kOhm.
Výkon kolektorových rezistorů R1 a R4 je roven jmenovitému ztrátovému výkonu tranzistorů Pras.nom. = 40 mW. Používáme rezistory s výkonem přesahujícím stanovený Pras.nom. - typ MLT-0,125.
4. Přistoupíme k výpočtu základních rezistorů R2 a R3. Jejich hodnota se zjistí na základě zesílení tranzistorů h21. Současně pro spolehlivý provoz multivibrátoru musí být hodnota odporu v rozmezí: 5násobku odporu kolektorových odporů a menší než součin Rk * h21. Rmin \u003d 3,6 * 5 \u003d 18 kOhm a Rmax \u003d 3,6 * 50 \u003d 180 kOhm
Hodnoty odporu Rb (R2 a R3) tak mohou být v rozsahu 18...180 kOhm. Předvolíme průměrnou hodnotu = 100 kOhm. Ale není to konečné, protože potřebujeme poskytnout požadovanou frekvenci multivibrátoru, a jak jsem psal dříve, frekvence multivibrátoru přímo závisí na základních rezistorech R2 a R3 a také na kapacitě kondenzátorů.
5. Vypočítejte kapacity kondenzátorů C1 a C2 a případně přepočítejte hodnoty R2 a R3.
Hodnoty kapacity kondenzátoru C1 a odporu rezistoru R2 určují dobu trvání výstupního impulsu na kolektoru VT2. Právě při působení tohoto pulzu by se nám měla rozsvítit žárovka. A ve stavu byla doba trvání pulzu nastavena na 1 sekundu.
určete kapacitu kondenzátoru: C1 \u003d 1 s / 100 kOhm \u003d 10 uF
V nominálním rozsahu je k dispozici kondenzátor s kapacitou 10 mikrofarad, takže nám vyhovuje.
Hodnoty kapacity kondenzátoru C2 a odporu rezistoru R3 určují dobu trvání výstupního impulsu na kolektoru VT1. Právě při působení tohoto pulzu na kolektoru VT2 funguje „pauza“ a naše světlo by se nemělo rozsvítit. A ve stavu byla nastavena celá perioda 5 sekund s dobou trvání pulzu 1 sekunda. Délka pauzy je tedy 5 sekund – 1 sekunda = 4 sekundy.
Transformací vzorce doby dobíjení jsme určete kapacitu kondenzátoru: C2 \u003d 4s / 100kOhm \u003d 40 uF
Kondenzátor 40 uF není v nominální řadě, takže nám nevyhovuje a co nejblíže k němu vezmeme kondenzátor 47 uF. Ale jak chápete, čas „pauzy“ se také změní. Abychom tomu zabránili, my přepočítejte odpor rezistoru R3 na základě doby trvání pauzy a kapacity kondenzátoru C2: R3 = 4s / 47uF = 85kΩ
Podle jmenovité řady je nejbližší hodnota odporu rezistoru 82 kOhm.
Takže jsme dostali hodnoty prvků multivibrátoru:
R1 = 3,6 kΩ, R2 = 100 kΩ, R3 = 82 kΩ, R4 = 3,6 kΩ, C1 = 10 uF, C2 = 47 uF.
6. Vypočítejte hodnotu rezistoru R5 vyrovnávacího stupně.
Odpor přídavného omezovacího rezistoru R5 pro eliminaci vlivu na multivibrátor je volen minimálně 2x větší než odpor kolektorového rezistoru R4 (a v některých případech i více). Jeho odpor spolu s odporem přechodů emitor-báze VT3 a VT4 v tomto případě neovlivní parametry multivibrátoru.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kΩ
Podle jmenovité řady je nejbližší rezistor 7,5 kOhm.
Při hodnotě odporu R5 = 7,5 kOhm bude řídicí proud vyrovnávacího stupně roven:
já ex. \u003d (Ui.p. - Ube) / R5 \u003d (12V - 1,2V) / 7,5 kOhm \u003d 1,44 mA
Navíc, jak jsem již psal dříve, hodnota zatížení kolektoru multivibrátorových tranzistorů neovlivňuje jeho frekvenci, takže pokud takový odpor nemáte, můžete jej nahradit jinou „blízkou“ hodnotou (5 ... 9 kOhm). Je lepší, když je to ve směru klesajícím, aby nedocházelo k poklesu řídicího proudu na stupni vyrovnávací paměti. Mějte však na paměti, že přídavný odpor je dodatečná zátěž na tranzistoru VT2 multivibrátoru, takže proud procházející tímto odporem se sčítá s proudem kolektorového odporu R4 a je zátěží pro tranzistor VT2: Itotal \u003d Ik + Iupr. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Celkové zatížení kolektoru tranzistoru VT2 je v normálních mezích. Pokud překročí maximální kolektorový proud uvedený v referenční knize a vynásobený faktorem 0,8, zvyšujte odpor R4, dokud nebude zatěžovací proud dostatečně snížen, nebo použijte výkonnější tranzistor.
7. Potřebujeme zajistit proud do žárovky V \u003d Rn / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A
Ale řídicí proud vyrovnávací paměti je 1,44 mA. Proud multivibrátoru se musí zvýšit o hodnotu rovnou poměru:
V / I ex. = 1,25A / 0,00144A = 870krát.
Jak to udělat? Pro výrazné zvýšení výstupního proudu použijte tranzistorové kaskády postavené podle schématu "kompozitního tranzistoru". První tranzistor bývá nízkopříkonový (použijeme KT361G), má nejvyšší zesílení a druhý musí poskytovat dostatečný zatěžovací proud (vezměme neméně obvyklý KT814B). Pak se jejich zisky h21 násobí. Takže pro tranzistor KT361G h21> 50 a pro tranzistor KT814B h21=40. A celkový koeficient přenosu těchto tranzistorů, připojených podle schématu "kompozitního tranzistoru": h21 = 50 * 40 = 2000. Toto číslo je více než 870, takže tyto tranzistory stačí k pohonu žárovky.
No, to je vše!
Symetrické a multivibrátory s jedním koncem pro různé účely lze postavit nejen na bipolárních tranzistorech, ale i na polních. Jeden příklad tohoto lze nalézt v . Vzhledem k tomu, že tranzistory s efektem pole mají oproti bipolárním řadu výhod, z nichž hlavní je extrémně nízký proud v řídicím obvodu při provozu na nízké frekvenci nebo ve statickém režimu, lze předpokládat, že konvenční dvoutranzistor multivibrátor, ale pouze zapnutý tranzistory s efektem pole, bude ve vítězné pozici nad podobnými uzly sestavenými na jejich bipolárních protějšcích.
Schéma prvního mulvibrátoru můžete vidět na obr. 1. Jeho činnost je v mnohém podobná činnosti multivibrátoru na bipolárních tranzistorech pnp - LED diody budou také blikat. Rozdíl je v tom, že pro uzavření každého z tranzistorů VT1.1, VT1.2 je nutné přivést kladné hradlo-zdrojové napětí, které musí překročit mezní napětí těchto tranzistorů (asi 4 V). To se děje pokaždé, když jsou ramena multivibrátoru přepnuta, kvůli přítomnosti časově nastavitelných kondenzátorů C1, C2. Proto není potřeba bipolární napájecí zdroj.
Spínací frekvence tranzistorů v tomto generátoru je jednou za 6 s. Při instalaci kvalitních elektrolytických kondenzátorů (s nízkým svodovým proudem), s kapacitou 100 ... 4700 μF, lze dosáhnout spínání tranzistorů s periodou několika desítek minut, což je pro jednoduchá zařízení na bipolárních tranzistorech.
Odpory rezistorů R2 a R3 se mohou lišit několik tisíckrát, například R2 lze brát jako 30 MΩ a R3 jako 10 kΩ. Multivibrátor se pak stane asymetrickým. Kapacity kondenzátorů se mění stejným způsobem. Po správné volbě těchto prvků je možné získat velmi krátké impulsy na výstupu kolektoru jednoho z tranzistorů, následované velkým pracovním cyklem (100 ... 10000). Pokud v zařízení vyrobeném podle schématu na Obr. 1, místo konvenčních LED zapněte blikající tranzistory jako zátěž tranzistorů, například L-36BSRD, pak kterýkoli z nich, několikrát zabliká, bude odpočívat, zatímco jeho soused bliká. Pokud potřebujete provozovat multivibrátor na zvukových frekvencích , pak se odpor rezistorů R2 a R3 sníží 10 ... 20krát a vezměte kondenzátory s kapacitou několika set pikofaradů.
Místo konvenčních rezistorů R2, R3 můžete nainstalovat fotorezistory (FSK, SF2-x, SFZ-x, FR117 atd.). V tomto případě se spínací frekvence tranzistorů změní několik tisíckrát v závislosti na úrovni osvětlení. Je třeba pouze poznamenat, že pokud je odpor rezistorů R2, R3 menší než 3 kΩ, může dojít k selhání generace.
Multivibrátor vyrobený podle schématu na obr. 1, vyžaduje použití tranzistorů s efektem pole s velkým počátečním odběrovým proudem (10 ... 30 mA). Při absenci takových sestav ze série KR504 je možné sestavit podobný multivibrátor podle schématu znázorněného na Obr. 2. Zde pracují tranzistory s efektem pole s nižším odběrovým proudem a pro získání dostatečného jasu LED jsou na bipolární tranzistory VT1, VT4 instalovány proudové zesilovače. Spínací frekvence tohoto multivibrátoru je asi 1 Hz. Pokud nainstalujete výkonné kompozitní tranzistory z řady KT829 místo tranzistorů VT1, VT4, lze jako jejich zátěž použít žárovky. V tomto případě nejsou instalovány R2, R6, protože tranzistory typu KT829 obsahují vlastní vestavěné odpory.
Pokud tento multivibrátor "odmítne" pracovat, pak by měly být přesněji vybrány odpory R3, R7. V uzlu sestaveném podle schématu znázorněného na Obr. 1, je možné použít mikrosestavy přizpůsobených párů tranzistorů s efektem pole řady KR504, (K504, 504) s počátečním odběrovým proudem větším než 10 mA. Nejvhodnější jsou KR504NT4V, KR504NTZV, ale můžete zkusit i s indexy A, B. Při změně polarity napájecího napětí a připojování LED můžete místo tranzistorové sestavy použít dva samostatné n-kanálové tranzistory s efektem pole z Řada KP302, KP307. Pokud mají velké vypínací napětí, lze napájecí napětí zvýšit na 15 V.
Pro uzel, jehož schéma je na Obr. 2 jsou vhodné mikroobvody KR504NT1, KR504NT2 s libovolným písmenným indexem a při výběru rezistorů R3, R7 - KR504NTZ, KR504NT4. Navíc mnoho tranzistorů s efektem pole řady KP103, KP101 bude fungovat i bez ladění.Je lepší použít nepolární kondenzátory, např. malé K73-17 pro 63 V. "Normální" LED mohou být libovolné řady AL307, KIPD21, KIPD35, KIPD40 a také 1-1513, L-934 atd. Blikající - L-816BRSC-B, L-769BGR, L-56DGD, Т1ВК5410 a další.
Protože tranzistory s efektem pole sestav KR504NT (1 ... 4) umožňují maximální napětí zdroje-odvod nepřesahující 10 V, napájecí napětí multivibrátorů by nemělo překročit 10 ... 12 V.
Literatura
Publikace: www.cxem.net
Činnost multivibračního obvodu
Symetrický multivibrátor na tranzistorech
Schématicky se multivibrátor skládá ze dvou zesilovacích stupňů se společným emitorem, výstupní napětí z nichž každý je přiváděn na vstup toho druhého. Když je obvod připojen ke zdroji Ek, oba tranzistory procházejí kolektorovými body - jejich pracovní body jsou v aktivní oblasti, protože přes odpory RB1 a RB2 je na báze aplikováno záporné předpětí. Tento stav obvodu je však nestabilní. Díky přítomnosti kladné zpětné vazby v obvodu je splněna podmínka?Ku>1 a dvoustupňový zesilovač je samobuzen. Spustí se proces regenerace rychlý nárůst proudu jednoho tranzistoru a poklesu proudu druhého tranzistoru. Nechť proud IK1 tranzistoru VT1 mírně vzroste v důsledku jakékoli náhodné změny napětí na bázích nebo kolektorech. Tím se zvýší úbytek napětí na rezistoru RK1 a kolektor tranzistoru VT1 obdrží přírůstek kladného potenciálu. Protože se napětí na kondenzátoru SB1 nemůže okamžitě změnit, je tento přírůstek aplikován na bázi tranzistoru VT2 a blokuje jej. Současně klesá kolektorový proud IK2, napětí na kolektoru tranzistoru VT2 se stává zápornějším a při průchodu kondenzátorem SB2 do báze tranzistoru VT1 jej ještě více otevírá a zvyšuje proud IK1. Tento proces probíhá jako lavina a končí tím, že tranzistor VT1 přejde do režimu saturace a tranzistor VT2 přejde do režimu cutoff. Obvod se dostane do jednoho ze svých dočasně stabilních rovnovážných stavů. V tomto případě je otevřený stav tranzistoru VT1 zajištěn předpětím ze zdroje Ek přes rezistor RB1 a uzamčený stav tranzistoru VT2 je zajištěn kladným napětím na kondenzátoru SB1 (Ucm = UB2 > 0 ), který je připojen přes otevřený tranzistor VT1 k mezeře báze-emitor tranzistoru VT2.
Pro konstrukci multivibrátoru z rádiových komponent, které potřebujeme:1. Dva tranzistory typu KT315.
2. Dva elektrolytické kondenzátory pro 16V, 10-200 mikrofaradů (čím menší kapacita, tím více bliká).
3. 4 odpory o jmenovité hodnotě: 100-500 ohmů 2 kusy (pokud nastavíte 100 ohmů, obvod bude fungovat i od 2,5 V), 10 kOhm 2 kusy. Všechny odpory jsou 0,125 wattu.
4. Dvě nejasné LED diody (jakákoli barva jiná než bílá).
Deska s plošnými spoji ve formátu Lay6. Začněme vyrábět. Sebe tištěný spoj vypadá takto:
Pájíme dva tranzistory, nezaměňujeme kolektor a bázi na tranzistoru - to je častá chyba.
Pájíme kondenzátory 10-200 mikrofaradů. Všimněte si, že 10 voltové kondenzátory jsou pro tento obvod vysoce nežádoucí, pokud dodáváte 12 voltů. Pamatujte, že elektrolytické kondenzátory mají polaritu!
Multivibrátor je téměř připraven. Zbývá připájet LED a vstupní vodiče. Fotografie hotového zařízení vypadá asi takto:
A aby vám bylo vše jasné, video z provozu jednoduchého multivibrátoru:
V praxi se multivibrátory používají jako pulzní generátory, frekvenční děliče, tvarovače pulzů, bezkontaktní spínače atd., v elektronických hračkách, automatizačních zařízeních, výpočetní a měřicí technice, v časových relé a nastavovacích zařízeních. byl s tebou Vařit-:D . (materiál byl připraven na přání Demyan" A)
Diskutujte o článku MULTIVIBRATOR