Multiwibrator FET
Początkujący radioamatorzy wiedzą oczywiście, że multiwibratory (zbalansowane i niezbalansowane) działają na tranzystorach bipolarnych. Niestety, takie multiwibratory mają wadę - podczas pracy z wystarczająco silnym obciążeniem, na przykład żarówkami, do pełnego otwarcia tranzystorów wymagane są duże prądy bazowe.
Jeśli ramiona multiwibratora przełączają się z częstotliwością 3 ... 0,2 Hz, konieczne jest zainstalowanie kondensatorów tlenkowych o dużej pojemności w obwodach ustawiania częstotliwości, a co za tym idzie duże wymiary. Nie należy zapominać o stosunkowo wysokim napięciu nasycenia otwartych tranzystorów.
Proponowany multiwibrator (patrz rysunek) wykorzystuje domowe tranzystory polowe n-kanałowe z izolowaną bramką i kanałem indukowanym. Wewnątrz obudowy, między bramką a zaciskami źródłowymi, znajduje się ochronna dioda Zenera, która znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo awarii tranzystora, jeśli jest obsługiwana nieudolnie.
Częstotliwość przełączania tranzystorów multiwibratora wynosi około 2 Hz, jest ustalana przez kondensatory i rezystory. Obciążenie tranzystorowe multiwibratora - lampy żarowe EL1, EL2.
Rezystory połączone między drenem a bramką tranzystorów zapewniają miękki start multiwibratora. Niestety trochę "dokręcają" wyłączanie tranzystorów.
Zamiast żarówek dopuszczalne jest włączenie do obwodu drenu tranzystora diod LED z rezystorami ograniczającymi 360 Ohm lub kapsuły telefonicznej, na przykład TK-47 (w przypadku tej opcji multiwibrator musi działać w obszarze częstotliwości audio). W przypadku zastosowania tylko jednej kapsuły konieczne jest dołączenie rezystora o rezystancji 100...200 Ohm jako obciążenie w obwodzie spustowym innego tranzystora.
Rezystory R1, R2 o wartościach znamionowych wskazanych na schemacie mogą składać się z kilku mniejszych rezystancji połączonych szeregowo. Jeśli ta opcja nie jest dostępna, zainstaluj mniejsze rezystory i większe kondensatory.
Kondensatory mogą być niepolarne ceramiczne lub foliowe, na przykład seria KM-5, KM-6, K73-17. Lampy żarowe są używane z chińskiej „migającej” girlandy choinkowej na napięcie 6 V i prąd 100 mA. Odpowiednie są również małe lampy o napięciu 6 V i prądzie 60 lub 20 mA.
Zamiast tranzystorów określonej serii, wytrzymując Waszyngton do 180 mA dopuszcza się stosowanie kluczy serii KR1064KT1, KR1014KT1 przeznaczonych na wyższy prąd. Jeśli używasz multiwibratora z mocniejszym obciążeniem, powiedzmy żarówek samochodowych, będziesz potrzebować innych tranzystorów, na przykład KP744G, które umożliwiają prąd drenażowy do 9 A. Ale przy tej opcji musisz zainstalować ochronne diody Zenera dla napięcia 8 ... 10 V między bramką a źródłem ( katoda do bramki) - KS191Zh lub podobny. Przy dużych prądach obciążenia tranzystory będą musiały zostać zainstalowane na radiatorach.
Multiwibrator reguluje się, dobierając kondensatory, aż do uzyskania pożądanej częstotliwości przełączania tranzystorów. Aby obsługiwać urządzenie na częstotliwości dźwięku kondensatory powinny wynosić 300 ... 600 pF. Jeśli zostawisz kondensatory o pojemności wskazanej na schemacie, będziesz musiał wybrać rezystory o niższej rezystancji - do 47 kOhm.
Multiwibrator działa przy napięciu zasilania 3 ... 10 V, oczywiście przy odpowiednim obciążeniu. Jeśli ma być używany jako jakiś węzeł w opracowywanym projekcie, między przewodami zasilającymi multiwibratora zainstalowany jest kondensator blokujący o pojemności 0,1 ... 100 μF.
Multiwibrator, którego obwód pokazano na rysunku 1, jest połączeniem kaskadowym wzmacniacze tranzystorowe gdzie wyjście pierwszego stopnia jest połączone z wejściem drugiego poprzez obwód zawierający kondensator, a wyjście drugiego stopnia jest połączone z wejściem pierwszego poprzez obwód zawierający kondensator. Wzmacniacze multiwibracyjne to przełączniki tranzystorowe, które mogą znajdować się w dwóch stanach. Obwód multiwibratora na rysunku 1 różni się od obwodu wyzwalającego omówionego w artykule „”. Co ma w łańcuchach informacja zwrotna elementy reaktywne, dzięki czemu obwód może generować niesinusoidalne oscylacje. Rezystancję rezystorów R1 i R4 można znaleźć z relacji 1 i 2:
Gdzie Ja KBO \u003d 0,5 μA jest maksymalnym prądem wstecznym kolektora tranzystora kt315a,
Ikmax=0,1A - maksymalny prąd kolektora tranzystora kt315a, Up=3V - napięcie zasilania. Wybierzmy R1=R4=100Ω. Kondensatory C1 i C2 są dobierane w zależności od pożądanej częstotliwości multiwibratora.
Rysunek 1 - Multiwibrator na tranzystorach KT315A
Możesz usunąć napięcie między punktami 2 i 3 lub między punktami 2 i 1. Poniższe wykresy pokazują, jak napięcie będzie się w przybliżeniu zmieniać między punktami 2 i 3 oraz między punktami 2 i 1.
T - okres oscylacji, t1 - stała czasowa lewego ramienia multiwibratora, t2 - stała czasowa prawego ramienia multiwibratora można obliczyć ze wzorów:
Możesz ustawić częstotliwość i cykl pracy impulsów generowanych przez multiwibrator, zmieniając rezystancję rezystorów strojenia R2 i R3. Można również wymienić kondensatory C1 i C2 na zmienne (lub trymery) i zmieniając ich pojemność ustawić częstotliwość i współczynnik wypełnienia impulsów generowanych przez multiwibrator, ta metoda jest jeszcze bardziej preferowana, więc jeśli są trymery (lub lepiej zmienna ) kondensatory, lepiej ich używać, ale na miejscu rezystory zmienne R2 i R3 ustawiają stałą. Poniższe zdjęcie pokazuje zmontowany multiwibrator:
Aby mieć pewność, że zmontowany multiwibrator działa, podłączono do niego głośnik piezoelektryczny (pomiędzy punktami 2 i 3). Po podłączeniu zasilania do obwodu głośnik piezo zaczął pękać. Zmiany rezystancji rezystorów strojenia prowadziły albo do wzrostu częstotliwości dźwięku emitowanego przez głośnik piezoelektryczny, albo do jego spadku, albo do tego, że multiwibrator przestał generować.
Program do obliczania częstotliwości, okresu i stałych czasowych, wypełnienia impulsów pobieranych z multiwibratora:
Jeśli program nie działa, skopiuj go Kod HTML do notatnika i zapisz jako html.
Jeśli jest używany przeglądarka internetowa Explorer i blokuje program, musisz zezwolić na zablokowaną zawartość.
js jest wyłączony
Inne multiwibratory:
W tym artykule porozmawiamy o multiwibratorze, jak to działa, jak podłączyć obciążenie do multiwibratora i obliczyć tranzystor symetryczny multiwibrator.
multiwibrator to prosty generator impulsy prostokątne, który działa w trybie autogeneratora. Do działania potrzebuje tylko baterii lub innego źródła zasilania. Rozważ najprostszy symetryczny multiwibrator tranzystorowy. Jego schemat pokazano na rysunku. Multiwibrator może być skomplikowany w zależności od wymaganych funkcji do wykonania, ale wszystkie elementy pokazane na rysunku są obowiązkowe, bez nich multiwibrator nie będzie działał.
Działanie multiwibratora symetrycznego opiera się na procesach ładowania i rozładowywania kondensatorów, które wraz z rezystorami tworzą łańcuchy RC.
O działaniu łańcuchów RC pisałem już wcześniej w artykule Kondensator, który możecie przeczytać na mojej stronie. W Internecie, jeśli znajdziesz materiał o symetrycznym multiwibratorze, zostanie on przedstawiony zwięźle i niezrozumiale. Ta okoliczność nie pozwala początkującym radioamatorom nic zrozumieć, a jedynie pomaga doświadczonym elektronikom coś zapamiętać. Na prośbę jednego z odwiedzających moją stronę postanowiłem zlikwidować tę lukę.
Jak działa multiwibrator?
W początkowym momencie zasilania kondensatory C1 i C2 są rozładowane, więc ich rezystancja prądowa jest niewielka. Niska rezystancja kondensatorów powoduje, że następuje „szybkie” otwarcie tranzystorów spowodowane przepływem prądu:
- VT2 po drodze (pokazane na czerwono): "+zasilanie>rezystor R1>niska rezystancja rozładowanego C1>złącze baza-emiter VT2>-zasilanie";
- VT1 po drodze (kolor niebieski): "+zasilanie>rezystor R4>niska rezystancja rozładowanego C2>złącze baza-emiter VT1>-zasilanie".
Jest to „niestabilny” tryb działania multiwibratora. Trwa bardzo krótko, determinowany jedynie przez prędkość tranzystorów. A dwa absolutnie identyczne tranzystory nie istnieją. Który tranzystor otwiera się szybciej, ten pozostanie otwarty – „zwycięzca”. Załóżmy, że na naszym schemacie okazało się, że jest to VT2. Następnie, poprzez niską rezystancję rozładowanego kondensatora C2 i niską rezystancję złącza kolektor-emiter VT2, podstawa tranzystora VT1 zostanie zamknięta z emiterem VT1. W rezultacie tranzystor VT1 zostanie zmuszony do zamknięcia - „zostanie pokonany”.
Ponieważ tranzystor VT1 jest zamknięty, następuje „szybkie” ładowanie kondensatora C1 na ścieżce: „+ źródło zasilania> rezystor R1> niska rezystancja rozładowanego C1> złącze baza-emiter VT2> - źródło zasilania”. To ładowanie następuje prawie do napięcia zasilania.
Jednocześnie kondensator C2 jest ładowany prądem o odwrotnej polaryzacji wzdłuż ścieżki: „+ źródło zasilania> rezystor R3> niska rezystancja rozładowanego C2> złącze kolektor-emiter VT2> - źródło zasilania”. Czas trwania ładowania określają wartości R3 i C2. Określają czas, w którym VT1 znajduje się w stanie zamkniętym.
Gdy kondensator C2 zostanie naładowany do napięcia w przybliżeniu równego napięciu 0,7-1,0 wolta, jego rezystancja wzrośnie i tranzystor VT1 otworzy się z napięciem przyłożonym wzdłuż ścieżki: „+ zasilanie> rezystor R3> złącze baza-emiter VT1> - źródło zasilania". W takim przypadku napięcie naładowanego kondensatora C1 przez otwarte złącze kolektor-emiter VT1 zostanie przyłożone do złącza bazy emitera tranzystora VT2 z odwrotną polaryzacją. W rezultacie VT2 zamknie się, a prąd, który wcześniej przeszedł przez otwarte złącze kolektor-emiter VT2, przejdzie przez obwód: „+ zasilanie> rezystor R4> niska rezystancja C2> złącze baza-emiter VT1> - źródło zasilania” . Ten obwód szybko naładuje kondensator C2. Od tego momentu rozpoczyna się „stały” tryb autogeneracji.
Praca multiwibratora symetrycznego w trybie generowania „stacjonarnego”
Rozpoczyna się pierwsza połowa cyklu pracy (oscylacja) multiwibratora.
Przy otwartym tranzystorze VT1 i zamkniętym VT2, jak właśnie napisałem, kondensator C2 jest szybko ładowany (od napięcia 0,7 ... 1,0 wolta o jednej biegunowości do napięcia zasilania o przeciwnej biegunowości) wzdłuż obwodu: „+ moc zasilanie> rezystor R4 > niska rezystancja C2 > złącze baza-emiter VT1 > - zasilanie. Ponadto kondensator C1 jest powoli ładowany (od napięcia zasilania o jednej biegunowości do napięcia 0,7 ... 1,0 wolta o przeciwnej biegunowości) wzdłuż obwodu: „+ zasilanie> rezystor R2> prawa płyta C1 > płyta lewa C1> złącze kolektor-emiter tranzystora VT1> - zasilanie".
Gdy w wyniku przeładowania C1 napięcie na podstawie VT2 osiągnie wartość +0,6 wolta w stosunku do emitera VT2, tranzystor się otworzy. Dlatego napięcie naładowanego kondensatora C2 przez otwarte złącze kolektor-emiter VT2 zostanie przyłożone do złącza baza-emiter tranzystora VT1 z odwrotną polaryzacją. VT1 zostanie zamknięty.
Rozpoczyna się druga połowa cyklu pracy (oscylacja) multiwibratora.
Gdy tranzystor VT2 jest otwarty, a VT1 jest zamknięty, kondensator C1 jest szybko ładowany (od napięcia 0,7 ... 1,0 wolta o jednej biegunowości do napięcia zasilania o przeciwnej biegunowości) wzdłuż obwodu: „+ zasilanie> rezystor R1> niska rezystancja C1> złącze baza-emiter VT2 > - zasilanie". Ponadto następuje powolne ładowanie kondensatora C2 (od napięcia zasilania o jednej biegunowości do napięcia 0,7 ... 1,0 wolta o przeciwnej biegunowości) wzdłuż obwodu: „prawa płyta C2> kolektor- złącze emiterowe tranzystora VT2> - zasilanie> + źródło zasilania > rezystor R3 > lewa płytka C2. Gdy napięcie na podstawie VT1 osiągnie +0,6 wolta w stosunku do emitera VT1, tranzystor się otworzy. Dlatego napięcie naładowanego kondensatora C1 przez otwarte złącze kolektor-emiter VT1 zostanie przyłożone do złącza bazy emitera tranzystora VT2 z odwrotną polaryzacją. VT2 zostanie zamknięty. Na tym kończy się druga połowa cyklu oscylacji multiwibratora i rozpoczyna się ponownie pierwsza połowa cyklu.
Proces jest powtarzany do momentu odłączenia multiwibratora od źródła zasilania.
Sposoby podłączenia obciążenia do symetrycznego multiwibratora
Impulsy prostokątne pobierane są z dwóch punktów multiwibratora symetrycznego- kolektory tranzystorów. Gdy na jednym kolektorze jest potencjał „wysoki”, to na drugim jest potencjał „niski” (nie ma go) i odwrotnie - gdy na jednym wyjściu jest potencjał „niski”, to „wysoki” na inne. Widać to wyraźnie na poniższej osi czasu.
Obciążenie multiwibratora musi być połączone równolegle z jednym z rezystorów kolektora, ale w żadnym wypadku równolegle do złącza tranzystora kolektor-emiter. Nie można zboczyć tranzystora z obciążeniem. Jeśli ten warunek nie zostanie spełniony, zmieni się przynajmniej czas trwania impulsów, a maksymalnie multiwibrator nie będzie działał. Poniższy rysunek pokazuje, jak prawidłowo podłączyć obciążenie i jak tego nie robić.
Aby obciążenie nie wpływało na sam multiwibrator, musi mieć wystarczającą impedancję wejściową. W tym celu zwykle stosuje się stopnie tranzystora buforowego.
Przykład pokazuje podłączenie niskooporowej głowicy dynamicznej do multiwibratora. Dodatkowy rezystor zwiększa rezystancję wejściową stopnia buforowego, a tym samym eliminuje wpływ stopnia buforowego na tranzystor wielowibracyjny. Jego wartość musi być co najmniej 10 razy większa od wartości rezystora kolektora. Połączenie dwóch tranzystorów w schemacie „tranzystora kompozytowego” znacznie zwiększa prąd wyjściowy. W takim przypadku prawidłowe jest połączenie obwodu baza-emiter stopnia buforowego równolegle z rezystorem kolektora multiwibratora, a nie równolegle z połączeniem kolektor-emiter tranzystora multiwibratora.
Do podłączenia głowicy dynamicznej o wysokiej impedancji do multiwibratora etap buforowy nie jest potrzebny. Głowica jest podłączona zamiast jednego z rezystorów kolektora. Jedynym warunkiem, który musi być spełniony, jest to, aby prąd płynący przez głowicę dynamiczną nie przekraczał maksymalnego prądu kolektora tranzystora.
Jeśli chcesz podłączyć zwykłe diody LED do multiwibratora,- aby wykonać flasher, nie są do tego wymagane kaskady buforowe. Można je łączyć szeregowo z rezystorami kolektorowymi. Wynika to z faktu, że prąd diody LED jest niewielki, a spadek napięcia na nim podczas pracy nie przekracza jednego wolta. Dlatego nie mają żadnego wpływu na działanie multiwibratora. To prawda, że nie dotyczy to super jasnych diod LED, w których prąd roboczy jest wyższy, a spadek napięcia może wynosić od 3,5 do 10 woltów. Ale w tym przypadku istnieje wyjście - zwiększyć napięcie zasilania i użyć tranzystorów o dużej mocy, zapewniając wystarczający prąd kolektora.
Należy pamiętać, że kondensatory tlenkowe (elektrolityczne) są połączone plusami z kolektorami tranzystorów. Wynika to z faktu, że na podstawach tranzystorów bipolarnych napięcie nie wzrasta powyżej 0,7 wolta w stosunku do emitera, aw naszym przypadku emitery są minusem mocy. Ale na kolektorach tranzystorów napięcie zmienia się prawie od zera do napięcia źródła zasilania. Kondensatory tlenkowe nie są w stanie spełnić swojej funkcji, gdy są połączone z odwrotną polaryzacją. Oczywiście, jeśli używasz tranzystorów o innej strukturze (nie N-P-N, a Struktury P-N-P), to oprócz zmiany polaryzacji źródła zasilania, należy włączyć diody LED z katodami „w górę obwodu”, a kondensatory - plusy do podstaw tranzystorów.
Zastanówmy się teraz jakie parametry elementów multiwibratora ustawiają prądy wyjściowe i częstotliwość generowania multiwibratora?
Jakie są wartości rezystorów kolektora? Widziałem w niektórych niekompetentnych artykułach internetowych, że wartości rezystorów kolektorowych są nieistotne, ale wpływają na częstotliwość multiwibratora. Wszystko to jest kompletnym nonsensem! Przy prawidłowym obliczeniu multiwibratora odchylenie wartości tych rezystorów o więcej niż pięć razy od obliczonej nie zmieni częstotliwości multiwibratora. Najważniejsze jest to, że ich rezystancja powinna być mniejsza niż rezystory bazowe, ponieważ rezystory kolektorowe zapewniają szybkie ładowanie kondensatorów. Ale z drugiej strony wartości rezystorów kolektora są głównymi wartościami do obliczania poboru mocy ze źródła zasilania, którego wartość nie powinna przekraczać mocy tranzystorów. Jeśli to zrozumiesz, to prawidłowe połączenie nie wpływają nawet bezpośrednio na moc wyjściową multiwibratora. Ale czas między przełączeniami (częstotliwość multiwibratora) jest określony przez „powolne” ładowanie kondensatorów. Czas ładowania określają wartości łańcuchów RC - podstawowe rezystory i kondensatory (R2C1 i R3C2).
Multiwibrator, choć nazywa się go symetrycznym, odnosi się tylko do obwodu swojej konstrukcji i może wytwarzać zarówno symetryczne, jak i niesymetryczne impulsy wyjściowe. Czas trwania impulsu (wysoki poziom) na kolektorze VT1 jest określony przez wartości R3 i C2, a czas trwania impulsu (wysoki poziom) na kolektorze VT2 jest określony przez wartości R2 i C1 .
Czas ładowania kondensatorów jest określony prostym wzorem, gdzie Tau to czas trwania impulsu w sekundach, R to rezystancja rezystora w omach, Z to pojemność kondensatora w Faradach:
Tak więc, jeśli nie zapomniałeś już, co zostało napisane w tym artykule kilka akapitów wcześniej:
Jeśli równe R2=R3 oraz C1=C2, na wyjściach multiwibratora pojawi się „meander” - prostokątne impulsy o czasie trwania równym przerwom między impulsami, które widać na rysunku.
Całkowity okres oscylacji multiwibratora wynosi T równa się sumie czasu trwania impulsu i przerwy:
Częstotliwość oscylacji F(Hz) w odniesieniu do okresu T(sek) przez stosunek:
Z reguły, jeśli w Internecie są jakieś obliczenia obwodów radiowych, są one rzadkie. Dlatego obliczymy elementy multiwibratora symetrycznego na przykładzie .
Jak każda kaskada tranzystorów, obliczenia należy przeprowadzić od końca - wyjścia. A na wyjściu mamy stopień buforowy, dalej mamy rezystory kolektorowe. Rezystory kolektorowe R1 i R4 pełnią funkcję ładowania tranzystorów. Rezystory kolektorowe nie mają wpływu na częstotliwość generowania. Obliczane są na podstawie parametrów wybranych tranzystorów. W ten sposób najpierw obliczamy rezystory kolektora, następnie rezystory bazowe, potem kondensatory, a następnie stopień buforowy.
Kolejność i przykład obliczania tranzystorowego multiwibratora symetrycznego
Wstępne dane:
Napięcie zasilania Ui.p. = 12 V.
Wymagana częstotliwość multiwibratora F = 0,2 Hz (T = 5 sekund), a czas trwania impulsu jest równy 1 (sekundę.
Jako obciążenie używana jest żarówka samochodowa. 12 woltów, 15 watów.
Jak się domyślasz, obliczymy flasher, który będzie migał raz na pięć sekund, a czas trwania świecenia wyniesie 1 sekundę.
Dobór tranzystorów do multiwibratora. Na przykład w czasach sowieckich mamy najpopularniejsze tranzystory KT315G.
Dla nich: Pmax=150mW; Imaks=150 mA; h21>50.
Tranzystory do stopnia buforowego dobierane są na podstawie prądu obciążenia.
Aby nie zobrazować obwodu dwa razy, podpisałem już wartości elementów na schemacie. Ich obliczenie podano w dalszej części decyzji.
Rozwiązanie:
1. Przede wszystkim należy zrozumieć, że praca tranzystora przy dużych prądach w trybie klucza jest dla samego tranzystora najbezpieczniejsza niż praca w trybie wzmacniania. Dlatego nie ma potrzeby obliczania mocy dla stanu przejściowego w momentach przejścia sygnału przemiennego, przez punkt pracy „B” trybu statycznego tranzystora - przejście ze stanu otwartego do stanu zamkniętego i wzajemnie. Do obwody impulsowe, zbudowany na tranzystorach bipolarnych, zwykle oblicza moc tranzystorów, które są w stanie otwartym.
Najpierw określamy maksymalne rozpraszanie mocy tranzystorów, które powinno być wartością o 20% mniejszą (współczynnik 0,8) niż maksymalna moc tranzystora wskazana w książce referencyjnej. Ale dlaczego mielibyśmy wbijać multiwibrator w sztywną ramę o wysokich prądach? Tak, a ze względu na zwiększoną moc zużycie energii ze źródła zasilania będzie duże, ale korzyści będą niewielkie. Dlatego po określeniu maksymalnego rozpraszania mocy tranzystorów zmniejszymy je 3 razy. Dalsza redukcja rozpraszania mocy jest niepożądana, ponieważ praca multiwibratora na tranzystorach bipolarnych w trybie niskoprądowym jest zjawiskiem „niestabilnym”. Jeśli zasilacz jest używany nie tylko do multiwibratora lub nie jest całkiem stabilny, częstotliwość multiwibratora również będzie „unosić się”.
Określ maksymalne rozpraszanie mocy: Pras.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150mW = 120mW
Określamy rozpraszanie mocy znamionowej: Pras.nom. = 120/3 = 40mW
2. Określ prąd kolektora w stanie otwartym: Ik0 = Pras.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA
Przyjmijmy to jako maksymalny prąd kolektora.
3. Znajdź wartość rezystancji i mocy obciążenia kolektora: Rk.total = Ui.p. / Ik0 = 12V / 3,3mA = 3,6 kOhm
Dobieramy rezystory jak najbliżej 3,6 kOhm w istniejącym zakresie nominalnym. W nominalnym zakresie rezystorów występuje wartość nominalna 3,6 kOhm, dlatego najpierw rozważamy wartość rezystorów kolektorowych R1 i R4 multiwibratora: Rk \u003d R1 \u003d R4 \u003d 3,6 kOhm.
Moc rezystorów kolektorowych R1 i R4 jest równa mocy znamionowej rozpraszanej przez tranzystory Pras.nom. = 40 mW. Stosujemy rezystory o mocy przekraczającej podaną Pras.nom. - typ MLT-0,125.
4. Przejdźmy do obliczenia podstawowych rezystorów R2 i R3. Ich wartość określa się na podstawie wzmocnienia tranzystorów h21. Jednocześnie, dla niezawodnej pracy multiwibratora, wartość rezystancji powinna mieścić się w granicach: 5-krotności rezystancji rezystorów kolektora i mniej niż iloczyn Rk * h21. Rmin \u003d 3,6 * 5 \u003d 18 kOhm, a Rmax \u003d 3,6 * 50 \u003d 180 kOhm
Zatem wartości rezystancji Rb (R2 i R3) mogą mieścić się w zakresie 18...180 kOhm. Wstępnie wybieramy średnią wartość = 100 kOhm. Ale to nie jest ostateczne, ponieważ musimy zapewnić wymaganą częstotliwość multiwibratora, a jak pisałem wcześniej, częstotliwość multiwibratora zależy bezpośrednio od rezystorów bazowych R2 i R3, a także od pojemności kondensatorów.
5. Oblicz pojemności kondensatorów C1 i C2 i, jeśli to konieczne, przelicz wartości R2 i R3.
Wartości pojemności kondensatora C1 i rezystancji rezystora R2 określają czas trwania impulsu wyjściowego na kolektorze VT2. To właśnie podczas działania tego impulsu powinna zapalić się nasza żarówka. A w warunkach czas trwania impulsu został ustawiony na 1 sekundę.
określić pojemność kondensatora: C1 \u003d 1 s / 100 kOhm \u003d 10 uF
Kondensator o pojemności 10 mikrofaradów jest dostępny w zakresie nominalnym, więc nam to odpowiada.
Wartości pojemności kondensatora C2 i rezystancji rezystora R3 określają czas trwania impulsu wyjściowego na kolektorze VT1. To właśnie podczas działania tego impulsu na kolektorze VT2 działa „pauza” i nasze światło nie powinno się świecić. A w warunkach ustawiono pełny okres 5 sekund z czasem trwania impulsu 1 sekunda. Dlatego czas trwania pauzy wynosi 5 sekund - 1 sekunda = 4 sekundy.
Przekształcając formułę czasu doładowania, my określić pojemność kondensatora: C2 \u003d 4 s / 100 kOhm \u003d 40 uF
Kondensator o pojemności 40 mikrofaradów nie mieści się w zakresie nominalnym, więc nam to nie odpowiada, a kondensator o pojemności 47 mikrofaradów weźmiemy jak najbliżej niego. Ale jak rozumiesz, zmieni się również czas „pauzy”. Aby temu zapobiec, my przeliczyć rezystancję rezystora R3 na podstawie czasu trwania przerwy i pojemności kondensatora C2: R3 = 4sek / 47uF = 85kΩ
Zgodnie z szeregiem nominalnym najbliższa wartość rezystancji rezystora wynosi 82 kOhm.
Tak więc otrzymaliśmy wartości elementów multiwibratora:
R1 = 3,6 kΩ, R2 = 100 kΩ, R3 = 82 kΩ, R4 = 3,6 kΩ, C1 = 10 uF, C2 = 47 uF.
6. Oblicz wartość rezystora R5 stopnia buforowego.
Rezystancja dodatkowego rezystora ograniczającego R5 w celu wyeliminowania wpływu na multiwibrator jest wybierana co najmniej 2 razy więcej niż rezystancja rezystora kolektora R4 (a w niektórych przypadkach więcej). Jego rezystancja, wraz z rezystancją złączy emiter-baza VT3 i VT4, w tym przypadku nie wpłynie na parametry multiwibratora.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kΩ
Według serii nominalnej najbliższy rezystor to 7,5 kOhm.
Przy wartości rezystora R5 = 7,5 kOhm prąd sterowania stopniem buforowym będzie równy:
ja ex. \u003d (Ui.p. - Ube) / R5 \u003d (12v - 1,2v) / 7,5 kOhm \u003d 1,44 mA
Dodatkowo, jak pisałem wcześniej, wartość obciążenia kolektora tranzystorów multiwibratora nie wpływa na jego częstotliwość, więc jeśli nie masz takiego rezystora, to możesz go zastąpić inną wartością "zamkniętą" (5... 9 kiloomów). Lepiej, jeśli będzie się to odbywało w kierunku malejącym, aby nie było spadku prądu sterującego na stopniu buforowym. Należy jednak pamiętać, że dodatkowy rezystor jest dodatkowym obciążeniem tranzystora VT2 multiwibratora, więc prąd płynący przez ten rezystor sumuje się z prądem rezystora kolektora R4 i jest obciążeniem dla tranzystora VT2: Suma \u003d Ik + Iupr. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA
Całkowite obciążenie kolektora tranzystora VT2 mieści się w normalnych granicach. Jeśli przekracza maksymalny prąd kolektora określony w książce referencyjnej i pomnożony przez współczynnik 0,8, zwiększ rezystancję R4, aż prąd obciążenia zostanie wystarczająco zmniejszony, lub użyj mocniejszego tranzystora.
7. Musimy dostarczyć prąd do żarówki W \u003d Rn / Ui.p. = 15 W/12 V = 1,25 A
Ale prąd kontrolny stopnia buforowego wynosi 1,44 mA. Prąd multiwibratora należy zwiększyć o wartość równą przełożeniu:
W / I ex. = 1,25 A / 0,00144 A = 870 razy.
Jak to zrobić? Dla znacznego wzrostu prądu wyjściowego używaj kaskad tranzystorowych zbudowanych zgodnie ze schematem „tranzystora kompozytowego”. Pierwszy tranzystor jest zwykle małej mocy (będziemy używać KT361G), ma największe wzmocnienie, a drugi musi zapewniać wystarczający prąd obciążenia (weź nie mniej popularny KT814B). Wtedy ich zyski h21 są mnożone. Tak więc dla tranzystora KT361G h21>50, a dla tranzystora KT814B h21=40. I ogólny współczynnik przenoszenia tych tranzystorów, połączonych zgodnie ze schematem „tranzystora kompozytowego”: h21 = 50 * 40 = 2000. Ta liczba to ponad 870, więc te tranzystory wystarczą do napędzania żarówki.
Cóż, to wszystko!
Symetryczny i multiwibratory jednokierunkowe do różnych celów można budować nie tylko na tranzystorach bipolarnych, ale także polowych. Jeden z przykładów można znaleźć w . Biorąc pod uwagę, że tranzystory polowe mają szereg zalet w porównaniu z bipolarnymi, z których główną jest wyjątkowo niski prąd w obwodzie sterującym podczas pracy z niską częstotliwością lub w trybie statycznym, można założyć, że konwencjonalny dwutranzystor multiwibrator, ale tylko włączony tranzystory polowe, będzie w pozycji wygrywającej nad podobnymi węzłami złożonymi na ich dwubiegunowych odpowiednikach.
Możesz zobaczyć schemat pierwszego mulwibratora na ryc. 1. Jego działanie jest pod wieloma względami podobne do działania multiwibratora na tranzystorach bipolarnych pnp - diody LED również będą mrugać. Różnica polega na tym, że aby zamknąć każdy z tranzystorów VT1.1, VT1.2, konieczne jest przyłożenie dodatniego napięcia źródła bramki, które musi przekraczać napięcie odcięcia tych tranzystorów (około 4 V). Dzieje się tak za każdym razem, gdy ramiona multiwibratora są przełączane, ze względu na obecność kondensatorów ustawiających czas C1, C2. Dlatego nie ma potrzeby stosowania zasilacza bipolarnego.
Częstotliwość przełączania tranzystorów w tym generatorze wynosi raz na 6 sekund. Instalując wysokiej jakości kondensatory elektrolityczne (o niskim prądzie upływu), o pojemności 100 ... 4700 μF, możliwe jest osiągnięcie przełączania tranzystora w okresie kilkudziesięciu minut, co jest nieosiągalne dla proste urządzenia na tranzystorach bipolarnych.
Rezystancje rezystorów R2 i R3 mogą różnić się kilka tysięcy razy, np. R2 można przyjąć jako 30 MΩ, a R3 jako 10 kΩ. Multiwibrator stanie się wtedy asymetryczny. W ten sam sposób zmieniają się pojemności kondensatorów. Po odpowiednim dobraniu tych elementów możliwe jest uzyskanie bardzo krótkich impulsów na wyjściu drenu jednego z tranzystorów, a co za tym idzie dużego współczynnika wypełnienia (100...10000). Jeśli w urządzeniu wykonanym zgodnie ze schematem z ryc. 1 zamiast zwykłych diod włącz migające tranzystory jako obciążenie tranzystorów, np. L-36BSRD, wtedy którykolwiek z nich, kilkakrotnie mrugając, odpocznie, podczas gdy jego sąsiad mruga.Jeśli potrzebujesz obsługiwać multiwibrator na częstotliwościach audio , wtedy rezystancja rezystorów R2 i R3 zmniejsza się o 10 ... 20 razy i bierze kondensatory o pojemności kilkuset pikofaradów.
Zamiast konwencjonalnych rezystorów R2, R3 można zainstalować fotorezystory (FSK, SF2-x, SFZ-x, FR117 itp.). W takim przypadku częstotliwość przełączania tranzystorów zmieni się kilka tysięcy razy w zależności od poziomu oświetlenia. Należy tylko zauważyć, że jeśli rezystancja rezystorów R2, R3 jest mniejsza niż 3 kΩ, generacja może się nie powieść.
Multiwibrator wykonany zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 1, wymaga zastosowania tranzystorów polowych o dużym początkowym prądzie spustowym (10...30 mA). W przypadku braku takich zespołów z serii KR504 możliwe jest zmontowanie podobnego multiwibratora zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 2. Tutaj tranzystory polowe działają z niższym prądem spustowym, a w celu uzyskania wystarczającej jasności diod LED wzmacniacze prądowe są instalowane na tranzystorach bipolarnych VT1, VT4. Częstotliwość przełączania tego multiwibratora wynosi około 1 Hz. Jeśli zainstalujesz potężne tranzystory kompozytowe z serii KT829 zamiast tranzystorów VT1, VT4, jako ich obciążenie można użyć lamp żarowych. W tym przypadku R2, R6 nie są zainstalowane, ponieważ tranzystory typu KT829 zawierają własne wbudowane rezystory.
Jeśli ten multiwibrator „odmawia” pracy, należy dokładniej dobrać rezystory R3, R7. W węźle zmontowanym zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 1, możliwe jest zastosowanie mikrozespołów dopasowanych par tranzystorów polowych serii KR504, (K504, 504) o początkowym prądzie drenu powyżej 10 mA. Najbardziej odpowiednie są KR504NT4V, KR504NTZV, ale możesz spróbować z indeksami A, B. Podczas zmiany polaryzacji napięcia zasilania i podłączania diod LED zamiast zespołu tranzystora można użyć dwóch oddzielnych tranzystorów polowych n-kanałowych z KP302 , seria KP307. Jeśli mają duże napięcie odcięcia, napięcie zasilania można zwiększyć do 15 V.
Dla węzła, którego schemat pokazano na ryc. Odpowiednie są mikroukłady 2, KR504NT1, KR504NT2 z dowolnym indeksem literowym, a przy wyborze rezystorów R3, R7 - KR504NTZ, KR504NT4. Ponadto wiele tranzystorów polowych serii KP103, KP101 będzie również działać bez strojenia.Lepiej jest używać kondensatorów niepolarnych, na przykład małych K73-17 na 63 V. „Zwykłe” diody LED mogą być dowolne serii AL307, KIPD21, KIPD35, KIPD40, a także 1-1513, L-934 itp. Obróbka blacharska - L-816BRSC-B, L-769BGR, L-56DGD, Т1ВК5410 i inne.
Ponieważ tranzystory polowe zespołów KR504NT (1 ... 4) pozwalają na maksymalne napięcie drenu źródła nie większe niż 10 V, napięcie zasilania multiwibratorów nie powinno przekraczać 10 ... 12 V.
Literatura
Publikacja: www.cxem.net
Działanie obwodu multiwibratora
Symetryczny multiwibrator na tranzystorach
Schematycznie multiwibrator składa się dwóch stopni wzmacniających ze wspólnym emiterem, napięcie wyjściowe z których każdy jest podawany na wejście drugiego. Gdy obwód jest podłączony do źródła zasilania Ek, oba tranzystory przechodzą przez punkty kolektora - ich punkty pracy znajdują się w obszarze aktywnym, ponieważ ujemne obciążenie jest przykładane do baz przez rezystory RB1 i RB2. Jednak ten stan obwodu jest niestabilny. Ze względu na obecność dodatniego sprzężenia zwrotnego w obwodzie spełniony jest warunek ?Ku>1 i wzmacniacz dwustopniowy jest samowzbudny. Rozpoczyna się proces regeneracji nagły wzrost prąd jednego tranzystora i spadek prądu drugiego tranzystora. Niech prąd IK1 tranzystora VT1 nieznacznie wzrośnie w wyniku dowolnej przypadkowej zmiany napięć na bazach lub kolektorach. Spowoduje to zwiększenie spadku napięcia na rezystorze RK1, a kolektor tranzystora VT1 otrzyma przyrost dodatniego potencjału. Ponieważ napięcie na kondensatorze SB1 nie może się natychmiast zmienić, przyrost ten jest stosowany do podstawy tranzystora VT2, blokując go. Jednocześnie prąd kolektora IK2 maleje, napięcie na kolektorze tranzystora VT2 staje się bardziej ujemne, a przechodząc przez kondensator SB2 do podstawy tranzystora VT1, otwiera go jeszcze bardziej, zwiększając prąd IK1. Proces ten przebiega jak lawina i kończy się tym, że tranzystor VT1 wchodzi w tryb nasycenia, a tranzystor VT2 w tryb odcięcia. Obwód wchodzi w jeden ze swoich chwilowo stabilnych stanów równowagi. W tym przypadku stan otwarty tranzystora VT1 zapewnia napięcie polaryzacji ze źródła zasilania Ek przez rezystor RB1, a stan zablokowany tranzystora VT2 zapewnia dodatnie napięcie na kondensatorze SB1 (Ucm = UB2 > 0 ), który jest połączony przez otwarty tranzystor VT1 z interwałem baza-emiter tranzystora VT2.
Do budowy multiwibratora z komponentów radiowych, których potrzebujemy:1. Dwa tranzystory typu KT315.
2. Dwa kondensatory elektrolityczne na 16V, 10-200 mikrofaradów (im mniejsza pojemność, tym więcej miga).
3. 4 rezystory o wartości nominalnej: 100-500 omów 2 sztuki (jeśli ustawisz 100 omów, to obwód będzie działał nawet od 2,5v), 10 kOhm 2 sztuki. Wszystkie rezystory mają 0,125 wata.
4. Dwie niejasne diody LED (dowolny kolor inny niż biały).
Płytka drukowana w formacie Lay6. Zacznijmy produkcję. Się płytka drukowana wygląda tak:
Lutujemy dwa tranzystory, nie mylimy kolektora i bazy na tranzystorze - to częsty błąd.
Lutujemy kondensatory 10-200 mikrofaradów. Zauważ, że kondensatory 10 woltowe są wysoce niepożądane w tym obwodzie, jeśli dostarczasz 12 woltów. Pamiętaj, że kondensatory elektrolityczne mają polaryzację!
Multiwibrator jest prawie gotowy. Pozostaje przylutować diody LED i przewody wejściowe. Zdjęcie gotowego urządzenia wygląda mniej więcej tak:
Aby wszystko stało się dla ciebie jasne, wideo z działania prostego multiwibratora:
W praktyce multiwibratory są używane jako generatory impulsów, dzielniki częstotliwości, kształtowniki impulsów, przełączniki bezstykowe itp. w zabawkach elektronicznych, urządzeniach automatyki, sprzęcie obliczeniowym i pomiarowym, w przekaźnikach czasowych i urządzeniach nastawczych. był z tobą Gotować-:D . (materiał został przygotowany na zamówienie) Demyan” a)
Omów artykuł MULTIWIBRATOR