FET multivibrátor
Začínajúci rádioamatéri samozrejme vedia, že multivibrátory (symetrické a nevyvážené) fungujú na bipolárnych tranzistoroch. Bohužiaľ, takéto multivibrátory majú nevýhodu - pri práci s dostatočne výkonným zaťažením, napríklad žiarovkami, sú na úplné otvorenie tranzistorov potrebné veľké základné prúdy.
Ak ramená multivibrátora spínajú na frekvencii 3 ... 0,2 Hz, je potrebné do obvodov nastavenia frekvencie inštalovať vysokokapacitné oxidové kondenzátory, a teda veľké rozmery. Netreba zabúdať ani na pomerne vysoké saturačné napätie otvorených tranzistorov.
Navrhovaný multivibrátor (pozri obrázok) využíva domáce n-kanálové tranzistory s efektom poľa s izolovaným hradlom a indukovaným kanálom. Vo vnútri puzdra medzi svorkami hradla a zdroja sa nachádza ochranná zenerova dióda, ktorá výrazne znižuje pravdepodobnosť zlyhania tranzistora pri nevhodnom zaobchádzaní.
Spínacia frekvencia multivibrátorových tranzistorov je asi 2 Hz, je nastavená kondenzátormi a odpormi. Multivibrátorové tranzistorové zaťaženie - žiarovky EL1, EL2.
Rezistory zapojené medzi kolektor a hradlo tranzistorov poskytujú mäkký štart multivibrátora. Žiaľ, trochu „uťahujú“ vypínanie tranzistorov.
Namiesto žiaroviek je prípustné zahrnúť LED diódy s obmedzovacími odpormi 360 Ohm alebo telefónnu kapsulu, napríklad TK-47, v obvode odvádzania tranzistora (pre túto možnosť musí multivibrátor pracovať v oblasti audio frekvencie). V prípade použitia iba jednej kapsuly je potrebné zaradiť odpor s odporom 100 ... 200 Ohm ako záťaž do drenážneho obvodu iného tranzistora.
Rezistory R1, R2 s menovitými hodnotami uvedenými v diagrame môžu byť zložené z niekoľkých menších odporov zapojených do série. Ak táto možnosť nie je k dispozícii, nainštalujte menšie odpory a väčšie kondenzátory.
Kondenzátory môžu byť nepolárne keramické alebo filmové, napríklad séria KM-5, KM-6, K73-17. Žiarovky sú použité z čínskej "blikajúcej" girlandy na vianočný stromček pre napätie 6 V a prúd 100 mA. Vhodné sú aj malé svietidlá pre napätie 6 V a prúd 60 alebo 20 mA.
Namiesto tranzistorov uvedenej série vydržia D.C. do 180 mA je prípustné použiť kľúče radu KR1064KT1, KR1014KT1 určené pre vyšší prúd. Ak používate multivibrátor s výkonnejšou záťažou, povedzme, automobilové žiarovky, budete potrebovať ďalšie tranzistory, napríklad KP744G, ktoré umožňujú odberový prúd až 9 A. Pri tejto možnosti však musíte nainštalovať ochranné zenerové diódy pre napätie 8 ... 10 V medzi bránou a zdrojom ( katóda k bráne) - KS191Zh alebo podobne. Pri vysokom zaťažovacom prúde budú musieť byť tranzistory inštalované na chladičoch.
Multivibrátor sa nastavuje výberom kondenzátorov, kým sa nedosiahne požadovaná spínacia frekvencia tranzistorov. Ak chcete zariadenie zapnúť audio frekvencie kondenzátory by mali byť 300 ... 600 pF. Ak ponecháte kondenzátory s kapacitou uvedenou na diagrame, budete musieť vybrať odpory s nižším odporom - do 47 kOhm.
Multivibrátor je funkčný pri napájacom napätí 3 ... 10 V, samozrejme s primeranou záťažou. Ak sa má použiť ako nejaký uzol vo vyvíjanom dizajne, medzi napájacie vodiče multivibrátora je inštalovaný blokovací kondenzátor s kapacitou 0,1 ... 100 μF.
Multivibrátor, ktorého obvod je znázornený na obrázku 1, je kaskádové zapojenie tranzistorové zosilňovače kde výstup prvého stupňa je spojený so vstupom druhého cez obvod obsahujúci kondenzátor a výstup druhého stupňa je spojený so vstupom prvého stupňa cez obvod obsahujúci kondenzátor. Multivibračné zosilňovače sú tranzistorové spínače, ktoré môžu byť v dvoch stavoch. Multivibračný obvod na obrázku 1 sa líši od spúšťacieho obvodu uvedeného v článku "". Čo má v reťaziach spätná väzba reaktívne prvky, takže obvod môže generovať nesínusové oscilácie. Odpor rezistorov R1 a R4 nájdete zo vzťahov 1 a 2:
Kde I KBO \u003d 0,5 μA je maximálny spätný prúd kolektora tranzistora kt315a,
Ikmax=0,1A - maximálny kolektorový prúd tranzistora kt315a, Up=3V - napájacie napätie. Zvolíme R1=R4=100Ω. Kondenzátory C1 a C2 sa vyberajú v závislosti od požadovanej frekvencie multivibrátora.
Obrázok 1 - Multivibrátor na tranzistoroch KT315A
Môžete odstrániť napätie medzi bodmi 2 a 3 alebo medzi bodmi 2 a 1. Nižšie uvedené grafy ukazujú, ako sa napätie približne zmení medzi bodmi 2 a 3 a medzi bodmi 2 a 1.
T - perióda oscilácie, t1 - časová konštanta ľavého ramena multivibrátora, t2 - časová konštanta pravého ramena multivibrátora sa dá vypočítať podľa vzorcov:
Zmenou odporu ladiacich rezistorov R2 a R3 môžete nastaviť frekvenciu a pracovný cyklus impulzov generovaných multivibrátorom. Môžete tiež nahradiť kondenzátory C1 a C2 premennými (alebo trimre) a zmenou ich kapacity nastaviť frekvenciu a pracovný cyklus impulzov generovaných multivibrátorom, táto metóda je ešte výhodnejšia, takže ak existujú trimre (alebo lepšie premenné ) kondenzátory, je lepšie ich použiť, ale na mieste premenlivé odpory R2 a R3 sú konštantné. Nasledujúca fotografia zobrazuje zostavený multivibrátor:
Aby zmontovaný multivibrátor fungoval, bol k nemu pripojený piezo reproduktor (medzi bodmi 2 a 3). Po privedení napájania do obvodu začal piezo reproduktor praskať. Zmeny odporu ladiacich odporov viedli buď k zvýšeniu frekvencie zvuku vydávaného piezo reproduktorom alebo k jej zníženiu, prípadne k tomu, že multivibrátor prestal generovať.
Program na výpočet frekvencie, periódy a časových konštánt, pracovného cyklu impulzov odobratých z multivibrátora:
Ak program nefunguje, skopírujte ho html kód do poznámkového bloku a uložiť ako html.
Ak sa používa internetový prehliadač Prieskumník a blokuje program, musíte povoliť blokovaný obsah.
js je zakázaný
Ďalšie multivibrátory:
V tomto článku budeme hovoriť o multivibrátore, ako to funguje, ako pripojiť záťaž k multivibrátoru a vypočítať tranzistor symetrický multivibrátor.
multivibrátor je jednoduchý generátor obdĺžnikové impulzy, ktorý pracuje v režime autogenerátora. Na prevádzku potrebuje iba napájanie z batérie alebo iného zdroja energie. Zvážte najjednoduchší symetrický tranzistorový multivibrátor. Jeho schéma je znázornená na obrázku. Multivibrátor môže byť komplikovaný v závislosti od požadovaných funkcií, ktoré sa majú vykonať, ale všetky prvky zobrazené na obrázku sú povinné, bez nich multivibrátor nebude fungovať.
Činnosť symetrického multivibrátora je založená na procesoch nabíjania a vybíjania kondenzátorov, ktoré spolu s odpormi tvoria RC reťazce.
O tom, ako fungujú RC reťaze, som písal už skôr v mojom článku Kondenzátor, ktorý si môžete prečítať na mojej stránke. Ak na internete nájdete materiál o symetrickom multivibrátore, potom je prezentovaný stručne a nie zrozumiteľne. Táto okolnosť neumožňuje začínajúcim rádioamatérom nič pochopiť, ale iba pomáha skúseným elektronickým inžinierom zapamätať si niečo. Na žiadosť jedného z návštevníkov mojej stránky som sa rozhodol túto medzeru odstrániť.
Ako funguje multivibrátor?
V počiatočnom momente napájania sú kondenzátory C1 a C2 vybité, takže ich prúdový odpor je malý. Nízky odpor kondenzátorov vedie k tomu, že dochádza k „rýchlemu“ otvoreniu tranzistorov, spôsobenému tokom prúdu:
- VT2 pozdĺž cesty (zobrazené červenou farbou): "+ napájanie> rezistor R1> nízky odpor vybitého C1> prechod báza-emitor VT2> - napájanie";
- VT1 pozdĺž cesty (zobrazené modrou farbou): "+ napájanie> rezistor R4> nízky odpor vybitého C2> prechod báza-emitor VT1> - napájanie".
Toto je „nestabilný“ režim prevádzky multivibrátora. Trvá veľmi krátko, závisí len od rýchlosti tranzistorov. A dva absolútne identické tranzistory neexistujú. Ktorý tranzistor sa otvorí rýchlejšie, ten zostane otvorený – „víťaz“. Predpokladajme, že v našom diagrame sa ukázalo, že je to VT2. Potom sa cez nízky odpor vybitého kondenzátora C2 a nízky odpor prechodu kolektor-emitor VT2 uzavrie báza tranzistora VT1 k emitoru VT1. V dôsledku toho bude tranzistor VT1 nútený zavrieť - "stane sa porazený."
Keďže tranzistor VT1 je uzavretý, dochádza k „rýchlemu“ nabíjaniu kondenzátora C1 pozdĺž cesty: „+ zdroj energie> odpor R1> nízky odpor vybitého C1> prechod báza-emitor VT2> - zdroj energie“. Tento náboj sa vyskytuje takmer až do napätia napájacieho zdroja.
Súčasne sa kondenzátor C2 nabíja prúdom s obrátenou polaritou pozdĺž cesty: „+ zdroj energie> odpor R3> nízky odpor vybitého C2> prechod kolektor-emitor VT2> - zdroj energie“. Trvanie nabíjania je určené hodnotami R3 a C2. Určujú čas, v ktorom je VT1 v zatvorenom stave.
Keď je kondenzátor C2 nabitý na napätie približne rovnajúce sa napätiu 0,7-1,0 voltu, jeho odpor sa zvýši a tranzistor VT1 sa otvorí s napätím aplikovaným pozdĺž cesty: „+ napájanie> odpor R3> spojenie báza-emitor VT1> - zdroj energie“. V tomto prípade sa napätie nabitého kondenzátora C1 cez otvorenú križovatku kolektor-emitor VT1 aplikuje na spojenie emitor-báza tranzistora VT2 s obrátenou polaritou. V dôsledku toho sa VT2 zatvorí a prúd, ktorý predtým prešiel cez otvorenú križovatku kolektor-emitor VT2, bude prechádzať obvodom: „+ napájanie> odpor R4> nízky odpor C2> spojenie báza-emitor VT1> - zdroj energie“ . Tento obvod rýchlo dobije kondenzátor C2. Od tohto momentu začína „ustálený“ režim autogenerácie.
Prevádzka symetrického multivibrátora v režime "ustáleného" generovania
Začína sa prvý polcyklus činnosti (oscilácia) multivibrátora.
Keď je tranzistor VT1 otvorený a VT2 zatvorený, ako som práve napísal, kondenzátor C2 sa rýchlo dobije (z napätia 0,7 ... 1,0 V jednej polarity na napájacie napätie opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „+ výkon napájanie> rezistor R4 > nízky odpor C2 > prechod báza-emitor VT1 > - napájací zdroj. Okrem toho sa kondenzátor C1 pomaly dobíja (z napätia napájacieho zdroja jednej polarity na napätie 0,7 ... 1,0 V opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „+ napájanie> rezistor R2> pravá doska C1 > ľavá doska C1> prechod kolektor-emitor tranzistora VT1> - napájanie“.
Keď v dôsledku prebitia C1 napätie na báze VT2 dosiahne hodnotu +0,6 voltu vzhľadom na emitor VT2, tranzistor sa otvorí. Preto bude napätie nabitého kondenzátora C2 cez otvorený kolektor-emitorový prechod VT2 aplikované na prechod emitor-báza tranzistora VT1 s obrátenou polaritou. VT1 sa zatvorí.
Začína sa druhý polovičný cyklus činnosti (oscilácia) multivibrátora.
Keď je tranzistor VT2 otvorený a VT1 zatvorený, kondenzátor C1 sa rýchlo dobije (z napätia 0,7 ... 1,0 V jednej polarity na napájacie napätie opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „+ napájanie> odpor R1> nízky odpor C1> prechod báza- emitor VT2 > - napájanie". Okrem toho dochádza k pomalému nabíjaniu kondenzátora C2 (z napätia napájacieho zdroja jednej polarity na napätie 0,7 ... 1,0 V opačnej polarity) pozdĺž obvodu: „pravá doska C2> kolektor- emitorový prechod tranzistora VT2> - napájanie> + napájanie zdroja > rezistor R3 > ľavá doska C2. Keď napätie na základni VT1 dosiahne +0,6 voltu vzhľadom na emitor VT1, tranzistor sa otvorí. Preto bude napätie nabitého kondenzátora C1 cez otvorený kolektor-emitorový prechod VT1 aplikované na prechod emitor-báza tranzistora VT2 s obrátenou polaritou. VT2 sa zatvorí. Tým sa končí druhý polcyklus oscilácie multivibrátora a opäť začína prvý polcyklus.
Proces sa opakuje, kým sa multivibrátor neodpojí od zdroja energie.
Spôsoby pripojenia záťaže k symetrickému multivibrátoru
Obdĺžnikové impulzy sa odoberajú z dvoch bodov symetrického multivibrátora- kolektory tranzistorov. Keď je na jednom kolektore „vysoký“ potenciál, na druhom kolektore je „nízky“ potenciál (chýba) a naopak – keď je na jednom výstupe „nízky“ potenciál, potom „vysoký“ na druhej. To je jasne znázornené na časovej osi nižšie.
Záťaž multivibrátora musí byť zapojená paralelne s jedným z kolektorových odporov, ale v žiadnom prípade nie paralelne s prechodom kolektor-emitor tranzistora. Tranzistor nemôžete posúvať záťažou. Ak táto podmienka nie je splnená, zmení sa aspoň trvanie impulzov a maximálne nebude multivibrátor fungovať. Obrázok nižšie ukazuje, ako správne pripojiť záťaž a ako to nerobiť.
Aby záťaž neovplyvňovala samotný multivibrátor, musí mať dostatočnú vstupnú impedanciu. Na tento účel sa zvyčajne používajú vyrovnávacie tranzistorové stupne.
Príklad ukazuje pripojenie nízkoodporovej dynamickej hlavy k multivibrátoru. Prídavný odpor zvyšuje vstupný odpor vyrovnávacieho stupňa, a tým eliminuje vplyv vyrovnávacieho stupňa na multivibračný tranzistor. Jeho hodnota musí byť aspoň 10-násobkom hodnoty kolektorového odporu. Pripojenie dvoch tranzistorov v schéme "kompozitného tranzistora" výrazne zvyšuje výstupný prúd. V tomto prípade je správne zapojiť obvod báza-emitor vyrovnávacieho stupňa paralelne s kolektorovým odporom multivibrátora, a nie paralelne s prechodom kolektor-emitor multivibračného tranzistora.
Na pripojenie vysokoimpedančnej dynamickej hlavy k multivibrátoru vyrovnávacia fáza nie je potrebná. Namiesto jedného z kolektorových odporov je pripojená hlava. Jedinou podmienkou, ktorá musí byť splnená, je, že prúd pretekajúci dynamickou hlavou nesmie prekročiť maximálny kolektorový prúd tranzistora.
Ak chcete k multivibrátoru pripojiť bežné LED diódy- na vytvorenie blikača nie sú na to potrebné vyrovnávacie kaskády. Môžu byť zapojené do série s kolektorovými odpormi. Je to spôsobené tým, že prúd LED je malý a pokles napätia na ňom počas prevádzky nie je väčší ako jeden volt. Preto nemajú žiadny vplyv na činnosť multivibrátora. Je pravda, že to neplatí pre super jasné LED diódy, v ktorých je prevádzkový prúd vyšší a pokles napätia môže byť od 3,5 do 10 voltov. Ale v tomto prípade existuje cesta von - zvýšiť napájacie napätie a použiť tranzistory s vysokým výkonom, ktoré poskytujú dostatočný kolektorový prúd.
Upozorňujeme, že oxidové (elektrolytické) kondenzátory sú spojené s plusmi ku kolektorom tranzistorov. Je to spôsobené tým, že na báze bipolárnych tranzistorov napätie nestúpne nad 0,7 voltu vzhľadom na žiarič a v našom prípade sú žiariče mínusom výkonu. Ale na kolektoroch tranzistorov sa napätie mení takmer z nuly na napätie zdroja energie. Oxidové kondenzátory nie sú schopné plniť svoju funkciu, keď sú zapojené s obrátenou polaritou. Prirodzene, ak používate tranzistory inej štruktúry (nie N-P-N, a P-N-P štruktúry), potom okrem zmeny polarity zdroja energie je potrebné zapnúť LED diódy s katódami "hore obvodu" a kondenzátory - plusy k bázam tranzistorov.
Poďme na to teraz aké parametre prvkov multivibrátora nastavujú výstupné prúdy a frekvenciu generovania multivibrátora?
Aké sú hodnoty kolektorového odporu? V niektorých nekompetentných internetových článkoch som videl, že hodnoty kolektorových odporov sú nevýznamné, ale ovplyvňujú frekvenciu multivibrátora. To všetko je úplný nezmysel! Pri správnom výpočte multivibrátora odchýlka hodnôt týchto odporov o viac ako päťkrát od vypočítanej nezmení frekvenciu multivibrátora. Hlavná vec je, že ich odpor by mal byť menší ako základné odpory, pretože kolektorové odpory poskytujú rýchle nabíjanie kondenzátorov. Ale na druhej strane, hodnoty kolektorových odporov sú hlavné pre výpočet spotreby energie zo zdroja energie, ktorého hodnota by nemala prekročiť výkon tranzistorov. Ak na to prídete, tak správne pripojenie dokonca priamo neovplyvňujú výstupný výkon multivibrátora. Ale trvanie medzi prepínaním (frekvencia multivibrátora) je určené "pomalým" nabíjaním kondenzátorov. Doba nabíjania je určená hodnotami RC reťazcov - základných odporov a kondenzátorov (R2C1 a R3C2).
Multivibrátor, aj keď sa nazýva symetrický, sa vzťahuje iba na obvody jeho konštrukcie a môže produkovať symetrické aj nesymetrické výstupné impulzy. Trvanie impulzu ( vysoký stupeň) na kolektore VT1 je určený hodnotami R3 a C2 a trvanie impulzu (vysoká úroveň) na kolektore VT2 je určené hodnotami R2 a C1.
Trvanie nabíjania kondenzátorov je určené jednoduchým vzorcom, kde Tau je trvanie pulzu v sekundách, R je odpor odporu v ohmoch, OD je kapacita kondenzátora vo Faradoch:
Ak ste teda ešte nezabudli, čo bolo napísané v tomto článku o pár odsekov skôr:
Ak je rovnaký R2 = R3 a C1=C2, na výstupoch multivibrátora bude „meander“ - obdĺžnikové impulzy s trvaním rovnajúcim sa prestávkam medzi impulzmi, ktoré vidíte na obrázku.
Celková doba oscilácie multivibrátora je T sa rovná súčtu trvania impulzu a pauzy:
Oscilačná frekvencia F(Hz) vo vzťahu k perióde T(sec) cez pomer:
Spravidla, ak existujú nejaké výpočty rádiových okruhov na internete, sú zriedkavé. Preto na príklade vypočítame prvky symetrického multivibrátora .
Ako každá tranzistorová kaskáda, výpočet sa musí vykonať od konca - výstupu. A na výstupe máme vyrovnávaciu fázu, potom sú tu kolektorové odpory. Kolektorové odpory R1 a R4 plnia funkciu zaťaženia tranzistorov. Kolektorové odpory nemajú žiadny vplyv na frekvenciu generovania. Sú vypočítané na základe parametrov vybraných tranzistorov. Najprv teda vypočítame kolektorové odpory, potom základné odpory, potom kondenzátory a potom vyrovnávaciu fázu.
Poradie a príklad výpočtu tranzistorového symetrického multivibrátora
Počiatočné údaje:
Napájacie napätie Ui.p. = 12 V.
Požadovaná frekvencia multivibrátora F = 0,2 Hz (T = 5 sekúnd) a trvanie impulzu sa rovná 1 (jedna sekunda.
Ako záťaž sa používa žiarovka do auta. 12 voltov, 15 wattov.
Ako ste uhádli, vypočítame blikač, ktorý bude blikať raz za päť sekúnd a trvanie žiary bude 1 sekunda.
Výber tranzistorov pre multivibrátor. Napríklad máme najbežnejšie tranzistory v sovietskych časoch KT315G.
Pre nich: Pmax=150 mW; Imax = 150 mA; h21>50.
Tranzistory pre vyrovnávaciu fázu sa vyberajú na základe zaťažovacieho prúdu.
Aby som obvod neznázorňoval dvakrát, už som podpísal hodnoty prvkov na diagrame. Ich výpočet je uvedený ďalej v rozhodnutí.
Riešenie:
1. V prvom rade je potrebné pochopiť, že prevádzka tranzistora pri vysokých prúdoch v kľúčovom režime je pre samotný tranzistor najbezpečnejšia ako prevádzka v zosilňovacom režime. Preto nie je potrebné počítať výkon pre prechodový stav v momentoch prechodu striedavého signálu, cez pracovný bod "B" statického režimu tranzistora - prechod z otvoreného stavu do uzavretého stavu. a naopak. Pre impulzné obvody, postavené na bipolárnych tranzistoroch, zvyčajne vypočítavajú výkon pre tranzistory, ktoré sú v otvorenom stave.
Najprv určíme maximálny stratový výkon tranzistorov, čo by mala byť hodnota o 20 percent nižšia (faktor 0,8) ako maximálny výkon tranzistora uvedený v referenčnej knihe. Prečo by sme však mali multivibrátor hnať do pevného rámu vysokých prúdov? Áno, a zo zvýšeného výkonu bude spotreba energie zo zdroja energie veľká, ale prínos bude malý. Preto po určení maximálneho rozptylu výkonu tranzistorov ho znížime 3-krát. Ďalšie zníženie rozptýleného výkonu je nežiaduce, pretože prevádzka multivibrátora na bipolárnych tranzistoroch v režime nízkeho prúdu je „nestabilný“ jav. Ak sa zdroj používa nielen pre multivibrátor, alebo nie je celkom stabilný, frekvencia multivibrátora bude tiež „plávať“.
Určite maximálny stratový výkon: Pras.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Menovitý stratový výkon určíme: Pras.nom. = 120/3 = 40 mW
2. Určte kolektorový prúd v otvorenom stave: Ik0 = Pras.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Berme to ako maximálny kolektorový prúd.
3. Nájdite hodnotu odporu a výkonu zaťaženia kolektora: Rk.total = Ui.p. / Ik0 = 12V / 3,3 mA = 3,6 kOhm
Vyberáme odpory čo najbližšie k 3,6 kOhm v existujúcom nominálnom rozsahu. V nominálnej sérii odporov je nominálna hodnota 3,6 kOhm, preto najprv zvážime hodnotu kolektorových odporov R1 a R4 multivibrátora: Rk \u003d R1 \u003d R4 \u003d 3,6 kOhm.
Výkon kolektorových odporov R1 a R4 sa rovná menovitému stratovému výkonu tranzistorov Pras.nom. = 40 mW. Používame odpory s výkonom presahujúcim špecifikovaný Pras.nom. - typ MLT-0,125.
4. Prejdeme k výpočtu základných rezistorov R2 a R3. Ich hodnota sa zistí na základe zosilnenia tranzistorov h21. Zároveň pre spoľahlivú prevádzku multivibrátora musí byť hodnota odporu v rozmedzí: 5-násobku odporu kolektorových odporov a menej ako súčin 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) teda môžu byť v rozsahu 18...180 kOhm. Predvolíme priemernú hodnotu = 100 kOhm. Nie je to však konečné, pretože musíme poskytnúť požadovanú frekvenciu multivibrátora a ako som už napísal, frekvencia multivibrátora priamo závisí od základných rezistorov R2 a R3, ako aj od kapacity kondenzátorov.
5. Vypočítajte kapacity kondenzátorov C1 a C2 a v prípade potreby prepočítajte hodnoty R2 a R3.
Hodnoty kapacity kondenzátora C1 a odporu odporu R2 určujú trvanie výstupného impulzu na kolektore VT2. Práve pri pôsobení tohto impulzu by sa nám mala rozsvietiť žiarovka. A v stave bolo trvanie impulzu nastavené na 1 sekundu.
určiť kapacitu kondenzátora: C1 \u003d 1 s / 100 kOhm \u003d 10 uF
V nominálnom rozsahu je dostupný kondenzátor s kapacitou 10 mikrofarád, takže nám vyhovuje.
Hodnoty kapacity kondenzátora C2 a odporu odporu R3 určujú trvanie výstupného impulzu na kolektore VT1. Práve počas pôsobenia tohto impulzu funguje na kolektore VT2 „pauza“ a naše svetlo by sa nemalo rozsvietiť. A v stave bola nastavená celá perióda 5 sekúnd s trvaním impulzu 1 sekunda. Preto je trvanie pauzy 5 sekúnd – 1 sekunda = 4 sekundy.
Transformáciou vzorca trvania dobíjania sme určiť kapacitu kondenzátora: C2 \u003d 4s / 100kOhm \u003d 40 uF
Kondenzátor 40 uF nie je v nominálnej sérii, takže nám nevyhovuje a čo najbližšie k nemu vezmeme kondenzátor 47 uF. Ale ako viete, čas „pauzy“ sa tiež zmení. Aby sme tomu zabránili, my prepočítajte odpor rezistora R3 na základe trvania pauzy a kapacity kondenzátora C2: R3 = 4 sekundy / 47 uF = 85 kΩ
Podľa nominálnej série je najbližšia hodnota odporu odporu 82 kOhm.
Takže sme dostali hodnoty prvkov multivibrátora:
R1 = 3,6 kΩ, R2 = 100 kΩ, R3 = 82 kΩ, R4 = 3,6 kΩ, C1 = 10 uF, C2 = 47 uF.
6. Vypočítajte hodnotu odporu R5 vyrovnávacieho stupňa.
Odpor prídavného obmedzovacieho odporu R5 na elimináciu vplyvu na multivibrátor sa volí najmenej 2-násobok odporu kolektorového odporu R4 (a v niektorých prípadoch aj viac). Jeho odpor spolu s odporom spojov emitor-báza VT3 a VT4 v tomto prípade neovplyvní parametre multivibrátora.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kΩ
Podľa nominálnej série je najbližší odpor 7,5 kOhm.
Pri hodnote odporu R5 = 7,5 kOhm sa riadiaci prúd vyrovnávacieho stupňa bude rovnať:
ja ex. \u003d (Ui.p. - Ube) / R5 \u003d (12V - 1,2V) / 7,5 kOhm \u003d 1,44 mA
Okrem toho, ako som už napísal, hodnota zaťaženia kolektora multivibračných tranzistorov neovplyvňuje jeho frekvenciu, takže ak takýto odpor nemáte, môžete ho nahradiť inou „blízkou“ hodnotou (5 ... 9 kOhm). Je lepšie, ak je to v smere klesania, aby nedochádzalo k poklesu riadiaceho prúdu na stupni vyrovnávacej pamäte. Majte však na pamäti, že dodatočný odpor je dodatočným zaťažením tranzistora VT2 multivibrátora, takže prúd pretekajúci cez tento odpor sa pripočítava k prúdu kolektorového odporu R4 a predstavuje záťaž pre tranzistor VT2: Itotal \u003d Ik + Iupr. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Celkové zaťaženie kolektora tranzistora VT2 je v normálnych medziach. Ak prekročí maximálny kolektorový prúd uvedený v referenčnej knihe a vynásobený faktorom 0,8, zväčšujte odpor R4, kým sa záťažový prúd dostatočne nezníži, alebo použite výkonnejší tranzistor.
7. Potrebujeme poskytnúť prúd do žiarovky V \u003d Rn / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A
Ale riadiaci prúd vyrovnávacieho stupňa je 1,44 mA. Prúd multivibrátora sa musí zvýšiť o hodnotu rovnajúcu sa pomeru:
V / I ex. = 1,25A / 0,00144A = 870 krát.
Ako to spraviť? Pre výrazné zvýšenie výstupného prúdu použite tranzistorové kaskády postavené podľa schémy "kompozitného tranzistora". Prvý tranzistor je zvyčajne nízkovýkonový (použijeme KT361G), má najvyššie zosilnenie a druhý musí poskytovať dostatočný zaťažovací prúd (zoberme si nemenej bežný KT814B). Potom sa ich zisky h21 znásobia. Takže pre tranzistor KT361G h21> 50 a pre tranzistor KT814B h21=40. A celkový koeficient prenosu týchto tranzistorov, pripojených podľa schémy „kompozitného tranzistora“: h21 = 50 * 40 = 2 000. Toto číslo je viac ako 870, takže tieto tranzistory stačia na pohon žiarovky.
No a to je všetko!
Symetrické a multivibrátory s jedným koncom na rôzne účely môžu byť postavené nielen na bipolárnych tranzistoroch, ale aj na poľných. Jeden príklad tohto možno nájsť v . Vzhľadom na to, že tranzistory s efektom poľa majú oproti bipolárnym rad výhod, z ktorých hlavnou je extrémne nízky prúd v riadiacom obvode pri prevádzke na nízkej frekvencii alebo v statickom režime, možno predpokladať, že konvenčný dvojtranzistor multivibrátor, ale iba zapnutý tranzistory s efektom poľa, budú vo víťaznej pozícii nad podobnými uzlami zostavenými na ich bipolárnych náprotivkoch.
Schému prvého mulvibrátora môžete vidieť na obr. 1. Jeho činnosť je v mnohom podobná činnosti multivibrátora na bipolárnych tranzistoroch pnp - LED diódy budú tiež blikať. Rozdiel je v tom, že na uzavretie každého z tranzistorov VT1.1, VT1.2 je potrebné použiť kladné napätie hradla-zdroj, ktoré musí presiahnuť medzné napätie týchto tranzistorov (asi 4 V). Toto sa deje pri každom prepnutí ramien multivibrátora v dôsledku prítomnosti kondenzátorov C1, C2 s časovým nastavením. Preto nie je potrebný bipolárny zdroj napájania.
Frekvencia spínania tranzistorov v tomto generátore je raz za 6 s. Pri inštalácii kvalitných elektrolytických kondenzátorov (s nízkym zvodovým prúdom), s kapacitou 100 ... 4700 μF, je možné dosiahnuť spínanie tranzistorov s periódou niekoľkých desiatok minút, čo je nedosiahnuteľné pre jednoduché zariadenia na bipolárnych tranzistoroch.
Odpory rezistorov R2 a R3 sa môžu líšiť niekoľko tisíckrát, napríklad R2 možno brať ako 30 MΩ a R3 ako 10 kΩ. Multivibrátor sa potom stane asymetrickým. Kapacity kondenzátorov sa menia rovnakým spôsobom. Po správnom výbere týchto prvkov je možné získať veľmi krátke impulzy na výstupe kolektora jedného z tranzistorov, po ktorých nasleduje veľký pracovný cyklus (100 ... 10 000). Ak v zariadení vyrobenom podľa schémy na obr. 1 namiesto konvenčných LED zapnite blikajúce tranzistory ako záťaž tranzistorov, napríklad L-36BSRD, potom ktorýkoľvek z nich, niekoľkokrát zabliká, bude odpočívať, kým sused bliká. Ak potrebujete prevádzkovať multivibrátor na zvukových frekvenciách , potom sa odpor rezistorov R2 a R3 zníži o 10 ... 20 krát a vezmite kondenzátory s kapacitou niekoľko stoviek pikofaradov.
Namiesto konvenčných rezistorov R2, R3 môžete nainštalovať fotorezistory (FSK, SF2-x, SFZ-x, FR117 atď.). V tomto prípade sa spínacia frekvencia tranzistorov zmení niekoľko tisíckrát v závislosti od úrovne osvetlenia. Treba len poznamenať, že ak je odpor rezistorov R2, R3 menší ako 3 kΩ, môže dôjsť k zlyhaniu generácie.
Multivibrátor vyrobený podľa schémy znázornenej na obr. 1, vyžaduje použitie tranzistorov s efektom poľa s veľkým počiatočným odberovým prúdom (10 ... 30 mA). Pri absencii takýchto zostáv zo série KR504 je možné zostaviť podobný multivibrátor podľa schémy znázornenej na obr. 2. Tu pracujú tranzistory s efektom poľa s nižším odberovým prúdom a na získanie dostatočného jasu LED diód sú na bipolárnych tranzistoroch VT1, VT4 inštalované prúdové zosilňovače. Spínacia frekvencia tohto multivibrátora je asi 1 Hz. Ak nainštalujete výkonné kompozitné tranzistory zo série KT829 namiesto tranzistorov VT1, VT4, potom je možné ako ich záťaž použiť žiarovky. V tomto prípade nie sú nainštalované R2, R6, pretože tranzistory typu KT829 obsahujú svoje vlastné vstavané odpory.
Ak tento multivibrátor "odmietne" pracovať, potom by mali byť presnejšie vybrané odpory R3, R7. V uzle zostavenom podľa schémy znázornenej na obr. 1 je možné použiť mikrozostavy párovaných párov tranzistorov s efektom poľa radu KR504, (K504, 504) s počiatočným odberovým prúdom vyšším ako 10 mA. Najvhodnejšie sú KR504NT4V, KR504NTZV, ale môžete skúsiť aj s indexmi A, B. Pri zmene polarity napájacieho napätia a pripájaní LED môžete namiesto tranzistorovej zostavy použiť dva samostatné n-kanálové tranzistory s efektom poľa z Séria KP302, KP307. Ak majú veľké vypínacie napätie, napájacie napätie sa môže zvýšiť na 15 V.
Pre uzol, ktorého schéma je znázornená na obr. 2, KR504NT1, KR504NT2 mikroobvody s akýmkoľvek písmenovým indexom sú vhodné a pri výbere rezistorov R3, R7 - KR504NTZ, KR504NT4. Okrem toho mnohé tranzistory s efektom poľa radu KP103, KP101 budú fungovať aj bez ladenia. Je lepšie použiť nepolárne kondenzátory, napríklad K73-17 malých rozmerov pre 63 V. "Bežné" LED môžu byť akékoľvek zo série AL307, KIPD21, KIPD35, KIPD40, ako aj 1-1513, L-934 atď. Blikanie - L-816BRSC-B, L-769BGR, L-56DGD, Т1ВК5410 a ďalšie.
Pretože tranzistory s efektom poľa zostáv KR504NT (1 ... 4) umožňujú maximálne napätie zdroj-odtok nie viac ako 10 V, napájacie napätie multivibrátorov by nemalo presiahnuť 10 ... 12 V.
Literatúra
Publikácia: www.cxem.net
Činnosť multivibračného obvodu
Symetrický multivibrátor na tranzistoroch
Schematicky sa multivibrátor skladá dvoch zosilňovacích stupňov so spoločným žiaričom, výstupné napätie z ktorých každý sa privádza na vstup toho druhého. Keď je obvod pripojený k zdroju energie Ek, oba tranzistory prechádzajú kolektorovými bodmi - ich pracovné body sú v aktívnej oblasti, pretože cez odpory RB1 a RB2 je na bázy aplikované záporné predpätie. Tento stav obvodu je však nestabilný. V dôsledku prítomnosti kladnej spätnej väzby v obvode je podmienka?Ku>1 splnená a dvojstupňový zosilňovač je samobudený. Spustí sa proces regenerácie rýchly nárast prúd jedného tranzistora a pokles prúdu druhého tranzistora. Nech sa prúd IK1 tranzistora VT1 mierne zvýši v dôsledku akejkoľvek náhodnej zmeny napätí na bázach alebo kolektoroch. Tým sa zvýši pokles napätia na rezistore RK1 a kolektor tranzistora VT1 dostane prírastok kladného potenciálu. Pretože napätie na kondenzátore SB1 sa nemôže okamžite zmeniť, tento prírastok sa aplikuje na základňu tranzistora VT2 a zablokuje ho. Súčasne klesá kolektorový prúd IK2, napätie na kolektore tranzistora VT2 sa stáva zápornejším a prechodom cez kondenzátor SB2 na základňu tranzistora VT1 ho ešte viac otvorí, čím sa zvýši prúd IK1. Tento proces prebieha ako lavína a končí tým, že tranzistor VT1 vstúpi do režimu saturácie a tranzistor VT2 vstúpi do režimu cutoff. Obvod sa dostane do jedného zo svojich dočasne stabilných rovnovážnych stavov. V tomto prípade je otvorený stav tranzistora VT1 zabezpečený predpätím zo zdroja Ek cez odpor RB1 a uzamknutý stav tranzistora VT2 je zabezpečený kladným napätím na kondenzátore SB1 (Ucm = UB2 > 0 ), ktorý je pripojený cez otvorený tranzistor VT1 k medzere báza-emitor tranzistora VT2.
Na konštrukciu multivibrátora z rádiových komponentov, ktoré potrebujeme:1. Dva tranzistory typu KT315.
2. Dva elektrolytické kondenzátory pre 16V, 10-200 mikrofaradov (Čím menšia kapacita, tým viac bliká).
3. 4 odpory s nominálnou hodnotou: 100-500 ohmov 2 kusy (ak nastavíte 100 ohmov, obvod bude fungovať aj od 2,5 V), 10 kOhm 2 kusy. Všetky odpory sú 0,125 wattov.
4. Dve nesvietivé LED diódy (akákoľvek farba iná ako biela).
Doska plošných spojov vo formáte Lay6. Začnime vyrábať. Ona sama vytlačená obvodová doska vyzerá takto:
Spájkujeme dva tranzistory, nezamieňame kolektor a bázu na tranzistore - to je častá chyba.
Spájkujeme kondenzátory 10-200 mikrofaradov. Upozorňujeme, že 10 voltové kondenzátory sú pre tento obvod veľmi nežiaduce, ak dodávate 12 voltov. Nezabudnite, že elektrolytické kondenzátory majú polaritu!
Multivibrátor je takmer pripravený. Zostáva spájkovať LED diódy a vstupné vodiče. Fotografia hotového zariadenia vyzerá asi takto:
A aby vám bolo všetko jasné, video z prevádzky jednoduchého multivibrátora:
V praxi sa multivibrátory používajú ako generátory impulzov, frekvenčné deličy, tvarovače impulzov, bezkontaktné spínače atď., v elektronických hračkách, automatizačných zariadeniach, výpočtovej a meracej technike, v časových relé a nastavovacích zariadeniach. bol s tebou Varte-:D . (materiál bol pripravený na požiadanie Demyan" a)
Diskutujte o článku MULTIVIBRÁTOR