Če pogledate, je vsa elektronika sestavljena iz velikega števila posameznih kock. To so tranzistorji, diode, upori, kondenzatorji, induktivni elementi. In iz teh zidakov lahko zgradite karkoli želite.
Od neškodljive otroške igrače, ki oddaja na primer zvok "mijau", do sistema za vodenje balistične rakete z več bojnimi glavami za osem megatonskih nabojev.
Eno izmed zelo znanih in pogosto uporabljenih vezij v elektroniki je simetrični multivibrator, ki je elektronska naprava, ki proizvaja (generira) nihanja v obliki, ki se približuje pravokotni.
Multivibrator je sestavljen na dveh tranzistorjih ali logičnih vezjih z dodatnimi elementi. V bistvu je to dvostopenjski ojačevalnik s pozitivnim povratnim vezjem (POC). To pomeni, da je izhod druge stopnje preko kondenzatorja povezan z vhodom prve stopnje. Posledično se ojačevalnik zaradi pozitivne povratne informacije spremeni v generator.
Da bi multivibrator začel ustvarjati impulze, je dovolj, da priključite napajalno napetost. Multivibratorji so lahko simetrično in asimetrična.
Slika prikazuje vezje simetričnega multivibratorja.
V simetričnem multivibratorju so vrednosti elementov vsakega od obeh krakov popolnoma enake: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Če pogledate oscilogram izhodnega signala simetričnega multivibratorja, je enostavno opaziti, da so pravokotni impulzi in premori med njimi časovno enaki. t utrip ( t in) = t premor ( t str). Upori v kolektorskih tokokrogih tranzistorjev ne vplivajo na parametre impulza, njihova vrednost pa je izbrana glede na vrsto uporabljenega tranzistorja.
Hitrost ponavljanja pulza takšnega multivibratorja se enostavno izračuna s preprosto formulo:
Kjer je f frekvenca v hertzih (Hz), C je kapacitivnost v mikrofaradih (µF) in R je upor v kiloohmih (kOhm). Na primer: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Nadomestimo ga v formulo, izvedemo dejanja in dobimo frekvenco v zvočnem območju približno enako 1000 Hz ali natančneje 897,4 Hz.
Sam po sebi je tak multivibrator nezanimiv, saj proizvaja eno nemodulirano "cviljenje", če pa elementi izberejo frekvenco 440 Hz in je to nota A prve oktave, potem bomo dobili miniaturno vilico z kitaro lahko na primer uglasite na pohodu. Edina stvar, ki jo morate storiti, je, da dodate eno samo tranzistorsko ojačevalno stopnjo in miniaturni zvočnik.
Naslednji parametri veljajo za glavne značilnosti impulznega signala:
Pogostost. Merska enota (Hz) Hertz. 1 Hz – en nihaj na sekundo. Frekvence, ki jih zazna človeško uho, so v območju od 20 Hz do 20 kHz.
Trajanje impulza. Meri se v delčkih sekunde: milje, mikro, nano, pico in tako naprej.
Amplituda. V obravnavanem multivibratorju nastavitev amplitude ni predvidena. Profesionalne naprave uporabljajo tako postopno kot gladko prilagajanje amplitude.
Faktor dolžnosti. Razmerje med obdobjem (T) in trajanjem impulza ( t). Če je dolžina impulza 0,5 obdobja, je delovni cikel dva.
Na podlagi zgornje formule je enostavno izračunati multivibrator za skoraj vsako frekvenco z izjemo visokih in ultravisokih frekvenc. Tam delujejo nekoliko drugačni fizikalni principi.
Da bi multivibrator proizvedel več diskretnih frekvenc, je dovolj, da namestite dvodelno stikalo in pet ali šest kondenzatorjev različnih kapacitet, naravno enakih v vsaki roki, in s stikalom izberite želeno frekvenco. Upori R2, R3 prav tako vplivajo na frekvenco in delovni cikel in jih je mogoče narediti spremenljive. Tukaj je še eno multivibratorsko vezje z nastavljivo preklopno frekvenco.
Zmanjšanje upornosti uporov R2 in R4 na manj kot določeno vrednost, odvisno od vrste uporabljenih tranzistorjev, lahko povzroči okvaro generacije in multivibrator ne bo deloval, zato lahko zaporedno z upori R2 in R4 priključite spremenljivi upor R3, s katerim lahko izberete preklopno frekvenco multivibratorja.
Praktične uporabe simetričnega multivibratorja so zelo obsežne. Impulzna računalniška tehnika, radijska merilna oprema v proizvodnji gospodinjskih aparatov. Veliko edinstvene medicinske opreme je zgrajeno na vezjih, ki temeljijo na istem multivibratorju.
Zaradi svoje izjemne enostavnosti in nizkih stroškov je multivibrator našel široko uporabo v otroških igračah. Tukaj je primer navadne LED utripalke.
Z vrednostmi elektrolitskih kondenzatorjev C1, C2 in uporov R2, R3, navedenih v diagramu, bo frekvenca impulza 2,5 Hz, kar pomeni, da bodo LED diode utripale približno dvakrat na sekundo. Uporabite lahko zgoraj predlagano vezje in vključite spremenljivi upor skupaj z upori R2, R3. Zahvaljujoč temu bo mogoče videti, kako se bo spremenila frekvenca bliskavice LED, ko se spremeni upornost spremenljivega upora. Namestite lahko kondenzatorje različnih nazivnih vrednosti in opazujte rezultat.
Ko sem bil še šolar, sem z multivibratorjem sestavil stikalo za girlando za božično drevo. Vse je uspelo, toda ko sem povezal girlande, jih je moja naprava začela preklapljati z zelo visoko frekvenco. Zaradi tega je TV v sosednji sobi začel kazati divje motnje, elektromagnetni rele v vezju pa je prasketal kot mitraljez. Bilo je hkrati veselo (deluje!) in malo strašljivo. Starši so bili precej prestrašeni.
Tako zoprna napaka s prepogostim menjavanjem mi ni dala miru. Preveril sem vezje in kondenzatorji so bili na nominalni vrednosti. Samo ene stvari nisem upošteval.
Elektrolitski kondenzatorji so bili zelo stari in izsušeni. Njihova zmogljivost je bila majhna in sploh ni ustrezala tistemu, kar je bilo označeno na njihovem telesu. Zaradi nizke kapacitivnosti je multivibrator deloval na višji frekvenci in prepogosto preklapljal girlande.
Takrat nisem imel instrumentov, ki bi lahko merili kapacitivnost kondenzatorjev. Da, in tester je uporabil kazalec in ne sodobnega digitalnega multimetra.
Zato, če vaš multivibrator proizvaja prekomerno frekvenco, najprej preverite elektrolitske kondenzatorje. Na srečo lahko zdaj za malo denarja kupite univerzalni tester radijskih komponent, ki lahko meri kapacitivnost kondenzatorja.
Multivibratorsko vezje, prikazano na sliki 1, je kaskadna povezava tranzistorskih ojačevalnikov, kjer je izhod prve stopnje povezan z vhodom druge stopnje preko vezja, ki vsebuje kondenzator, izhod druge stopnje pa je povezan z vhodom prve stopnje. skozi vezje, ki vsebuje kondenzator. Multivibratorski ojačevalniki so tranzistorska stikala, ki so lahko v dveh stanjih. Multivibratorsko vezje na sliki 1 se razlikuje od sprožilnega vezja, obravnavanega v članku "". Ker ima reaktivne elemente v povratnih tokokrogih, lahko vezje torej ustvarja nesinusna nihanja. Upornost uporov R1 in R4 najdete iz razmerij 1 in 2:
Kjer je I KBO = 0,5 μA največji povratni kolektorski tok tranzistorja KT315a,
Ikmax=0,1A je največji kolektorski tok tranzistorja KT315a, Up=3V je napajalna napetost. Izberimo R1=R4=100 Ohm. Kondenzatorja C1 in C2 izberemo glede na zahtevano frekvenco nihanja multivibratorja.
Slika 1 - Multivibrator na osnovi tranzistorjev KT315A
Napetost lahko razbremenite med točkama 2 in 3 ali med točkama 2 in 1. Spodnji grafi prikazujejo, kako približno se bo spremenila napetost med točkama 2 in 3 ter med točkama 2 in 1.
T - nihajna doba, t1 - časovna konstanta levega kraka multivibratorja, t2 - časovna konstanta desnega kraka multivibratorja se lahko izračunajo po formulah:
Nastavite lahko frekvenco in delovni cikel impulzov, ki jih generira multivibrator, tako da spremenite upor trimerskih uporov R2 in R3. Kondenzatorja C1 in C2 lahko zamenjate tudi s spremenljivimi (ali trimerskimi) kondenzatorji in s spreminjanjem njihove kapacitivnosti nastavite frekvenco in delovni cikel impulzov, ki jih ustvarja multivibrator, ta metoda je še bolj zaželena, tako da, če obstajajo trimer (ali boljše spremenljive) kondenzatorje, potem je bolje, da jih uporabite in namesto njih nastavite spremenljive upore R2 in R3 na konstantne. Spodnja fotografija prikazuje sestavljen multivibrator:
Za zagotovitev delovanja sestavljenega multivibratorja smo nanj priključili piezodinamični zvočnik (med točkama 2 in 3). Po napajanju vezja je piezo zvočnik začel prasketati. Spremembe upora nastavitvenih uporov so privedle do povečanja frekvence zvoka, ki ga oddaja piezodinamika, ali do njegovega zmanjšanja ali do dejstva, da je multivibrator prenehal ustvarjati.
Program za izračun frekvence, obdobja in časovnih konstant, delovnega cikla impulzov, vzetih iz multivibratorja:
Če program ne deluje, kopirajte njegovo html kodo v beležnico in jo shranite v html formatu.
Če uporabljate brskalnik Internet Explorer in ta blokira program, morate dovoliti blokirano vsebino.
js onemogočen
Drugi multivibratorji:
Tranzistorski multivibrator je generator pravokotnih valov. Spodaj na fotografiji je eden od oscilogramov simetričnega multivibratorja.
Simetrični multivibrator generira pravokotne impulze z delovnim ciklom dveh. Več o delovnem ciklu lahko preberete v članku generator frekvence. Za izmenično prižiganje LED diod bomo uporabili princip delovanja simetričnega multivibratorja.
Shema je sestavljena iz:
– dva KT315B (lahko s katero koli drugo črko)
– dva kondenzatorja z zmogljivostjo 10 mikrofaradov
– štiri, dva po 300 ohmov in dva po 27 kiloohmov
– dve kitajski 3-voltni LED
Tako izgleda naprava na mizi:
In tako deluje:
Če želite spremeniti trajanje utripanja LED, lahko spremenite vrednosti kondenzatorjev C1 in C2 ali uporov R2 in R3.
Obstajajo tudi druge vrste multivibratorjev. Več o njih lahko preberete. Opisuje tudi princip delovanja simetričnega multivibratorja.
Če ste preleni, da bi sestavili takšno napravo, lahko kupite že pripravljeno;-) Na Aliki sem celo našel že pripravljeno napravo. Lahko si ogledate to povezava.
Tukaj je videoposnetek, ki podrobno opisuje delovanje multivibratorja:
Multivibrator je morda najbolj priljubljena naprava med začetniki radijskimi amaterji. In pred kratkim sem moral enega sestaviti na zahtevo ene osebe. Čeprav me to ne zanima več, vseeno nisem bil len in sem izdelek sestavil v članek za začetnike. Dobro je, če en material vsebuje vse informacije za montažo. zelo preprosta in uporabna stvar, ki ne zahteva odpravljanja napak in vam omogoča vizualno preučevanje načel delovanja tranzistorjev, uporov, kondenzatorjev in LED. In tudi, če naprava ne deluje, se preizkusite kot regulator-debugger. Shema ni nova, zgrajena je po standardnem principu, dele pa lahko najdete kjerkoli. So zelo pogosti.
Shema
Kaj zdaj potrebujemo od radioelementov za montažo:
- 2 upora 1 kOhm
- 2 upora 33 kOhm
- 2 kondenzatorja 4,7 uF pri 16 voltih
- 2 tranzistorja KT315 s poljubnimi črkami
- 2 LED za 3-5 voltov
- 1 kronski napajalnik 9 voltov
Če ne najdete delov, ki jih potrebujete, ne skrbite. To vezje ni kritično za ocene. Dovolj je, da nastavite približne vrednosti, to ne bo vplivalo na delo kot celoto. Vpliva le na svetlost in frekvenco utripanja LED. Čas utripanja je neposredno odvisen od kapacitivnosti kondenzatorjev. Tranzistorje je mogoče namestiti v podobne n-p-n strukture nizke moči. Izdelujemo tiskano vezje. Velikost kosa tekstolita je 40 x 40 mm, lahko ga vzamete z rezervo.
Format datoteke za tiskanje. položi6 Prenesi. Da bi med namestitvijo naredil čim manj napak, sem na tekstolit uporabil položajne oznake. To pomaga preprečiti zmedo med sestavljanjem in doda lepoto celotnemu videzu. Tako izgleda dokončano tiskano vezje, jedkano in izvrtano:
Deli namestimo v skladu s shemo, to je zelo pomembno! Glavna stvar je, da ne zamenjate pinout tranzistorjev in LED. Spajkanju je treba nameniti tudi ustrezno pozornost.
Sprva morda ni tako eleganten kot industrijski, ni pa nujno, da je. Glavna stvar je zagotoviti dober stik radijskega elementa s tiskanim vodnikom. Da bi to naredili, moramo dele pred spajkanjem pokositriti. Ko so komponente nameščene in spajkane, vse ponovno preverimo in z alkoholom obrišemo kolofonijo s plošče. Končni izdelek bi moral izgledati nekako takole:
Če je bilo vse opravljeno pravilno, začne multivibrator ob vklopu električnega toka utripati. Barvo LED diod izberete sami. Zaradi jasnosti predlagam ogled videoposnetka.
Video z multivibratorjem
Trenutna poraba naših “utripajočih lučk” je le 7,3 mA. To omogoča, da se ta primerek napaja iz " krone"že dolgo časa. Na splošno je vse brez težav in informativno, in kar je najpomembneje, izjemno preprosto! Želim vam dobro in uspeh pri vaših prizadevanjih! Pripravil Daniil Goryachev ( Alex1).
Razpravljajte o članku SIMETRIČNI MULTIVIBRATOR ZA LED
V tem članku bomo govorili o multivibratorju, kako deluje, kako priključiti breme na multivibrator in o izračunu tranzistorskega simetričnega multivibratorja.
Multivibrator je preprost generator pravokotnih impulzov, ki deluje v načinu samooscilatorja. Za delovanje potrebujete samo napajanje iz baterije ali drugega vira energije. Razmislimo o najpreprostejšem simetričnem multivibratorju z uporabo tranzistorjev. Njegov diagram je prikazan na sliki. Multivibrator je lahko bolj zapleten, odvisno od potrebnih opravljenih funkcij, vendar so vsi elementi, predstavljeni na sliki, obvezni, brez njih multivibrator ne bo deloval.
Delovanje simetričnega multivibratorja temelji na procesih polnjenja in praznjenja kondenzatorjev, ki skupaj z upori tvorijo RC vezja.
O tem, kako delujejo vezja RC, sem že pisal v svojem članku Kondenzator, ki ga lahko preberete na moji spletni strani. Na internetu, če najdete gradivo o simetričnem multivibratorju, je predstavljeno na kratko in nerazumljivo. Ta okoliščina začetnikom radijskim amaterjem ne omogoča, da bi karkoli razumeli, ampak le pomaga izkušenim inženirjem elektronike, da si nekaj zapomnijo. Na zahtevo enega od obiskovalcev mojega spletnega mesta sem se odločil odpraviti to vrzel.
Kako deluje multivibrator?
V začetnem trenutku napajanja sta kondenzatorja C1 in C2 izpraznjena, zato je njun tokovni upor majhen. Nizek upor kondenzatorjev vodi do "hitrega" odpiranja tranzistorjev zaradi toka toka:
— VT2 vzdolž poti (prikazano rdeče): „+ napajanje > upor R1 > nizka upornost izpraznjenega C1 > spoj baza-emiter VT2 > — napajanje”;
— VT1 vzdolž poti (prikazano modro): »+ napajanje > upor R4 > nizek upor izpraznjenega C2 > spoj baza-emiter VT1 > — napajanje.«
To je "nestabilen" način delovanja multivibratorja. Traja zelo kratek čas, ki ga določa le hitrost tranzistorjev. In ni dveh tranzistorjev, ki bi bili popolnoma enaki po parametrih. Kateri koli tranzistor se odpre hitreje, bo ostal odprt - "zmagovalec". Predpostavimo, da se v našem diagramu izkaže, da je VT2. Nato bo zaradi nizkega upora izpraznjenega kondenzatorja C2 in nizkega upora spoja kolektor-emiter VT2 osnova tranzistorja VT1 kratkostično povezana z oddajnikom VT1. Posledično se bo tranzistor VT1 prisiljen zapreti - "postati poražen".
Ker je tranzistor VT1 zaprt, pride do "hitrega" polnjenja kondenzatorja C1 vzdolž poti: "+ napajalnik > upor R1 > nizek upor izpraznjenega C1 > spoj baza-emiter VT2 > — napajalnik." Ta naboj se pojavi skoraj do napetosti napajalnika.
Istočasno se kondenzator C2 napolni s tokom obratne polarnosti vzdolž poti: "+ vir energije> upor R3> nizek upor izpraznjenega C2> spoj kolektor-emiter VT2> — vir energije." Trajanje polnjenja je določeno z ocenama R3 in C2. Določajo čas, ko je VT1 v zaprtem stanju.
Ko se kondenzator C2 napolni do napetosti, ki je približno enaka napetosti 0,7-1,0 voltov, se bo njegov upor povečal in tranzistor VT1 se bo odprl z napetostjo, ki se uporablja vzdolž poti: "+ napajalnik> upor R3> stičišče baza-emiter VT1> - napajanje." V tem primeru bo napetost napolnjenega kondenzatorja C1 preko odprtega spoja kolektor-emiter VT1 uporabljena na spoju emiter-baza tranzistorja VT2 z obratno polarnostjo. Posledično se bo VT2 zaprl in tok, ki je prej šel skozi odprto stičišče kolektor-emiter VT2, bo tekel skozi tokokrog: "+ napajalnik> upor R4> nizek upor C2> stičišče baza-emiter VT1> — napajanje. ” To vezje bo hitro napolnilo kondenzator C2. Od tega trenutka se začne način samoproizvodnje "steady-state".
Delovanje simetričnega multivibratorja v "steady-state" načinu generiranja
Začne se prvi pol cikla delovanja (nihanja) multivibratorja.
Ko je tranzistor VT1 odprt in VT2 zaprt, kot sem pravkar napisal, se kondenzator C2 hitro napolni (od napetosti 0,7 do 1,0 voltov ene polarnosti do napetosti vira energije nasprotne polarnosti) vzdolž vezja : “+ napajalnik > upor R4 > nizek upor C2 > spoj baza-emiter VT1 > - napajalnik.” Poleg tega se kondenzator C1 počasi ponovno polni (od napetosti vira ene polarnosti do napetosti 0,7...1,0 V nasprotne polarnosti) vzdolž vezja: "+ vir energije > upor R2 > desna plošča C1 > leva plošča C1 > kolektorsko-emiterski spoj tranzistorja VT1 > - - vir energije.”
Ko zaradi ponovnega polnjenja C1 napetost na dnu VT2 doseže vrednost +0,6 voltov glede na oddajnik VT2, se bo tranzistor odprl. Zato bo napetost napolnjenega kondenzatorja C2 preko odprtega spoja kolektor-emiter VT2 uporabljena na spoju emiter-baza tranzistorja VT1 z obratno polarnostjo. VT1 se bo zaprl.
Začne se drugi pol cikel delovanja (nihanje) multivibratorja.
Ko je tranzistor VT2 odprt in VT1 zaprt, se kondenzator C1 hitro napolni (iz napetosti 0,7 ... 1,0 voltov ene polarnosti na napetost vira napajanja nasprotne polarnosti) vzdolž vezja: "+ napajanje > upor R1 > nizek upor C1 > bazni oddajnik VT2 > - napajalnik.” Poleg tega se kondenzator C2 počasi ponovno polni (od napetosti vira energije ene polarnosti do napetosti 0,7...1,0 voltov nasprotne polarnosti) vzdolž tokokroga: "desna plošča C2 > spoj kolektor-emiter tranzistor VT2 > - napajanje > + napajanje vira > upor R3 > leva plošča C2". Ko napetost na dnu VT1 doseže +0,6 voltov glede na oddajnik VT1, se bo tranzistor odprl. Zato bo napetost napolnjenega kondenzatorja C1 preko odprtega spoja kolektor-emiter VT1 uporabljena na spoju emiter-baza tranzistorja VT2 z obratno polarnostjo. VT2 se bo zaprl. Na tej točki se drugi polovični cikel nihanja multivibratorja konča in prvi polovični cikel se začne znova.
Postopek se ponavlja, dokler multivibratorja ne izklopimo iz vira napajanja.
Metode za priključitev tovora na simetrični multivibrator
Pravokotni impulzi se odstranijo iz dveh točk simetričnega multivibratorja– tranzistorski kolektorji. Ko je na enem kolektorju "visok" potencial, je na drugem kolektorju "nizek" potencial (odsoten je) in obratno - ko je na enem izhodu "nizek" potencial, potem obstaja »visok« potencial na drugi strani. To je jasno prikazano na spodnjem časovnem grafu.
Obremenitev multivibratorja mora biti priključena vzporedno z enim od kolektorskih uporov, nikakor pa vzporedno s tranzistorskim spojem kolektor-emiter. Tranzistorja ne morete zaobiti z obremenitvijo. Če ta pogoj ni izpolnjen, se bo najmanj trajanje impulzov spremenilo, največ pa multivibrator ne bo deloval. Spodnja slika prikazuje, kako pravilno priključiti breme in kako tega ne storiti.
Da obremenitev ne vpliva na sam multivibrator, mora imeti zadosten vhodni upor. V ta namen se običajno uporabljajo stopnje vmesnega tranzistorja.
Primer kaže priključitev dinamične glave z nizko impedanco na multivibrator. Dodatni upor poveča vhodni upor vmesne stopnje in s tem odpravi vpliv vmesne stopnje na tranzistor multivibratorja. Njegova vrednost ne sme biti manjša od 10-kratne vrednosti kolektorskega upora. Priključitev dveh tranzistorjev v vezje "kompozitni tranzistor" znatno poveča izhodni tok. V tem primeru je pravilno povezati bazno-emitersko vezje vmesne stopnje vzporedno s kolektorskim uporom multivibratorja in ne vzporedno s kolektorsko-emiterskim spojem tranzistorja multivibratorja.
Za priključitev visokoimpedančne dinamične glave na multivibrator stopnja medpomnilnika ni potrebna. Glava je priključena namesto enega od kolektorskih uporov. Edini pogoj, ki mora biti izpolnjen je, da tok, ki teče skozi dinamično glavo, ne sme preseči največjega kolektorskega toka tranzistorja.
Če želite na multivibrator priključiti navadne LED diode– ustvariti »utripajočo luč«, potem za to niso potrebne vmesne kaskade. Lahko jih povežemo zaporedno s kolektorskimi upori. To je posledica dejstva, da je tok LED majhen in padec napetosti na njem med delovanjem ni večji od enega volta. Zato nimajo nobenega vpliva na delovanje multivibratorja. Res je, da to ne velja za super svetle LED diode, pri katerih je delovni tok višji in je lahko padec napetosti od 3,5 do 10 voltov. Toda v tem primeru obstaja izhod - povečajte napajalno napetost in uporabite tranzistorje z visoko močjo, ki zagotavljajo zadosten kolektorski tok.
Upoštevajte, da so oksidni (elektrolitski) kondenzatorji s pozitivnimi polji povezani s kolektorji tranzistorjev. To je posledica dejstva, da se na osnovi bipolarnih tranzistorjev napetost ne dvigne nad 0,7 voltov glede na oddajnik, v našem primeru pa so oddajniki minus napajanja. Toda na kolektorjih tranzistorjev se napetost spremeni skoraj od nič do napetosti vira energije. Oksidni kondenzatorji ne morejo opravljati svoje funkcije, če so povezani z obratno polarnostjo. Seveda, če uporabljate tranzistorje drugačne strukture (ne N-P-N, ampak strukture P-N-P), potem morate poleg spremembe polarnosti vira napajanja obrniti LED s katodami "navzgor v vezju" in kondenzatorje s plusi na bazah tranzistorjev.
Ugotovimo zdaj Kateri parametri elementov multivibratorja določajo izhodne tokove in frekvenco generiranja multivibratorja?
Na kaj vplivajo vrednosti kolektorskih uporov? V nekaterih povprečnih internetnih člankih sem videl, da vrednosti kolektorskih uporov ne vplivajo bistveno na frekvenco multivibratorja. Vse to je popolna neumnost! Če je multivibrator pravilno izračunan, odstopanje vrednosti teh uporov za več kot petkrat od izračunane vrednosti ne bo spremenilo frekvence multivibratorja. Glavna stvar je, da je njihov upor manjši od osnovnega upora, saj kolektorski upori zagotavljajo hitro polnjenje kondenzatorjev. Po drugi strani pa so vrednosti kolektorskih uporov glavne za izračun porabe energije iz vira energije, katerih vrednost ne sme presegati moči tranzistorjev. Če pogledate, če so pravilno povezani, niti nimajo neposrednega vpliva na izhodno moč multivibratorja. Toda trajanje med preklopi (frekvenca multivibratorja) je določeno s "počasnim" polnjenjem kondenzatorjev. Čas polnjenja je določen z nazivnimi vrednostmi RC tokokrogov - baznih uporov in kondenzatorjev (R2C1 in R3C2).
Multivibrator, čeprav se imenuje simetričen, se to nanaša samo na vezje njegove konstrukcije in lahko proizvaja tako simetrične kot asimetrične izhodne impulze po trajanju. Trajanje impulza (visoka raven) na kolektorju VT1 je določeno z ocenama R3 in C2, trajanje impulza (visoka raven) na kolektorju VT2 pa je določeno z ocenama R2 in C1.
Trajanje polnjenja kondenzatorjev se določi s preprosto formulo, kjer Tau– trajanje impulza v sekundah, R– upornost upora v Ohmih, Z– kapacitivnost kondenzatorja v Faradih:
Torej, če še niste pozabili, kaj je bilo v tem članku napisano nekaj odstavkov prej:
Če obstaja enakost R2=R3 in C1=C2, na izhodih multivibratorja bo "meander" - pravokotni impulzi s trajanjem, ki je enako premorom med impulzi, ki jih vidite na sliki.
Celotna nihajna doba multivibratorja je T enak vsoti trajanja impulza in premora:
Frekvenca nihanja F(Hz), povezanih z obdobjem T(sek) skozi razmerje:
Praviloma, če obstajajo izračuni radijskih vezij na internetu, so skromni. Zato Izračunajmo elemente simetričnega multivibratorja na primeru .
Kot vse tranzistorske stopnje je treba izračun opraviti od konca - izhoda. In na izhodu imamo vmesno stopnjo, potem so kolektorski upori. Kolektorski upori R1 in R4 opravljajo funkcijo obremenitve tranzistorjev. Kolektorski upori nimajo vpliva na frekvenco generiranja. Izračunani so na podlagi parametrov izbranih tranzistorjev. Tako najprej izračunamo kolektorske upore, nato osnovne upore, nato kondenzatorje in nato še pufersko stopnjo.
Postopek in primer izračuna tranzistorskega simetričnega multivibratorja
Začetni podatki:
Napajalna napetost Ui.p. = 12 V.
Zahtevana frekvenca multivibratorja F = 0,2 Hz (T = 5 sekund), trajanje impulza pa je enako 1 (ena sekunda.
Kot obremenitev se uporablja avtomobilska žarnica z žarilno nitko. 12 voltov, 15 vatov.
Kot ste uganili, bomo izračunali "utripajočo luč", ki bo utripala vsakih pet sekund, trajanje sijaja pa bo 1 sekunda.
Izbira tranzistorjev za multivibrator. Na primer, v sovjetskih časih imamo najpogostejše tranzistorje KT315G.
Za njih: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.
Tranzistorji za vmesno stopnjo so izbrani glede na obremenitveni tok.
Da diagrama ne bi upodobil dvakrat, sem že podpisal vrednosti elementov na diagramu. Njihov izračun je podan v nadaljevanju Sklepa.
rešitev:
1. Najprej morate razumeti, da je delovanje tranzistorja pri visokih tokovih v preklopnem načinu varnejše za sam tranzistor kot delovanje v ojačevalnem načinu. Zato ni treba izračunati moči za prehodno stanje v trenutkih prehoda izmeničnega signala skozi delovno točko "B" statičnega načina tranzistorja - prehod iz odprtega stanja v zaprto stanje in nazaj . Za impulzna vezja, zgrajena na bipolarnih tranzistorjih, se moč običajno izračuna za tranzistorje v odprtem stanju.
Najprej določimo največjo disipacijo moči tranzistorjev, ki naj bo za 20 odstotkov manjša (faktor 0,8) od največje moči tranzistorja, ki je navedena v priročniku. Toda zakaj moramo multivibrator pognati v tog okvir visokih tokov? In tudi s povečano močjo bo poraba energije iz vira energije velika, koristi pa bo malo. Torej, ko smo določili največjo disipacijo moči tranzistorjev, jo bomo zmanjšali za 3-krat. Nadaljnje zmanjšanje disipacije moči je nezaželeno, ker je delovanje multivibratorja na osnovi bipolarnih tranzistorjev v načinu nizkega toka "nestabilen" pojav. Če se vir energije ne uporablja samo za multivibrator ali če ni povsem stabilen, bo frekvenca multivibratorja tudi "lebdela".
Določimo največjo disipacijo moči: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Določimo nazivno disipirano moč: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40 mW
2. Določite kolektorski tok v odprtem stanju: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40 mW / 12 V = 3,3 mA
Vzemimo ga kot največji kolektorski tok.
3. Poiščimo vrednost upora in moči obremenitve kolektorja: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3,3mA = 3,6 kOhm
Iz obstoječega nazivnega območja izberemo upore, ki so čim bližje 3,6 kOhm. Nazivna serija uporov ima nazivno vrednost 3,6 kOhm, zato najprej izračunamo vrednost kolektorskih uporov R1 in R4 multivibratorja: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Moč kolektorskih uporov R1 in R4 je enaka nazivni moči disipacije tranzistorjev Pras.nom. = 40 mW. Uporabljamo upore z močjo, ki presega navedeno Pras.nom. - tip MLT-0.125.
4. Preidimo na izračun osnovnih uporov R2 in R3. Njihova ocena je določena na podlagi ojačanja tranzistorjev h21. Hkrati mora biti za zanesljivo delovanje multivibratorja vrednost upora v območju: 5-krat večja od upornosti kolektorskih uporov in manjša od produkta Rк * h21.V našem primeru Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm in Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Tako so lahko vrednosti upora Rb (R2 in R3) v območju 18 ... 180 kOhm. Najprej izberemo povprečno vrednost = 100 kOhm. Vendar ni dokončno, saj moramo zagotoviti zahtevano frekvenco multivibratorja, in kot sem že napisal, je frekvenca multivibratorja neposredno odvisna od osnovnih uporov R2 in R3, pa tudi od kapacitivnosti kondenzatorjev.
5. Izračunajte kapacitivnosti kondenzatorjev C1 in C2 in po potrebi ponovno izračunajte vrednosti R2 in R3.
Vrednosti kapacitivnosti kondenzatorja C1 in upora upora R2 določajo trajanje izhodnega impulza na kolektorju VT2. Med tem impulzom naj bi zasvetila naša žarnica. In v stanju je bilo trajanje impulza nastavljeno na 1 sekundo.
Določimo kapacitivnost kondenzatorja: C1 = 1 s / 100 kOhm = 10 µF
Kondenzator s kapaciteto 10 μF je vključen v nazivno območje, tako da nam ustreza.
Vrednosti kapacitivnosti kondenzatorja C2 in upora upora R3 določajo trajanje izhodnega impulza na kolektorju VT1. Med tem impulzom je na kolektorju VT2 "pavza" in naša žarnica ne bi smela zasvetiti. In v pogoju je bilo določeno celotno obdobje 5 sekund s trajanjem impulza 1 sekunde. Zato je trajanje premora 5 sekund – 1 sekunda = 4 sekunde.
Po preoblikovanju formule trajanja polnjenja smo Določimo kapacitivnost kondenzatorja: C2 = 4 s / 100 kOhm = 40 µF
Kondenzator s kapaciteto 40 μF ni vključen v nazivno območje, zato nam ne ustreza, zato bomo vzeli kondenzator s kapaciteto 47 μF, ki mu je čim bližje. Toda kot razumete, se bo spremenil tudi čas "pavze". Da do tega ne bi prišlo, smo Preračunajmo upornost upora R3 glede na trajanje premora in kapacitivnost kondenzatorja C2: R3 = 4 sekunde / 47 µF = 85 kOhm
Glede na nominalno serijo je najbližja vrednost upora upora 82 kOhm.
Tako smo dobili vrednosti elementov multivibratorja:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Izračunajte vrednost upora R5 vmesne stopnje.
Da bi odpravili vpliv na multivibrator, je upor dodatnega omejevalnega upora R5 izbran vsaj 2-krat večji od upora kolektorskega upora R4 (in v nekaterih primerih več). Njegov upor, skupaj z uporom stičišč emiter-baza VT3 in VT4, v tem primeru ne bo vplival na parametre multivibratorja.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Glede na nominalno serijo je najbližji upor 7,5 kOhm.
Z vrednostjo upora R5 = 7,5 kOhm bo krmilni tok vmesne stopnje enak:
Icontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1,2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA
Poleg tega, kot sem že napisal, stopnja obremenitve kolektorja tranzistorjev multivibratorja ne vpliva na njegovo frekvenco, tako da če nimate takega upora, ga lahko zamenjate z drugo "tesno" oceno (5 ... 9 kOhm ). Bolje je, če je to v smeri zmanjševanja, da ne pride do padca krmilnega toka v vmesni stopnji. Vendar ne pozabite, da je dodatni upor dodatna obremenitev za tranzistor VT2 multivibratorja, tako da se tok, ki teče skozi ta upor, poveča tok kolektorskega upora R4 in je obremenitev za tranzistor VT2: Total = Ik + Icontrol. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA
Skupna obremenitev kolektorja tranzistorja VT2 je v mejah normale. Če presega največji kolektorski tok, določen v referenčni knjigi in pomnožen s faktorjem 0,8, povečajte upor R4, dokler se obremenitveni tok dovolj ne zmanjša, ali uporabite močnejši tranzistor.
7. Žarnici moramo zagotoviti tok In = Рн / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A
Toda krmilni tok vmesne stopnje je 1,44 mA. Tok multivibratorja je treba povečati za vrednost, ki je enaka razmerju:
V / Icontrol = 1,25 A / 0,00144 A = 870-krat.
Kako narediti? Za znatno povečanje izhodnega toka uporabite tranzistorske kaskade, zgrajene po vezju "kompozitni tranzistor". Prvi tranzistor je običajno nizke moči (uporabljali bomo KT361G), ima največji dobiček, drugi pa mora zagotoviti zadosten obremenitveni tok (vzemimo nič manj pogost KT814B). Nato se njihovi prenosni koeficienti h21 pomnožijo. Torej, za tranzistor KT361G h21>50 in za tranzistor KT814B h21=40. In skupni koeficient prenosa teh tranzistorjev, povezanih v skladu s vezjem "kompozitni tranzistor": h21 = 50 * 40 = 2000. Ta številka je večja od 870, tako da so ti tranzistorji povsem dovolj za krmiljenje žarnice.
No, to je vse!
