Popis tranzistorového multivibrátoru. Jak funguje multivibrační obvod?
Dobrý den, drazí přátelé a všichni čtenáři mého blogu. Dnešní příspěvek bude o jednoduché věci zajímavé zařízení. Dnes se podíváme, prostudujeme a sestavíme LED blikač, jehož základem je jednoduchý obdélníkový generátor pulsů – multivibrátor.
Když navštívím svůj blog, vždy chci udělat něco speciálního, něco, co učiní web nezapomenutelným. Představuji vám tedy novou „tajnou stránku“ na blogu.
Tato stránka nyní nese název „To je zajímavé“.
Pravděpodobně se ptáte: "Jak to najdu?" A je to velmi jednoduché!
Možná jste si všimli, že na blogu je jakýsi oprýskaný koutek s nápisem “Hurry here”.
Navíc, jakmile najedete kurzorem myši na tento nápis, roh se začne ještě více odlupovat a odhalí nápis - odkaz „To je zajímavé“.
Vede na tajnou stránku, kde na vás čeká malé, ale milé překvapení - mnou připravený dárek. Navíc v budoucnu bude tato stránka obsahovat užitečné materiály, amatérský rádiový software a něco jiného - to mě ještě nenapadlo. Takže se pravidelně dívejte za roh - pro případ, že jsem tam něco schoval.
Dobře, trochu jsem se rozptýlil, teď pokračujme...
Obecně existuje mnoho multivibračních obvodů, ale nejpopulárnější a diskutovaný je astabilní symetrický multivibrátorový obvod. Obvykle je takto zobrazována.
Například tento multivibrátorový blikač jsem připájel asi před rokem z vyřazených dílů a jak je vidět, bliká. Bliká i přes nemotornou instalaci provedenou na prkénku.
Toto schéma je funkční a nenáročné. Musíte se jen rozhodnout, jak to funguje?
Princip činnosti multivibrátoru
Pokud tento obvod sestavíme na prkénko a změříme multimetrem napětí mezi emitorem a kolektorem, co uvidíme? Uvidíme, že napětí na tranzistoru buď stoupne téměř na napětí zdroje, pak klesne na nulu. To naznačuje, že tranzistory v tomto obvodu pracují ve spínacím režimu. Podotýkám, že když je jeden tranzistor otevřený, druhý je nutně zavřený.
Tranzistory se spínají následovně.
Když je jeden tranzistor otevřený, řekněme VT1, kondenzátor C1 se vybije. Kondenzátor C2 se naopak tiše nabíjí základním proudem přes R4.
Během procesu vybíjení kondenzátor C1 udržuje bázi tranzistoru VT2 pod záporným napětím - uzamkne ji. Dalším vybíjením se kondenzátor C1 vynuluje a pak se nabíjí v opačném směru.
Nyní se napětí na základně VT2 zvyšuje, čímž se kondenzátor C2 po nabití vybije. Tranzistor VT1 se ukáže být uzamčen záporným napětím na základně.
A celé toto pandemonium pokračuje nepřetržitě, dokud není vypnuto napájení.
Multivibrátor ve svém provedení
Když už jsem jednou vyrobil multivibrátorový blikač na prkénku, chtěl jsem ho trochu vylepšit - udělat normální plošný spoj pro multivibrátor a zároveň udělat šátek pro LED indikaci. Vyvinul jsem je v programu Eagle CAD, který není o moc složitější než Sprintlayout, ale má striktní vazbu na schéma.
Multivibrátorová deska s plošnými spoji vlevo. Elektrické schéma vpravo.
PCB. Elektrické schéma.
Výkresy deska s plošnými spoji používáním laserová tiskárna Vytiskl jsem to na fotopapír. Poté, zcela v souladu s lidovou tradicí, šátky vyleptal. V důsledku toho jsme po připájení dílů dostali takové šátky. 
Abych byl upřímný, po kompletní instalaci a připojení napájení se objevila malá chyba. Znaménko plus vyrobené z LED neblikalo. Hořelo to jednoduše a rovnoměrně, jako by žádný multivibrátor vůbec nebyl.
Musel jsem být pěkně nervózní. Výměna čtyřbodového ukazatele za dvě LED situaci napravila, ale jakmile bylo vše vráceno na své místo, blikající světlo neblikalo.
Ukázalo se, že dvě LED ramena byla spojena propojkou, když jsem šátek pocínoval, trochu jsem to přehnal s pájkou. V důsledku toho se „závěsy“ LED rozsvěcovaly synchronně, nikoli v intervalech. No nic, pár pohybů páječkou situaci napravilo.
Výsledek toho, co se stalo, jsem zachytil na videu:
Podle mého názoru to nedopadlo špatně. 🙂 Mimochodem, zanechávám odkazy na schémata a nástěnky - užijte si je pro své zdraví.
Deska a obvod multivibrátoru.
Deska a obvod indikátoru "Plus".
Obecně je použití multivibrátorů různorodé. Jsou vhodné nejen pro jednoduché LED blikače. Po hraní s hodnotami rezistorů a kondenzátorů můžete vysílat signály do reproduktoru zvukový kmitočet. Všude tam, kde je potřeba jednoduchý pulzní generátor, se multivibrátor rozhodně hodí.
Zdá se, že jsem řekl vše, co jsem plánoval. Pokud vám něco uniklo, napište do komentářů - doplním, co je potřeba, a co není potřeba, opravím. Vždy mě potěší komentáře!
Nové články píšu spontánně a ne podle harmonogramu, a proto navrhuji přihlásit se k odběru aktualizací emailem nebo emailem. Nové články pak přijdou přímo k vám poštovní schránka
nebo rovnou do RSS čtečky.
To je z mé strany vše. Přeji vám všem úspěch a dobrou jarní náladu!
S pozdravem Vladimír Vasiliev.
Vážení přátelé, můžete se také přihlásit k odběru aktualizací stránek a dostávat nové materiály a dárky přímo do vaší schránky. Chcete-li to provést, stačí vyplnit formulář níže.
Multivibrátor je nejjednodušší pulzní generátor, který pracuje v režimu vlastní oscilace, to znamená, že když je na obvod přivedeno napětí, začne generovat pulzy.
Nejjednodušší schéma je znázorněno na obrázku níže:
multivibrátorový obvod s tranzistory Kapacity kondenzátorů C1, C2 jsou navíc vždy voleny pokud možno shodné a jmenovitá hodnota základních odporů R2, R3 by měla být vyšší než kolektorové. To je důležitá podmínka prořádný provoz
MV
Jak funguje multivibrátor na bázi tranzistoru Takže: když se zapne napájení, začnou se nabíjet kondenzátory C1 a C2?
První kondenzátor v řetězci R1-C1-přechod BE druhého tělesa.
Druhá kapacita se bude nabíjet přes obvod R4 - C2 - přechod BE prvního tranzistoru - pouzdro.
Protože na tranzistorech je proud báze, téměř se otevřou. Protože ale neexistují dva stejné tranzistory, jeden z nich se otevře o něco dříve než jeho kolega.
Předpokládejme, že náš první tranzistor se otevře dříve. Když se otevře, vybije kapacitu C1. Navíc se vybije v obrácené polaritě a uzavře druhý tranzistor. První z nich je však v otevřeném stavu pouze po dobu, než se kondenzátor C2 nabije na úroveň napájecího napětí. Na konci procesu nabíjení C2, Q1 je uzamčen.
Ale tou dobou je C1 téměř vybitý. To znamená, že jím bude protékat proud, který otevře druhý tranzistor, který vybije kondenzátor C2 a zůstane otevřený, dokud nedojde k dobití prvního kondenzátoru. A tak dále od cyklu k cyklu, dokud nevypneme napájení z okruhu.
Jak je snadno vidět, doba sepnutí je zde určena jmenovitou kapacitou kondenzátorů. Mimochodem, určitým faktorem zde přispívá i odpor základních odporů R1, R3.
Ale odpor R2 je poměrně velký a C1 se nestihne nabít na úroveň zdroje energie, ale když je Q1 uzamčen, vybije se přes základní řetězec Q2, což mu pomůže rychleji se otevřít. Stejný odpor také prodlužuje dobu nabíjení prvního kondenzátoru C1. Ale kolektorové odpory R1, R4 jsou zátěží a nemají velký vliv na frekvenci generování impulsů.
Jako praktický úvod navrhuji sestavit, ve stejném článku je diskutován i návrh se třemi tranzistory.
multivibrátorový obvod využívající tranzistory v provedení novoroční blikačky
Podívejme se na příklad činnosti asymetrického multivibrátoru pomocí dvou tranzistorů na jednoduchém obvodu. domácí amatérské rádio vydávat zvuk poskakující kovové koule. Obvod funguje následovně: s vybíjením kapacity C1 se objem úderů zmenšuje. Celková doba trvání zvuku závisí na hodnotě C1 a kondenzátor C2 nastavuje dobu trvání pauz. Tranzistory mohou být absolutně jakéhokoli typu p-n-p.
Existují dva typy domácích mikro multivibrátorů - samooscilační (GG) a pohotovostní (AG).
Samooscilující generují periodickou sekvenci obdélníkových pulzů. Jejich doba trvání a doba opakování je určena parametry vnější prvky odpory a kapacity nebo úroveň řídicího napětí.
Jsou to například domácí mikroobvody samooscilujících MV 530GG1, K531GG1, KM555GG2 více podrobné informace najdete je a mnoho dalších například v Yakubovsky S.V. Digitální a analogové integrované obvody nebo IO a jejich zahraniční analogy. Adresář ve 12 svazcích upravil Nefedov
U čekajících MV je doba trvání generovaného pulzu také nastavena charakteristikami připojených rádiových komponent a perioda opakování pulzu je nastavena periodou opakování spouštěcích pulzů přicházejících na samostatný vstup.
Příklady: K155AG1 obsahuje jeden pohotovostní multivibrátor, který generuje jednotlivé obdélníkové impulsy s dobrou stabilitou trvání; 133AG3, K155AG3, 533AG3, KM555AG3, KR1533AG3 obsahuje dva pohotovostní MV, které generují jednotlivé obdélníkové napěťové impulsy s dobrou stabilitou; 533AG4, KM555AG4 dva čekající MV, které tvoří jeden obdélníkový napěťový impuls.
Velmi často v radioamatérské praxi raději nepoužívají specializované mikroobvody, ale sestavují je pomocí logických prvků.
Nejjednodušší multivibrátorový obvod využívající hradla NAND je znázorněn na obrázku níže. Má dva stavy: v jednom stavu je DD1.1 uzamčen a DD1.2 otevřen, ve druhém je vše naopak.
Pokud je například DD1.1 zavřený, DD1.2 otevřený, pak se kapacita C2 nabíjí výstupním proudem DD1.1 procházejícím odporem R2. Napětí na vstupu DD1.2 je kladné. Udržuje DD1.2 otevřený. Jak se kondenzátor C2 nabíjí, nabíjecí proud klesá a napětí na R2 klesá. V okamžiku dosažení prahové úrovně se DD1.2 začne uzavírat a jeho výstupní potenciál se zvyšuje. Zvýšení tohoto napětí se přenese přes C1 na výstup DD1.1, ten se otevře a rozvine se zpětný proces, který končí úplným uzamčením DD1.2 a odblokováním DD1.1 - přechodem zařízení do druhého nestabilního stavu . Nyní bude C1 nabíjen přes R1 a výstupní odpor součástky mikroobvodu DD1.2 a C2 přes DD1.1. Pozorujeme tedy typický samooscilační proces.
Další z jednoduché obvody, který lze sestavit pomocí logických prvků, je obdélníkový pulzní generátor. Navíc bude takový generátor pracovat v režimu samogenerování, podobně jako tranzistorový. Obrázek níže ukazuje generátor postavený na jedné logické digitální domácí mikrosestavě K155LA3
multivibrátorový obvod na K155LA3
Praktickou ukázku takové implementace naleznete na stránce elektroniky v návrhu vyvolávacího zařízení.
Je uvažován praktický příklad realizace provozu čekacího MV na spoušti v návrhu optického spínače osvětlení pomocí IR paprsků.
Tato lekce bude věnována poměrně důležitému a oblíbenému tématu: multivibrátorům a jejich aplikacím. Kdybych se jen pokusil vypsat, kde a jak se používají samooscilační symetrické a asymetrické multivibrátory, chtělo by to slušný počet stran knihy. Snad neexistuje odvětví radiotechniky, elektroniky, automatizace, pulzní nebo výpočetní techniky, kde by se takové generátory nepoužívaly. Tato lekce poskytne teoretické informace o těchto zařízeních a na závěr uvedu několik příkladů jejich praktického využití ve vztahu k vaší kreativitě.
Samooscilační multivibrátor
Multivibrátory jsou elektronická zařízení, která generují elektrické oscilace, které mají téměř obdélníkový tvar. Spektrum kmitů generovaných multivibrátorem obsahuje mnoho harmonických - také elektrické kmity, ale násobky kmitů základní frekvence, což se odráží v jeho názvu: „multi-many“, „vibration-vibration“.
Uvažujme obvod znázorněný na (obr. 1,a). poznáváte? Ano, jedná se o obvod dvoustupňového tranzistorového zesilovače 3H s výstupem do sluchátek. Co se stane, když je výstup takového zesilovače připojen k jeho vstupu, jak je znázorněno čárkovanou čarou ve schématu? Vzniká mezi nimi kladná zpětná vazba a zesilovač se samovybudí a stane se generátorem kmitů audio frekvence a v telefonech uslyšíme nízkotónový zvuk v přijímačích a zesilovačích, ale u automaticky pracujících zařízení se obrací být užitečný.
Nyní se podívejte na (obr. 1,b). Na něm vidíte schéma stejného pokrytého zesilovače pozitivní zpětná vazba , jako na (obr. 1, a), pouze jeho obrys je mírně změněn. Přesně tak se obvykle kreslí obvody samooscilujících, tedy samobuzecích multivibrátorů. Zkušenost je možná nejlepší metodou, jak pochopit podstatu činnosti konkrétního elektronického zařízení. Přesvědčili jste se o tom více než jednou. A nyní, abych lépe porozuměl fungování tohoto univerzálního zařízení - automatického stroje, navrhuji s ním provést experiment. Schematický diagram samooscilačního multivibrátoru se všemi údaji o jeho rezistorech a kondenzátorech můžete vidět na (obr. 2, a). Upevněte jej na prkénko. Tranzistory musí být nízkofrekvenční (MP39 - MP42), protože vysokofrekvenční tranzistory mají velmi nízké průrazné napětí přechodu emitoru. Elektrolytické kondenzátory C1 a C2 - typ K50 - 6, K50 - 3 nebo jejich importované analogy pro jmenovité napětí 10 - 12 V. Odpory rezistorů se mohou lišit od odporů uvedených v diagramu až o 50%. Je pouze důležité, aby hodnoty zatěžovacích odporů Rl, R4 a základních odporů R2, R3 byly co nejpodobnější. Pro napájení použijte baterii Krona nebo napájecí zdroj. Připojte miliampérmetr (PA) ke kolektorovému obvodu kteréhokoli z tranzistorů pro proud 10 - 15 mA a připojte vysokoodporový DC voltmetr (PU) k části emitor-kolektor stejného tranzistoru pro napětí až na 10 V. Po kontrole instalace a zvláště pečlivě polarity elektrolytických spínacích kondenzátorů připojte k multivibrátoru zdroj. Co ukazují měřicí přístroje? Miliampérmetr - prudce se zvyšuje na 8 - 10 mA a pak také prudce klesá téměř na nulu, proud kolektorového obvodu tranzistoru. Voltmetr naopak buď klesá téměř na nulu nebo se zvyšuje na napětí zdroje energie, kolektorové napětí. Co tato měření ukazují? Skutečnost, že tranzistor tohoto ramene multivibrátoru pracuje ve spínacím režimu. Nejvyšší kolektorový proud a zároveň nejnižší napětí na kolektoru odpovídá otevřenému stavu a nejnižší proud a nejvyšší kolektorové napětí odpovídá zavřenému stavu tranzistoru. Tranzistor druhého ramene multivibrátoru funguje úplně stejně, ale jak se říká, s fázovým posunem 180° : Když je jeden z tranzistorů otevřený, druhý je zavřený. Je snadné to ověřit připojením stejného miliampérmetru ke kolektorovému obvodu tranzistoru druhého ramene multivibrátoru; šipky měřicích přístrojů se budou střídavě odchylovat od značek nulové stupnice. Nyní pomocí hodin se vteřinovou ručičkou spočítejte, kolikrát za minutu se tranzistory přepnou z otevřeného do uzavřeného stavu. Asi 15 - 20 krát Toto je počet elektrických oscilací generovaných multivibrátorem za minutu. Doba jednoho kmitu je tedy 3 - 4 s. Zatímco budete pokračovat ve sledování miliampérmetrové ručičky, pokuste se tyto výkyvy znázornit graficky. Na vodorovnou osu pořadnic vyneste v určitém měřítku časové intervaly, kdy je tranzistor v otevřeném a uzavřeném stavu, a na svislou osu kolektorový proud odpovídající těmto stavům. Získáte přibližně stejný graf, jako je znázorněn na obr. 2, b.
To znamená, že to můžeme předpokládat Multivibrátor generuje pravoúhlé elektrické oscilace. V signálu multivibrátoru, bez ohledu na to, ze kterého výstupu je odebírán, je možné rozlišit proudové impulsy a pauzy mezi nimi. Časový interval od okamžiku výskytu jednoho proudového (nebo napěťového) pulzu do okamžiku výskytu dalšího pulzu stejné polarity se obvykle nazývá perioda opakování pulzu T a doba mezi pulzy s pauzou Tn - Multivibrátory generující impulsy, jejichž trvání Tn se rovná pauzám mezi nimi, se nazývají symetrické . Zkušený multivibrátor, který jste sestavili, tedy je symetrický. Vyměňte kondenzátory C1 a C2 za jiné kondenzátory s kapacitou 10 - 15 µF. Multivibrátor zůstal symetrický, ale frekvence oscilací, které vytvářel, se zvýšila 3-4krát - na 60-80 za minutu nebo, což je stejné, na přibližně 1 Hz. Šipky měřicích přístrojů sotva stihnou sledovat změny proudů a napětí v tranzistorových obvodech. A pokud jsou kondenzátory C1 a C2 nahrazeny papírovými kapacitami 0,01 - 0,05 μF? Jak se nyní budou chovat šipky měřicích přístrojů? Poté, co se odchýlili od nulových značek na stupnici, stojí na místě. Možná byla narušena generace? Žádný! Jde jen o to, že frekvence oscilací multivibrátoru se zvýšila na několik set hertzů. Jedná se o vibrace v audiofrekvenčním rozsahu, které DC zařízení již nemohou detekovat. Lze je detekovat pomocí frekvenčního měřiče nebo sluchátek připojených přes kondenzátor o kapacitě 0,01 - 0,05 μF k některému z výstupů multivibrátoru nebo jejich přímým připojením ke kolektorovému obvodu některého z tranzistorů místo zatěžovacího odporu. Na telefonech uslyšíte nízký zvuk. Jaký je princip fungování multivibrátoru? Vraťme se ke schématu na obr. 2, a. V okamžiku zapnutí napájení se tranzistory obou ramen multivibrátoru otevřou, protože na jejich báze jsou přes odpovídající odpory R2 a R3 aplikována záporná předpětí. Současně se začnou nabíjet vazební kondenzátory: C1 - přes emitorový přechod tranzistoru V2 a rezistoru R1; C2 - přes emitorový přechod tranzistoru V1 a rezistoru R4. Tyto obvody pro nabíjení kondenzátorů, které jsou děliči napětí zdroje energie, vytvářejí na bázích tranzistorů (vzhledem k emitorům) stále záporná napětí, která mají tendenci tranzistory stále více otevírat. Zapnutí tranzistoru způsobí snížení záporného napětí na jeho kolektoru, což způsobí snížení záporného napětí na bázi druhého tranzistoru a jeho vypnutí. K tomuto procesu dochází v obou tranzistorech najednou, ale sepne se pouze jeden z nich, na základě čehož dochází k vyššímu kladnému napětí např. v důsledku rozdílu součinitelů proudového přenosu h21e jmenovitých hodnot rezistorů a kondenzátorů. Druhý tranzistor zůstává otevřený. Ale tyto stavy tranzistorů jsou nestabilní, protože elektrické procesy v jejich obvodech pokračují. Předpokládejme, že nějakou dobu po zapnutí napájení se tranzistor V2 ukázal jako uzavřený a tranzistor V1 otevřený. Od tohoto okamžiku se kondenzátor C1 začne vybíjet přes otevřený tranzistor V1, jehož odpor sekce emitor-kolektor je v tuto chvíli nízký, a rezistor R2. Jak se kondenzátor C1 vybíjí, kladné napětí na bázi uzavřeného tranzistoru V2 klesá. Jakmile je kondenzátor zcela vybitý a napětí na bázi tranzistoru V2 se přiblíží nule, objeví se v kolektorovém obvodu tohoto nyní otevřeného tranzistoru proud, který působí přes kondenzátor C2 na bázi tranzistoru V1 a snižuje záporný pól. napětí na něm. V důsledku toho se proud protékající tranzistorem V1 začíná snižovat a tranzistorem V2 naopak roste. To způsobí vypnutí tranzistoru V1 a otevření tranzistoru V2. Nyní se kondenzátor C2 začne vybíjet, ale přes otevřený tranzistor V2 a rezistor R3, což nakonec vede k otevření prvního a uzavření druhého tranzistoru atd. Tranzistory neustále interagují, což způsobuje, že multivibrátor generuje elektrické oscilace. Kmitočet kmitů multivibrátoru závisí jak na kapacitě vazebních kondenzátorů, kterou jste již zkontrolovali, tak na odporu bázových rezistorů, což si můžete ověřit právě teď. Zkuste např. vyměnit základní odpory R2 a R3 za odpory s vysokým odporem. Frekvence oscilací multivibrátoru se sníží. Naopak, pokud je jejich odpor nižší, frekvence kmitů se zvýší. Další experiment: odpojte horní (podle schématu) svorky rezistorů R2 a R3 od záporného vodiče zdroje energie, spojte je dohromady a mezi nimi a záporným vodičem zapněte proměnný rezistor s odporem 30 - 50 kOhm jako reostat. Otáčením osy proměnného rezistoru můžete měnit frekvenci kmitání multivibrátorů v poměrně širokém rozsahu. Přibližnou frekvenci kmitání symetrického multivibrátoru lze vypočítat pomocí následujícího zjednodušeného vzorce: F = 700/(RC), kde f je frekvence v hertzech, R je odpor základních rezistorů v kiloohmech, C je kapacita vazebních kondenzátorů v mikrofaradech. Pomocí tohoto zjednodušeného vzorce spočítejte, jaké frekvenční oscilace váš multivibrátor generoval. Vraťme se k počátečním údajům rezistorů a kondenzátorů experimentálního multivibrátoru (podle schématu na obr. 2, a). Nahraďte kondenzátor C2 kondenzátorem o kapacitě 2 - 3 μF, zapojte miliampérmetr do kolektorového obvodu tranzistoru V2, sledujte jeho šipku a graficky znázorněte kolísání proudu generovaného multivibrátorem. Nyní se proud v kolektorovém obvodu tranzistoru V2 bude objevovat v kratších pulzech než dříve (obr. 2, c). Doba trvání Th pulsů bude přibližně stejně krát kratší než pauzy mezi Th pulsy, protože kapacita kondenzátoru C2 poklesla ve srovnání s jeho předchozí kapacitou. Nyní připojte stejný (nebo podobný) miliampérmetr ke kolektorovému obvodu tranzistoru V1. Co ukazuje měřící přístroj? Také proudové impulsy, ale jejich trvání je mnohem delší než pauzy mezi nimi (obr. 2, d). Co se stalo? Snížením kapacity kondenzátoru C2 jste narušili symetrii ramen multivibrátoru - stala se asymetrické . Tím se staly vibrace jím generované asymetrické : v kolektorovém obvodu tranzistoru V1 se proud objevuje v relativně dlouhých impulsech, v kolektorovém obvodu tranzistoru V2 - v krátkých. Krátké napěťové impulsy lze odstranit z výstupu 1 takového multivibrátoru a dlouhé napěťové impulsy lze odstranit z výstupu 2. Dočasně vyměňte kondenzátory C1 a C2. Nyní budou krátké napěťové impulsy na výstupu 1 a dlouhé na výstupu 2. Spočítejte (na hodinách vteřinovou ručičkou), kolik elektrických impulsů za minutu generuje tato verze multivibrátoru. Asi 80. Zvyšte kapacitu kondenzátoru C1 tím, že k němu paralelně připojíte druhý elektrolytický kondenzátor o kapacitě 20 - 30 μF. Frekvence opakování pulzu se sníží. Co když se naopak kapacita tohoto kondenzátoru sníží? Frekvence opakování pulsu by se měla zvýšit. Existuje však další způsob, jak regulovat opakovací frekvenci pulsů - změnou odporu rezistoru R2: se snížením odporu tohoto rezistoru (ale ne méně než 3 - 5 kOhm, jinak bude tranzistor V2 stále otevřený a samooscilační proces bude narušen), frekvence opakování pulsu by se měla zvýšit a se zvýšením jejího odporu se naopak snížit. Ověřte si to empiricky – je to pravda? Vyberte rezistor takové hodnoty, aby počet pulzů za minutu byl přesně 60. Ručička miliampérmetru bude kmitat s frekvencí 1 Hz. Multivibrátor se v tomto případě stane jako elektronický hodinový mechanismus, který počítá sekundy.
Čekací multivibrátor
Takový multivibrátor generuje proudové (nebo napěťové) impulsy, když jsou na jeho vstup přiváděny spouštěcí signály z jiného zdroje, například ze samooscilačního multivibrátoru. Chcete-li změnit samokmitající multivibrátor, se kterým jste již v této lekci experimentovali (podle schématu na obr. 2a), na čekající multivibrátor, musíte provést následující: vyjmout kondenzátor C2 a místo něj připojit rezistor mezi kolektorem tranzistoru V2 a bází tranzistoru V1 (na obr. 3 - R3) s odporem 10 - 15 kOhm; mezi bázi tranzistoru V1 a uzemněný vodič zapojte sériově zapojený prvek 332 (G1 nebo jiný zdroj konstantního napětí) a rezistor s odporem 4,7 - 5,1 kOhm (R5), ale tak, aby kladný pól prvku je připojen k základně (přes R5); K základnímu obvodu tranzistoru V1 připojíme kondenzátor (na obr. 3 - C2) o kapacitě 1 - 5 tisíc pF, jehož druhý výstup bude fungovat jako kontakt pro vstupní řídicí signál. Výchozí stav tranzistor V1 takového multivibrátoru je uzavřen, tranzistor V2 je otevřený. Zkontrolujte - je to pravda? Napětí na kolektoru uzavřeného tranzistoru by se mělo blížit napětí zdroje a na kolektoru otevřeného tranzistoru by nemělo překročit 0,2 - 0,3 V. Poté zapněte miliampérmetr s proudem 10 - 15 mA do kolektorového obvodu tranzistoru V1 a podle jeho šipky zapojte mezi kontakt Uin a uzemněný vodič doslova na okamžik jeden nebo dva sériově zapojené prvky 332 (ve schématu GB1) nebo baterii 3336L. Jen si to nepleťte: záporný pól tohoto externího elektrického signálu musí být připojen ke kontaktu Uin. V tomto případě by se ručička miliampérmetru měla okamžitě odchýlit na hodnotu nejvyššího proudu v kolektorovém obvodu tranzistoru, na chvíli zamrznout a poté se vrátit do původní polohy, aby čekala na další signál. Opakujte tento experiment několikrát. S každým signálem bude miliampérmetr ukazovat, že kolektorový proud tranzistoru V1 se okamžitě zvýší na 8 - 10 mA a po nějaké době také okamžitě klesne téměř na nulu. Jedná se o jednotlivé proudové impulsy generované multivibrátorem. A pokud necháte baterii GB1 připojenou ke svorce Uin déle. Stane se to samé jako v předchozích experimentech – na výstupu multivibrátoru se objeví pouze jeden pulz.
A ještě jeden experiment: dotkněte se základního terminálu tranzistoru V1 nějakým kovovým předmětem, který vezmete do ruky. Možná v tomto případě bude fungovat čekající multivibrátor - z elektrostatického náboje vašeho těla. Opakujte stejné experimenty, ale připojte miliampérmetr ke kolektorovému obvodu tranzistoru V2. Při přivedení řídicího signálu by se kolektorový proud tohoto tranzistoru měl prudce snížit téměř na nulu a poté stejně prudce vzrůst na hodnotu proudu otevřeného tranzistoru. Toto je také proudový impuls, ale se zápornou polaritou. Jaký je princip fungování vyčkávacího multivibrátoru? V takovém multivibrátoru není spojení mezi kolektorem tranzistoru V2 a bází tranzistoru V1 kapacitní, jako u samokmitajícího, ale odporové - přes rezistor R3. Záporné předpětí, které jej otevírá, je přivedeno na bázi tranzistoru V2 přes odpor R2. Tranzistor V1 je spolehlivě uzavřen kladným napětím prvku G1 na jeho bázi. Tento stav tranzistorů je velmi stabilní. V tomto stavu mohou zůstat po libovolnou dobu. Ale na bázi tranzistoru V1 se objevil napěťový impuls záporné polarity. Od tohoto okamžiku přecházejí tranzistory do nestabilního stavu. Pod vlivem vstupního signálu se tranzistor V1 otevírá a měnící se napětí na jeho kolektoru přes kondenzátor C1 uzavírá tranzistor V2. Tranzistory zůstávají v tomto stavu až do vybití kondenzátoru C1 (přes rezistor R2 a otevřený tranzistor V1, jehož odpor je v tuto chvíli nízký). Jakmile se kondenzátor vybije, tranzistor V2 se okamžitě otevře a tranzistor V1 se uzavře. Od tohoto okamžiku je multivibrátor opět v původním, stabilním pohotovostním režimu. Tedy, čekající multivibrátor má jeden stabilní a jeden nestabilní stav . Během nestabilního stavu generuje jeden čtvercový puls proudu (napětí), jehož doba trvání závisí na kapacitě kondenzátoru C1. Čím větší je kapacita tohoto kondenzátoru, tím delší je trvání impulsu. Takže například s kapacitou kondenzátoru 50 µF generuje multivibrátor proudový impuls trvající asi 1,5 s a s kondenzátorem s kapacitou 150 µF - třikrát více. Prostřednictvím přídavných kondenzátorů lze odstranit kladné napěťové impulsy z výstupu 1 a záporné impulsy z výstupu 2. Je možné multivibrátor uvést z pohotovostního režimu pouze se záporným napěťovým impulsem přivedeným na bázi tranzistoru V1? Ne, nejen to. To lze také provést aplikací napěťového impulsu s kladnou polaritou, ale na bázi tranzistoru V2. Stačí tedy experimentálně ověřit, jak kapacita kondenzátoru C1 ovlivňuje dobu trvání impulsů a schopnost ovládat pohotovostní multivibrátor kladnými napěťovými impulsy. Jak můžete prakticky používat pohotovostní multivibrátor? Jinak. Například převést sinusové napětí na obdélníkové napěťové (nebo proudové) impulsy stejné frekvence nebo zapnout na nějakou dobu jiné zařízení přivedením krátkodobého elektrického signálu na vstup čekajícího multivibrátoru. Jak jinak? Přemýšlejte!
Multivibrátor v generátorech a elektronických spínačích
Elektronické volání. Pro bytový zvonek lze použít multivibrátor, který nahrazuje běžný elektrický. Lze jej sestavit podle schématu na (obr. 4). Tranzistory V1 a V2 pracují v symetrickém multivibrátoru generujícím oscilace s frekvencí asi 1000 Hz a tranzistor V3 pracuje pro tyto oscilace ve výkonovém zesilovači. Zesílené vibrace převádí dynamická hlava B1 na zvukové vibrace. Pokud k hovoru použijete účastnický reproduktor, připojíte-li primární vinutí jeho přechodového transformátoru ke kolektorovému obvodu tranzistoru V3, v jeho skříni se vejde veškerá zvonková elektronika namontovaná na desce. Tam bude umístěna i baterie.
Elektronický zvonek lze instalovat na chodbu připojením dvěma vodiči k tlačítku S1. Po stisknutí tlačítka se v dynamické hlavě objeví zvuk. Protože je zařízení napájeno pouze během vyzváněcích signálů, dvě sériově zapojené baterie 3336L nebo „Krona“ vydrží několik měsíců vyzvánění. Nastavte požadovaný zvukový tón výměnou kondenzátorů C1 a C2 za kondenzátory jiných kapacit. Multivibrátor sestavený podle stejného obvodu lze použít ke studiu a trénování poslechu telegrafní abecedy - Morseovy abecedy. V tomto případě stačí vyměnit tlačítko za telegrafní klíč.
Elektronický spínač. Toto zařízení, jehož schéma je na (obr. 5), lze použít ke spínání dvou vánočních girland napájených ze sítě střídavého proudu. Samotný elektronický spínač lze napájet ze dvou sériově zapojených baterií 3336L, nebo z usměrňovače, který by na výstupu poskytoval konstantní napětí 9 - 12 V.
Spínací obvod je velmi podobný obvodu elektronického zvonku. Ale kapacity kondenzátorů C1 a C2 spínače jsou mnohonásobně větší než kapacity podobných zvonkových kondenzátorů. Spínací multivibrátor, ve kterém pracují tranzistory V1 a V2, generuje kmity o frekvenci asi 0,4 Hz a zátěží jeho výkonového zesilovače (tranzistoru V3) je vinutí elektromagnetického relé K1. Relé má jeden pár kontaktních desek, které slouží ke spínání. Vhodné je např. relé RES-10 (pas RS4.524.302) nebo jiné elektromagnetické relé, které spolehlivě pracuje od napětí 6 - 8 V při proudu 20 - 50 mA. Když je napájení zapnuto, tranzistory V1 a V2 multivibrátoru se střídavě otevírají a zavírají a generují obdélníkové signály. Když je tranzistor V2 zapnutý, záporné napájecí napětí je přivedeno přes rezistor R4 a tento tranzistor na bázi tranzistoru V3, čímž se dostává do saturace. V tomto případě se odpor části emitor-kolektor tranzistoru V3 sníží na několik ohmů a téměř celé napětí zdroje energie je přivedeno na vinutí relé K1 - relé se spustí a svými kontakty spojí jednu z girland do sítě. Když je tranzistor V2 sepnutý, obvod napájení báze tranzistoru V3 je přerušen a vinutím relé neprotéká žádný proud. V tomto okamžiku relé uvolní kotvu a její kontakty, přepnutí, připojí druhou girlandu vánočního stromku k síti. Pokud chcete změnit dobu sepnutí girland, pak vyměňte kondenzátory C1 a C2 za kondenzátory jiných kapacit. Data rezistorů R2 a R3 ponechte stejná, jinak dojde k narušení pracovního režimu tranzistorů DC. Výkonový zesilovač podobný zesilovači na tranzistoru V3 může být také zařazen do emitorového obvodu tranzistoru V1 multivibrátoru. V tomto případě elektromagnetická relé (včetně podomácku vyrobených) nemusí mít spínací skupiny kontaktů, ale normálně otevřené nebo normálně uzavřené. Kontakty relé jednoho z ramen multivibrátoru budou periodicky zavírat a otevírat silový obvod jednoho girlandy a kontakty relé druhého ramene multivibrátoru budou periodicky otevírat napájecí obvod druhého girlandy. Elektronický spínač lze namontovat na desku z getinaxu nebo jiného izolačního materiálu a spolu s baterií umístit do překližkové krabice. Během provozu spínač spotřebovává proud ne více než 30 mA, takže energie dvou baterií 3336L nebo Krona je dostačující na celé novoroční svátky. Podobný spínač lze použít i pro jiné účely. Například pro nasvícení masek a atrakcí. Představte si figurku hrdiny pohádky „Kocour v botách“ vyříznutou z překližky a namalovanou. Za průhlednými oky jsou žárovky z baterky, spínané elektronickým spínačem a na samotné postavě je tlačítko. Jakmile stisknete tlačítko, kočka na vás okamžitě začne mrkat. Nedá se pomocí vypínače elektrifikovat některé modely, např. model majáku? V tomto případě můžete do kolektorového obvodu tranzistoru výkonového zesilovače místo elektromagnetického relé zařadit žárovku malé velikosti, navrženou pro malý proud vlákna, která bude napodobovat záblesky majáku. Pokud je takový spínač doplněn o páčkový spínač, pomocí kterého lze v kolektorovém obvodu výstupního tranzistoru střídavě zapínat dvě takové žárovky, pak se může stát ukazatelem směru vašeho jízdního kola.
Metronom- jedná se o druh hodin, které vám umožňují počítat stejné časové úseky pomocí zvukových signálů s přesností na zlomky sekundy. Taková zařízení se používají například k rozvoji smyslu pro takt při výuce hudební gramotnosti, při prvním nácviku přenosu signálů pomocí telegrafní abecedy. Schéma jednoho z těchto zařízení můžete vidět na (obr. 6).
Toto je také multivibrátor, ale asymetrický. Tento multivibrátor využívá tranzistory různých struktur: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). To umožnilo snížit celkový počet dílů multivibrátoru. Princip jeho fungování zůstává stejný - generování nastává díky pozitivnímu zpětná vazba mezi výstupem a vstupem dvoustupňového zesilovače 3CH; komunikace probíhá pomocí elektrolytického kondenzátoru C1. Zátěž multivibrátoru je malá dynamická hlava B1 s kmitací cívkou s odporem 4 - 10 Ohm, například 0,1GD - 6, 1GD - 8 (nebo telefonní kapsle), která vytváří zvuky podobné cvakání při krátkodobé proudové impulsy. Frekvenci opakování pulzů lze nastavit proměnným rezistorem R1 od přibližně 20 do 300 pulzů za minutu. Rezistor R2 omezuje proud báze prvního tranzistoru, když je jezdec rezistoru R1 v nejnižší (podle obvodu) poloze, odpovídající nejvyšší frekvenci generovaných kmitů. Metronom může být napájen jednou 3336L baterií nebo třemi 332 články zapojenými do série. Proud, který odebírá z baterie, nepřesahuje 10 mA. Variabilní rezistor R1 musí mít stupnici kalibrovanou podle mechanického metronomu. Pomocí něj můžete jednoduchým otočením knoflíku odporu nastavit požadovanou frekvenci zvukových signálů metronomu.
Praktická práce
Jak praktická práce, Doporučuji vám shromáždit multivibrační obvody uvedené na obrázcích lekce, které vám pomohou pochopit princip fungování multivibrátoru. Dále navrhuji sestavit velmi zajímavý a užitečný „Electronic Nightingale Simulator“ založený na multivibrátorech, které lze použít jako domovní zvonek. Obvod je velmi jednoduchý, spolehlivý a funguje okamžitě, pokud nedojde k chybám při instalaci a použití provozuschopných rádiových prvků. Jako domovní zvonek ho používám 18 let, dodnes. Není těžké uhodnout, že jsem to sbíral, když jsem byl, stejně jako vy, radioamatér začátečník.
LED diody jsou instalovány na desce multivibrátoru
LED blikač - symetrický multivibrátor Použití symetrického multivibrátorového obvodu je velmi široké. Prvky multivibrátorových obvodů lze nalézt v výpočetní technika, rádiová měřicí a lékařská zařízení.
Sadu dílů pro sestavení LED blikačů lze zakoupit na následujícím odkazu http://ali.pub/2bk9qh . Pokud si chcete vážně procvičit pájení jednoduchých konstrukcí, Master doporučuje zakoupit sadu 9 sad, což výrazně ušetří vaše náklady na dopravu. Zde je odkaz na nákup http://ali.pub/2bkb42 . Mistr posbíral všechny sady a začali pracovat. Úspěch a růst dovedností v pájení.
V tomto článku představujeme několik zařízení založených na jednom obvodu - asymetrický multivibrátor využívající tranzistory různé vodivosti.
Použití tento diagram„jako bezkontaktní zařízení“ můžete sestavit zařízení s blikajícím světlem z elektrické žárovky (viz obr. 1) a použít jej k různým účelům např. namontovat na jízdní kolo k napájení směrového světla nebo do a model majáku, signální světlo, na modelu auta nebo lodi jako blikající světlo.
Zátěž asymetrického multivibrátoru sestaveného na tranzistorech T1, T2 je žárovka L1. Opakovací kmitočet impulsů je určen hodnotou kapacity kondenzátoru C1 a rezistorů R1, R2. Rezistor R1 omezuje maximální frekvenci záblesků a rezistor R2 lze použít k plynulé změně jejich frekvence. Musíte začít pracovat od maximální frekvence, která odpovídá horní poloze jezdce odporu R2 ve schématu.
Upozorňuji, že přístroj je napájen baterií 3336L, která v zátěži produkuje 3,5 V a žárovka L1 se používá na napětí pouze 2,5 V. Vyhoří? Žádný! Doba jeho svitu je velmi krátká a vlákno nemá čas se přehřát. Pokud mají tranzistory vysoký zisk, můžete místo žárovky 2,5 V x 0,068 A použít žárovku 3,5 V x 0,16 A Tranzistory jako MP35-MP38 jsou vhodné pro tranzistor T1 a tranzistory jako MP39-MP42. vhodné pro T2.
Pokud do stejného obvodu nainstalujete místo žárovky reproduktor, získáte další zařízení – elektronický metronom. Používá se ve výuce hudby, pro udržení času při fyzikálních experimentech a ve fotografickém tisku.
Pokud mírně změníte obvod - snížíte kapacitu kondenzátoru C1 a zavedete odpor R3, zvýší se doba trvání impulsu generátoru. Zvuk se zesílí (obr. 2).
Toto zařízení může sloužit jako bytový zvonek, zvukový signál model nebo dětské šlapací autíčko. (Ve druhém případě je třeba zvýšit napětí na 9 V.) A dá se použít i pro výuku morseovky. Teprve potom je třeba místo tlačítka Kn1 nainstalovat telegrafní klíč. Zvukový tón se volí kondenzátorem C1 a rezistorem R2. Čím větší R3, tím hlasitější zvuk generátor Pokud je však jeho hodnota větší než jeden kiloohm, pak k oscilacím v generátoru nemusí dojít.
Generátor používá stejné tranzistory jako v předchozím zapojení a jako reproduktor jsou použita sluchátka nebo hlava s odporem cívky 5 až 65 Ohmů.
Asymetrický multivibrátor využívající tranzistory s různou vodivostí má zajímavou vlastnost: při provozu jsou oba tranzistory současně buď otevřené, nebo uzamčené. Proud spotřebovaný vypnutými tranzistory je velmi malý. To umožňuje vytvářet cenově výhodné indikátory změn neelektrických veličin, jako jsou indikátory vlhkosti. Schématický diagram takový indikátor je znázorněn na obrázku 3.
Jak je vidět ze schématu, generátor je neustále připojen ke zdroji energie, ale nefunguje, protože oba tranzistory jsou zablokovány. Snižuje spotřebu proudu a odpor R4. Do zdířek G1, G2 se připojuje čidlo vlhkosti - dva tenké pocínované dráty o délce 1,5 cm Jsou přišity k látce ve vzdálenosti 3-5 mm od sebe. Když je mokrý, padá. Tranzistory se otevřou, generátor začne pracovat Pro snížení hlasitosti je potřeba snížit napájecí napětí nebo hodnotu rezistoru R3. Tento indikátor vlhkosti lze použít při péči o novorozence.
Pokud okruh trochu rozšíříte, indikátor vlhkosti bude vydávat světlo současně se zvukovým signálem - žárovka L1 začne svítit. V tomto případě, jak je patrné ze schématu (obr. 4), jsou v generátoru instalovány dva asymetrické multivibrátory na tranzistorech různé vodivosti. Jeden je osazen na tranzistorech T1, T2 a je řízen čidlem vlhkosti připojeným do patic G1, G2. Zátěž tohoto multivibrátoru je lampa L1. Napětí z kolektoru T2 řídí činnost druhého multivibrátoru, sestaveného na tranzistorech T3, T4. Funguje jako generátor audio frekvence a na jeho výstupu je zapnutý reproduktor Gr1. Pokud není potřeba vydávat zvukový signál, lze druhý multivibrátor vypnout.
Tranzistory, lampa a reproduktor použité v tomto indikátoru vlhkosti jsou stejné jako u předchozích zařízení.
Zajímavá zařízení lze postavit pomocí závislosti frekvence asymetrického multivibrátoru na tranzistorech různé vodivosti na proudu báze tranzistoru T1. Například generátor, který simuluje zvuk sirény. Takové zařízení lze nainstalovat na model sanitky, hasičského vozu nebo záchranného člunu.
Schéma zařízení je znázorněno na obrázku 5.
Ve výchozí poloze je tlačítko Kn1 otevřené. Tranzistory jsou uzamčeny. Generátor nefunguje. Když je tlačítko zavřené, kondenzátor C2 se nabíjí přes odpor R4. Tranzistory se otevřou a multivibrátor začne pracovat. Jak se kondenzátor C2 nabíjí, proud báze tranzistoru T1 se zvyšuje a frekvence multivibrátoru se zvyšuje. Po otevření tlačítka se vše opakuje v opačném pořadí. Zvuk sirény je simulován periodickým zavíráním a otevíráním tlačítka. Rychlost stoupání a klesání zvuku je volena odporem R4 a kondenzátorem C2. Tón sirény se nastavuje rezistorem R3 a hlasitost zvuku volbou rezistoru R5. Tranzistory a reproduktor jsou vybrány stejně jako u předchozích zařízení.
Vzhledem k tomu, že tento multivibrátor používá tranzistory různých vodivostí, můžete jej použít jako zařízení pro testování tranzistorů výměnou. Schematický diagram takového zařízení je znázorněn na obrázku 6. Jako základ je vzat obvod generátoru zvuku, ale se stejným úspěchem lze použít generátor světelných impulsů.
Nejprve zavřením tlačítka Kn1 zkontrolujte činnost zařízení. Podle typu vodivosti připojte testovaný tranzistor do patic G1 - G3 nebo G4-G6. V tomto případě použijte přepínač P1 nebo P2. Pokud je v reproduktoru při stisknutí tlačítka zvuk, pak tranzistor funguje.
Jako spínače P1 a P2 lze použít pákové spínače se dvěma spínacími kontakty. Obrázek ukazuje přepínače v poloze "Control". Zařízení je napájeno baterií 3336L.
