Мултивибратор на транзистори с регулируем работен цикъл. Мултивибратор: подробно на прост език. Принципът на работа на мултивибратора

Работата на мултивибраторната верига

Симетричен мултивибратор на транзистори

Схематично мултивибраторът се състоиот две усилвателни стъпала с общ емитер, изходното напрежение на всяко от които се подава на входа на другото. Когато веригата е свързана към източник на захранване Ek, и двата транзистора преминават колекторни точки - техните работни точки са в активната област, тъй като към базите се прилага отрицателно отклонение чрез резистори RB1 и RB2. Това състояние на веригата обаче е нестабилно. Поради наличието на положителна обратна връзка във веригата условието?Ku>1 е изпълнено и двустъпалният усилвател се самовъзбужда. Започва процесът на регенерация - бързо нарастване на тока на единия транзистор и намаляване на тока на другия транзистор. Нека токът IK1 на транзистора VT1 леко се увеличи в резултат на всяка случайна промяна в напреженията на базите или колекторите. Това ще увеличи спада на напрежението на резистора RK1 и колекторът на транзистора VT1 ще получи увеличение на положителния потенциал. Тъй като напрежението на кондензатора SB1 не може да се промени незабавно, това увеличение се прилага към основата на транзистора VT2, блокирайки го. В същото време колекторният ток IK2 намалява, напрежението на колектора на транзистора VT2 става по-отрицателно и, преминавайки през кондензатора SB2 към основата на транзистора VT1, го отваря още повече, увеличавайки тока IK1. Този процес протича като лавина и завършва с факта, че транзисторът VT1 влиза в режим на насищане, а транзисторът VT2 влиза в режим на прекъсване. Веригата навлиза в едно от своите временно стабилни равновесни състояния. В този случай отвореното състояние на транзистора VT1 се осигурява от отклонение от източника на захранване Ek през резистора RB1, а заключеното състояние на транзистора VT2 се осигурява от положително напрежение в кондензатора SB1 (Ucm = UB2> 0 ), който е свързан през отворения транзистор VT1 към междината база-емитер на транзистора VT2.

1. Два транзистора от типа KT315.
2. Два електролитни кондензатора за 16V, 10-200 микрофарада (колкото по-малък е капацитетът, толкова повече мигат).
3. 4 резистора с номинална стойност: 100-500 ома 2 броя (ако зададете 100 ома, тогава веригата ще работи дори от 2.5v), 10 kOhm 2 броя. Всички резистори са 0,125 вата.
4. Два неярки светодиода (всеки цвят, различен от бял).

Печатна платка във формат Lay6. Да започнем производството. себе си печатна електронна платкаизглежда така:

Запояваме два транзистора, не бъркайте колектора и основата на транзистора - това е често срещана грешка.

Запояваме кондензатори 10-200 микрофарада. Обърнете внимание, че 10-волтовите кондензатори са силно нежелателни за тази верига, ако доставяте 12 волта. Не забравяйте, че електролитните кондензатори имат полярност!

Мултивибраторът е почти готов. Остава да запоявате светодиодите и входните проводници. Снимка на готовото устройство изглежда така:

И за да ви стане ясно всичко, видео за работата на обикновен мултивибратор:

На практика мултивибраторите се използват като генератори на импулси, честотни делители, формировачи на импулси, превключватели за близост и т.н. електронни играчки, средства за автоматизация, компютърна и измервателна техника, в релета за време и главни устройства. беше с теб Сварете- :D . (материалът е изготвен по заявка Демян" а)

Обсъдете статията МУЛТИВИБРАТОР

Радиосхеми за начинаещи радиолюбители

В тази статия представяме няколко устройства, базирани на една верига - асиметричен мултивибратор, базиран на транзистори с различна проводимост.

мигач

Използвайки тази схемаможете да сглобите устройство с мигаща крушка (вижте фиг. 1) и да го използвате за различни цели. Например, монтирайте на велосипед за захранване на мигач или в модел на фар, сигнална светлина, на автомобил или модел на кораб като мигаща светлина.

Натоварването на асиметричен мултивибратор, сглобен на транзистори T1, T2, е електрическа крушка L1. Честотата на повторение на импулса се определя от стойността на капацитета на кондензатора C1 и резисторите R1, R2. Резистор R1 ограничава максималната честота на мигане, а резистор R2 може плавно да променя тяхната честота. Необходимо е да започнете работа от максималната честота, която съответства на горната позиция на двигателя на резистора R2 според диаграмата.

Моля, обърнете внимание, че устройството се захранва от батерия 3336L, която дава 3,5 V при натоварване, а крушката L1 се използва само за напрежение от 2,5 V. Ще изгори ли? Не! Продължителността на светенето му е много кратка и нишката няма време да прегрее. Ако транзисторите имат голямо усилване, тогава вместо 2,5 V x 0,068 A електрическа крушка можете да използвате електрическа крушка 3,5 V x 0,16 A. Транзисторите тип MP35-MP38 са подходящи като транзистор T1 и MP39-MP42 тип T2.

метроном

Ако инсталирате високоговорител в същата верига вместо електрическа крушка, ще получите друго устройство - електронен метроном. Използва се при преподаване на музика, за отчитане на времето физически експериментии печат на снимки.

Ако промените малко веригата - намалете капацитета на кондензатора C1 и въведете резистор R3, тогава продължителността на импулса на генератора ще се увеличи. Звукът ще се усили (фиг. 2). Това устройство може да играе ролята на домашен звънец, модел на клаксон или детска кола с педали. (В последния случай напрежението трябва да се увеличи до 9 V.) И може да се използва и за преподаване на морзова азбука. Само тогава, вместо бутона Kn1, трябва да поставите телеграфен ключ. Тонът на звука се избира от кондензатора C1 и резистора R2. Колкото по-голям е R3, толкова по-силен е звукът на генератора. Въпреки това, ако стойността му е повече от един килоом, тогава колебанията в генератора може да не възникнат.

Генераторът използва същите транзистори като в предишната схема, а като високоговорител се използват слушалки или глава със съпротивление на бобината от 5 до 65 ома.

Индикатор за влажност

Асиметричен мултивибратор, базиран на транзистори с различна проводимост, има интересно свойство: по време на работа и двата транзистора са отворени или заключени едновременно. Токът, консумиран от деактивираните транзистори, е много малък. Това ви позволява да създавате икономични индикатори за промени в неелектрически величини, като например индикатори за влажност. Схематична диаграма на такъв индикатор е показана на фигура 3. Както може да се види от диаграмата, генераторът е постоянно свързан към източника на захранване, но не работи, тъй като и двата транзистора са заключени. Намалява консумацията на ток и резистор R4. Сензор за влажност е свързан към гнезда G1, G2 - две тънки консервирани жици с дължина 1,5 см. Те са пришити към тъканта на разстояние 3-5 мм един от друг.Съпротивлението на сухия сензор е високо. При намокряне пада. Транзисторите се отварят, генераторът започва да работи За да намалите обема, е необходимо да намалите захранващото напрежение или стойността на резистора R3. Такъв индикатор за влага може да се използва при грижите за новородени.

Индикатор за влажност със звуков и светлинен сигнал

Ако разширите малко веригата, тогава индикаторът за влажност едновременно със звуковия сигнал ще даде светлинен сигнал - електрическата крушка L1 ще започне да свети. В този случай, както се вижда от диаграмата (фиг. 4), в генератора са монтирани два асиметрични мултивибратора на транзистори с различна проводимост. Единият е сглобен на транзистори T1, T2 и се управлява от сензор за влажност, свързан към гнезда G1, G2. Натоварването на този мултивибратор е лампа L1. Напрежението от колектора T2 контролира работата на втория мултивибратор, монтиран на транзистори T3, T4. Работи като генератор аудио честота, а на изхода му е включен високоговорител Gr1. Ако няма нужда от звуков сигнал, тогава вторият мултивибратор може да бъде деактивиран.

Транзисторите, лампата и високоговорителят в този индикатор за влага са същите като в предишните устройства.

Симулатор на сирена

Интересни устройства могат да бъдат изградени, като се използва зависимостта на честотата на асиметричен мултивибратор на транзистори с различна проводимост от базовия ток на транзистора T1. Например генератор, който имитира звука на сирена. Такова устройство може да бъде инсталирано на модел линейка, пожарна кола, спасителна лодка.

Принципната схема на устройството е показана на фигура 5. В първоначалното положение бутонът Kn1 е отворен. Транзисторите са изключени. Генераторът не работи. Когато бутонът е затворен чрез резистор R4, кондензаторът C2 се зарежда. Транзисторите се отварят и мултивибраторът започва да работи. Тъй като кондензаторът C2 се зарежда, базовият ток на транзистора T1 се увеличава и честотата на мултивибратора се увеличава. Когато бутонът се отвори, всичко се повтаря обратен ред. Звукът на сирена се симулира при периодично затваряне и отваряне на бутона. Скоростта на нарастване и намаляване на звука се избира от резистор R4 и кондензатор C2. Тонът на сирената се задава от резистора R3, а силата на звука се задава от избора на резистора R5. Транзисторите и високоговорителят са избрани по същия начин, както в предишните устройства.

Тестер за транзистори

Като се има предвид, че в този мултивибратор се използват транзистори с различна проводимост, можете да го използвате като устройство за тестване на транзистори, като ги замените. Схематична диаграма на такова устройство е показана на фигура 6. Веригата на звуковия генератор е взета като основа, но с еднакъв успех може да се използва генератор на светлинни импулси.

Първоначално, като затворите бутона Kn1, проверете работоспособността на устройството. В зависимост от вида на проводимостта, свържете тествания транзистор към гнезда G1 - G3 или G4-G6. В този случай използвайте превключвателя P1 или P2. Ако при натискане на бутона има звук в високоговорителя, тогава транзисторът работи.

Като превключватели P1 и P2 можете да вземете превключватели с два контакта за превключване. Фигурата показва превключвателите в позиция "Контрол". Устройството се захранва от батерия 3336L.

Звуков генератор за тестване на усилватели

Въз основа на същия мултивибратор можете да изградите доста прост генератор за тестване на приемници и усилватели. Принципната му схема е показана на фигура 7. Разликата му от звуковия генератор е, че вместо високоговорител на изхода на мултивибратора е включен 7-степенен регулатор на нивото на напрежението.

Е. ТАРАСОВ
Райс Ю. ЧЕСНОКОБА
ЮТ ​​За сръчни ръце 1979 г. № 8

Този урок ще бъде посветен на доста важна и популярна тема, за мултивибраторите и тяхното приложение. Ако се опитам просто да изброя къде и как се използват самоосцилиращи симетрични и асиметрични мултивибратори, това ще изисква приличен брой страници от книга. Може би няма такъв клон на радиотехниката, електрониката, автоматиката, импулсната или компютърната техника, където да не се използват такива генератори. Този урок ще даде теоретична информацияза тези устройства и накрая ще дам няколко примера практическа употребаги във връзка с вашето творчество.

Самоосцилиращ мултивибратор

Мултивибраторите са електронни устройства, които генерират електрически вибрации, близки по форма до правоъгълна. Спектърът от трептения, генерирани от мултивибратора, съдържа много хармоници - също електрически трептения, но кратни на трептенията на основната честота, което е отразено в името му: "мулти - много", "вибрация - осцилиране".

Разгледайте схемата, показана на (фиг. 1а). разпознаваш ли Да, това е двустепенна верига транзисторен усилвател 3H с изход за слушалки. Какво се случва, ако изходът на такъв усилвател се свърже с неговия вход, както е показано с пунктираната линия на диаграмата? Между тях възниква положителна обратна връзка и усилвателят ще се самовъзбуди и ще се превърне в генератор на звукови честотни трептения, а в телефоните ще чуваме нисък звук.Срещу такова явление се води решителна борба в приемниците и усилвателите, но за автоматично операционни устройства се оказва полезно.

Сега погледнете (фиг. 1b). На него виждате схема на същия усилвател, покрита положителна обратна връзка , както на (фиг. 1, а), само контурът му е донякъде променен. Така обикновено се рисуват веригите на самоколебателните, т.е. самовъзбуждащите се мултивибратори. Опитът е може би най-добрият метод за разбиране на същността на действието на едно електронно устройство. Вие сте доказвали това много пъти. И сега, за да разберем по-добре работата на това универсално устройство - автоматична машина, предлагам да проведем експеримент с него. електрическа схемасамоосцилиращ мултивибратор с всички данни за неговите резистори и кондензатори, които виждате (фиг. 2, а). Монтирайте го на макета. Транзисторите трябва да са нискочестотни (MP39 - MP42), тъй като високочестотните транзистори имат много малко напрежение на разрушаване на емитерния преход. Електролитни кондензатори С1 и С2 - тип К50 - 6, К50 - 3 или техните вносни аналозиза номинално напрежение 10 - 12 V. Съпротивлението на резисторите може да се различава от посочените на диаграмата до 50%. Важно е само номиналните стойности на товарните резистори Rl, R4 и базовите резистори R2, R3 да са по възможност еднакви. За захранване използвайте батерията Krona или PSU. В колекторната верига на който и да е от транзисторите включете милиамперметър (PA) за ток от 10 - 15 mA и свържете DC волтметър с високо съпротивление (PU) до напрежение до 10 V към емитер-колектора секция на същия транзистор.След като проверите инсталацията и особено внимателно полярността на включване на електролитни кондензатори, свържете източник на захранване към мултивибратора. Какво показват измервателните уреди? Милиамперметър - рязко нарастващ до 8 - 10 mA, а след това също рязко намаляващ почти до нула, токът на колекторната верига на транзистора. Волтметърът, напротив, или намалява почти до нула, или се увеличава до напрежението на източника на захранване, напрежението на колектора. Какво казват тези измервания? Фактът, че транзисторът на това рамо на мултивибратора работи в режим на превключване. Най-големият ток на колектора и в същото време най-малкото напрежение на колектора съответстват на отвореното състояние, а най-малкият ток и най-голямото напрежение на колектора съответстват на затвореното състояние на транзистора. Транзисторът на второто рамо на мултивибратора работи точно по същия начин, но, както се казва, със 180° фазово изместване : когато един от транзисторите е отворен, другият е затворен. Лесно е да се провери това чрез включване на същия милиамперметър в колекторната верига на транзистора на второто рамо на мултивибратора; стрелките на измервателните уреди последователно ще се отклоняват от нулевите марки на скалите. Сега, като използвате часовник със секундна стрелка, пребройте колко пъти в минута транзисторите преминават от отворено в затворено положение. Приблизително 15 - 20 пъти Това е броят на електрическите трептения, генерирани от мултивибратора за минута. Следователно периодът на едно трептене е 3 - 4 s. Продължавайки да следвате стрелката на милиамперметъра, опитайте се да изобразите тези колебания графично. На хоризонталната ос на ординатите нанесете в определен мащаб интервалите от време, през които транзисторът е в отворено и затворено състояние, а по вертикалната ос - колекторния ток, съответстващ на тези състояния. Ще получите приблизително същата графика като тази, показана на фиг. 2б.

Така че може да се счита за това мултивибраторът генерира електрически трептения с правоъгълна форма. В сигнала на мултивибратора, независимо от кой изход е взет, могат да се разграничат токови импулси и паузи между тях. Времевият интервал от момента, в който се появи единичен импулс на ток (или напрежение) до появата на следващия импулс със същата полярност, обикновено се нарича период на повторение на импулса T, а времето между импулсите с продължителност на паузата Tn - Мултивибратори, генериращи импулси, чиято продължителност Tn е равно на паузите между тях се наричат ​​симетрични .Следователно, опитният мултивибратор, който сте сглобили - симетричен. Сменете кондензатори C1 и C2 с други кондензатори от 10 до 15 uF. Мултивибраторът остана симетричен, но честотата на генерираните от него трептения се увеличи 3-4 пъти - до 60-80 за 1 минута, или, което е същото, до около 1 Hz. Стрелките на измервателните уреди едва успяват да проследят промените в токовете и напреженията в транзисторните вериги. И ако кондензаторите C1 и C2 се заменят с хартиени капацитети от 0,01 - 0,05 микрофарада? Как сега ще се държат стрелките на измервателните уреди? След като се отклонят от нулевите марки на везните, те стоят неподвижни. Може би поколението е счупено? Не! Просто честотата на трептене на мултивибратора се е увеличила до няколкостотин херца. Това са колебания в звуковия честотен диапазон, които DC устройствата вече не могат да коригират. Можете да ги откриете с помощта на честотомер или слушалки, свързани чрез кондензатор с капацитет 0,01 - 0,05 микрофарада към някой от изходите на мултивибратора или като ги свържете директно към колекторната верига на някой от транзисторите вместо товарен резистор. На телефоните ще чуете звук с нисък тон. Какъв е принципът на работа на мултивибратора? Да се ​​върнем към диаграмата на фиг. 2, а. В момента на включване на захранването транзисторите на двете рамена на мултивибратора се отварят, тъй като към техните бази се прилагат отрицателни преднапрежения чрез съответните резистори R2 и R3. В същото време свързващите кондензатори започват да се зареждат: C1 - през емитерния преход на транзистора V2 и резистора R1; C2 - през емитерния преход на транзистора V1 и резистора R4. Тези вериги за зареждане на кондензатори, които са делители на напрежението на захранването, създават върху основите на транзисторите (спрямо емитерите) отрицателни напрежения, които нарастват по стойност, стремейки се да отварят транзисторите все повече и повече. Отварянето на транзистор води до падане на отрицателното напрежение в неговия колектор, което води до спадане на отрицателното напрежение в основата на другия транзистор, изключвайки го. Такъв процес се случва незабавно и в двата транзистора, но само един от тях се затваря, въз основа на което по-високо положително напрежение, например, поради разликата в коефициентите на пренос на ток h21e на номиналните стойности на резистора и кондензатора. Вторият транзистор остава отворен. Но тези състояния на транзисторите са нестабилни, тъй като електрическите процеси в техните вериги продължават. Да приемем, че след известно време след включване на захранването транзисторът V2 се оказа затворен, а транзисторът V1 се оказа отворен. От този момент кондензаторът C1 започва да се разрежда през отворения транзистор V1, чието съпротивление на секцията емитер-колектор е ниско в този момент, и резистора R2. Тъй като кондензаторът C1 се разрежда, положителното напрежение в основата на затворения транзистор V2 намалява. Веднага след като кондензаторът е напълно разреден и напрежението в основата на транзистора V2 стане близо до нула, в колекторната верига на този сега отварящ се транзистор се появява ток, който действа през кондензатора C2 на основата на транзистора V1 и намалява отрицателното напрежение върху него. В резултат на това токът, протичащ през транзистора V1, започва да намалява, а през транзистора V2, напротив, се увеличава. Това кара транзистор V1 да се изключи и транзистор V2 да се включи. Сега кондензаторът C2 ще започне да се разрежда, но през отворения транзистор V2 и резистора R3, което в крайна сметка води до отваряне на първия и затваряне на втория транзистор и т.н. Транзисторите си взаимодействат през цялото време, в резултат на което мултивибраторът генерира електрически трептения. Честотата на трептене на мултивибратора зависи както от капацитета на свързващите кондензатори, които вече сте проверили, така и от съпротивлението на базовите резистори, както можете да видите в момента. Опитайте например да замените основните резистори R2 и R3 с резистори с високо съпротивление. Честотата на трептене на мултивибратора ще намалее. Обратно, ако техните съпротивления са по-малки, честотата на трептене ще се увеличи. Друг опит: изключете горните (според диаграмата) клеми на резисторите R2 и R3 от отрицателния проводник на източника на захранване, свържете ги заедно и между тях и отрицателния проводник включете променлив резистор със съпротивление 30 - 50 kOhm с реостат. Чрез завъртане на оста на променливия резистор можете да промените честотата на трептене на мултивибраторите в доста широк диапазон. Приблизителната честота на трептене на симетричен мултивибратор може да се изчисли с помощта на следната опростена формула: F = 700 / (RC), където f е честотата в херци, R е съпротивлението на базовите резистори в килоома, C е капацитетът на свързващи кондензатори в микрофаради. Използвайки тази опростена формула, изчислете какви честоти е генерирал вашият мултивибратор. Да се ​​върнем към първоначалните данни на резисторите и кондензаторите на експерименталния мултивибратор (според диаграмата на фиг. 2, а). Заменете кондензатор C2 с кондензатор с капацитет 2 - 3 μF, включете милиамперметър в колекторната верига на транзистора V2, следвайки стрелката му, изобразете графично текущите колебания, генерирани от мултивибратора. Сега токът в колекторната верига на транзистора V2 ще се появи в по-къси импулси от преди (фиг. 2, c). Продължителността на импулсите Th ще бъде приблизително толкова пъти по-малка от паузите между импулсите Th, с колко капацитетът на кондензатора C2 е намалял в сравнение с предишния му капацитет. И сега включете същия (или такъв) милиамперметър в колекторната верига на транзистора V1. Какво показва измервателен уред? Също и токови импулси, но тяхната продължителност е много по-голяма от паузите между тях (фиг. 2, г). Какво стана? Чрез намаляване на капацитета на кондензатора C2 вие нарушихте симетрията на рамената на мултивибратора - стана асиметричен . Следователно генерираните от него вибрации станаха асиметричен : в колекторната верига на транзистора V1 токът се появява в относително дълги импулси, в колекторната верига на транзистора V2, в къси импулси. От изход 1 на такъв мултивибратор можете да вземете къси, а от изход 2 - дълги импулси на напрежение. Разменете временно кондензаторите C1 и C2. Сега късите импулси на напрежение ще бъдат на Изход 1, а дългите импулси на напрежение на Изход 2. Пребройте (по часовника със секундна стрелка) колко електрически импулси в минута генерира тази версия на мултивибратора. Около 80. Увеличете капацитета на кондензатора C1, като свържете паралелно с него втори електролитен кондензатор с капацитет 20 - 30 микрофарада. Скоростта на повторение на импулса ще намалее. И ако, напротив, капацитетът на този кондензатор е намален? Честотата на повторение на импулса трябва да се увеличи. Има обаче друг начин за регулиране на честотата на повторение на импулса - чрез промяна на съпротивлението на резистора R2: с намаляване на съпротивлението на този резистор (но не по-малко от 3 - 5 kOhm, в противен случай транзисторът V2 ще бъде отворен през цялото време времето и процесът на самоосцилиране ще бъдат нарушени), честотата на повторение на импулса трябва да се увеличи, а с увеличаване на съпротивлението му, напротив, да намалее. Проверете го емпирично - така ли е? Изберете резистор с такава стойност, че броят на импулсите за 1 минута да е точно 60. Стрелката на милиамперметъра ще трепти с честота 1 Hz. Мултивибраторът в този случай ще се превърне в електронен часовников механизъм, който брои секунди.

Чакащ мултивибратор

Такъв мултивибратор генерира токови (или напреженови) импулси, когато задействащи сигнали се прилагат към неговия вход от друг източник, например от самоосцилиращ мултивибратор. За да превърнете самоосцилиращия мултивибратор, с който вече сте провели експерименти в този урок (според диаграмата на фиг. 2, а), в чакащ мултивибратор, трябва да направите следното: премахнете кондензатора C2 и вместо него свържете резистор между колектора на транзистора V2 и основата на транзистора V1 (на фиг. 3 - R3) със съпротивление 10 - 15 kOhm; между основата на транзистора V1 и заземения проводник свържете последователно свързан елемент 332 (G1 или друг източник на постоянно напрежение) и резистор със съпротивление 4,7 - 5,1 kOhm (R5), но така, че положителният полюс на елементът е свързан към основата (чрез R5); свържете кондензатор (на фиг. 3 - C2) с капацитет 1 - 5 хиляди pF към основната верига на транзистора V1, чийто втори изход ще действа като контакт за входния контролен сигнал. Първоначалното състояние на транзистора V1 на такъв мултивибратор е затворено, транзисторът V2 е отворен. Проверете - вярно ли е? Напрежението на колектора на затворен транзистор трябва да бъде близко до напрежението на източника на захранване, а на колектора на отворен транзистор не трябва да надвишава 0,2 - 0,3 V. , включете между контакта Uin и заземения проводник, буквално за момент един или два елемента 332, свързани последователно (в схемата GB1) или батерия 3336L. Просто не бъркайте: отрицателният полюс на този външен електрически сигнал трябва да бъде свързан към контакта Uin. В този случай стрелката на милиамперметъра трябва незабавно да се отклони до стойността на най-високия ток на колекторната верига на транзистора, да замръзне за известно време и след това да се върне в първоначалното си положение, за да изчака следващия сигнал. Повторете това преживяване няколко пъти. Милиамперметърът с всеки сигнал ще покаже моментално увеличение до 8 - 10 mA и след известно време колекторният ток на транзистора V1 също моментално ще намалее почти до нула. Това са единични токови импулси, генерирани от мултивибратор. И ако батерията GB1 е по-дълга, за да поддържате свързана към скобата Uin. Ще се случи същото като в предишните експерименти - на изхода на мултивибратора ще се появи само един импулс.Опитайте!

И още един експеримент: докоснете изхода на основата на транзистора V1 с някакъв метален предмет, взет в ръка. Може би в този случай чакащият мултивибратор ще работи - от електростатичния заряд на вашето тяло. Повторете същите експерименти, но като включите милиамперметър в колекторната верига на транзистора V2. Когато се приложи управляващ сигнал, колекторният ток на този транзистор трябва рязко да намалее почти до нула и след това също толкова рязко да се увеличи до стойността на тока на отворения транзистор. Това също е токов импулс, но с отрицателна полярност. Какъв е принципът на работа на изчакващ мултивибратор? В такъв мултивибратор връзката между колектора на транзистора V2 и основата на транзистора V1 не е капацитивна, както при самоосцилиращ, а резистивна - чрез резистор R3.Отрицателно напрежение на отклонение се прилага към основата на транзистора V2 през резистора R2. Транзисторът V1 е надеждно затворен от положителното напрежение на елемента G1 в основата му. Това състояние на транзисторите е много стабилно. Те могат да останат в това състояние толкова дълго, колкото пожелаят. Но на базата на транзистор V1 се появи импулс на напрежение с отрицателна полярност. От този момент нататък транзисторите преминават в нестабилно състояние. Под въздействието на входния сигнал транзисторът V1 се отваря и променящото се напрежение на неговия колектор през кондензатора C1 затваря транзистора V2. Транзисторите са в това състояние, докато кондензаторът C1 не се разреди (през резистора R2 и отворения транзистор V1, чието съпротивление в този момент е ниско). Веднага след като кондензаторът се разреди, транзисторът V2 незабавно се отваря и транзисторът V1 се затваря. От този момент нататък мултивибраторът отново се намира в оригиналния, стабилен режим на готовност. По този начин, мултивибраторът в режим на готовност има едно стабилно и едно нестабилно състояние . По време на нестабилно състояние той генерира такъв квадратна вълна ток (напрежение), чиято продължителност зависи от капацитета на кондензатора C1. Колкото по-голям е капацитетът на този кондензатор, толкова по-голяма е продължителността на импулса. Така например, с капацитет на кондензатора 50 μF, мултивибраторът генерира токов импулс с продължителност около 1,5 s, а с кондензатор с капацитет 150 μF - три пъти повече. Чрез допълнителни кондензатори - от изход 1 могат да се вземат положителни импулси на напрежение, а от изход 2 - отрицателни. Може ли мултивибраторът да се изведе от режим на готовност само чрез импулс с отрицателно напрежение, подаден на базата на транзистора V1? Не, не само. Това може да стане и чрез прилагане на импулс на напрежение с положителна полярност, но към основата на транзистора V2. Така че остава да проверите експериментално как капацитетът на кондензатора C1 влияе върху продължителността на импулсите и способността да управлявате чакащия мултивибратор с импулси на положително напрежение. Как на практика може да се използва мултивибратор в режим на готовност? различно. Например, за преобразуване на синусоидално напрежение в правоъгълни импулси на напрежение (или ток) със същата честота или за включване на друго устройство за известно време чрез прилагане на краткотраен електрически сигнал към входа на чакащ мултивибратор. Как иначе? Мисля!

Мултивибратор в генератори и електронни превключватели

Електронно обаждане.Мултивибраторът може да се използва за домашно обаждане, като замени с него конвенционален електрически. Може да се сглоби по схемата показана на (фиг. 4). Транзисторите V1 и V2 работят в симетричен мултивибратор, който генерира трептения с честота около 1000 Hz, а транзисторът V3 работи в усилвател на мощност на тези трептения. Усилените вибрации се преобразуват от динамичната глава B1 в звукови вибрации. Ако използвате високоговорителя, за да осъществите повикване, като включите първична намотканеговия преходен трансформатор в колекторната верига на транзистора V3, неговият корпус ще побере цялата електроника на звънеца, монтирана на платката. Там ще се намира и батерията.

Електронен звънец може да се монтира в коридора, като се свърже с два проводника към бутон S1. Когато натиснете бутона -, звукът ще се появи в динамичната глава. Тъй като захранването се подава към устройството само по време на сигнали за звънене, две батерии 3336L, свързани последователно или "Krona", ще издържат няколко месеца звънене. Задайте желания звуков тон, като замените кондензаторите C1 и C2 с кондензатори с друг капацитет. Мултивибратор, сглобен по същата схема, може да се използва за изучаване и трениране на слушане на телеграфната азбука - морзов код. В този случай е необходимо само да смените бутона с телеграфен ключ.

Електронен превключвател.Това устройство, чиято диаграма е показана на (фиг. 5), може да се използва за превключване на две гирлянди за коледно дърво, захранвани от електрическата мрежа променлив ток. Самият електронен превключвател може да се захранва от две батерии 3336L, свързани последователно, или от токоизправител, който извежда постоянно напрежение от 9–12 V.

Веригата на превключвателя е много подобна на веригата на електронния звънец. Но капацитетът на кондензаторите C1 и C2 на превключвателя е многократно по-голям от капацитета на подобни камбановидни кондензатори. Превключващият мултивибратор, в който работят транзистори V1 и V2, генерира трептения с честота около 0,4 Hz, а натоварването на неговия усилвател на мощност (транзистор V3) е намотката на електромагнитното реле K1. Релето има един чифт контактни пластини за превключване. Например, подходящо е реле RES - 10 (паспорт RS4.524.302) или друго електромагнитно реле, което надеждно работи от напрежение от 6 - 8 V ​​​​при ток от 20 - 50 mA. Когато захранването е включено, транзисторите V1 и V2 на мултивибратора се отварят и затварят алтернативно, генерирайки сигнали с квадратна вълна. Когато транзистор V2 е включен, отрицателно захранващо напрежение се прилага през резистор R4 и този транзистор се прилага към основата на транзистора V3, насищайки го. В този случай съпротивлението на секцията емитер-колектор на транзистора V3 намалява до няколко ома и почти цялото напрежение на източника на захранване се прилага към намотката на реле K1 - релето се активира и свързва една от гирляндите към мрежата със своите контакти. Когато транзистор V2 е затворен, захранващата верига на основата на транзистора V3 е прекъсната и също е затворена, през намотката на релето не протича ток. По това време релето освобождава котвата и неговите контакти, превключвайки, свързват втората гирлянда за коледно дърво към мрежата. Ако искате да промените времето за превключване на гирляндите, сменете кондензаторите C1 и C2 с кондензатори с друг капацитет. Оставете данните на резисторите R2 и R3 същите, в противен случай режимът на работа на транзисторите в постоянен ток ще бъде нарушен. Усилвател на мощност, подобен на усилвателя на транзистора V3, също може да бъде включен в емитерната верига на транзистора V1 на мултивибратора. В този случай електромагнитните релета (включително самостоятелно направените) може да нямат превключващи групи контакти, но нормално отворени или нормално затворени. Релейните контакти на едно от рамената на мултивибратора периодично ще затварят и отварят захранващата верига на единия гирлянд, а контактите на релето на другото рамо на мултивибратора периодично ще затварят захранващата верига на втория гирлянд. Електронният превключвател може да се монтира на платка от гетинакс или друг изолационен материал и заедно с батерията да се постави в кутия от шперплат. По време на работа превключвателят консумира ток не повече от 30 mA, така че енергията на две батерии 3336L или Krona е достатъчна за всичко новогодишни празници. Подобен превключвател може да се използва и за други цели. Например за осветяване на маски, атракции. Представете си фигурка на героя от приказката "Котаракът в чизми", изрязана от шперплат и боядисана. Зад прозрачните очи има електрически крушки от фенерче, включени електронен превключвател, а на самата фигура - копче. Веднага щом натиснете бутона, котката веднага ще започне да ви намига. Не е ли възможно да се използва превключвател за електрифициране на някои модели, например модел фар? В този случай, вместо електромагнитно реле, малка крушка с нажежаема жичка, предназначена за малък светещ ток, може да бъде включена в колекторната верига на транзистора на усилвателя на мощността, която ще имитира светкавиците на фара. Ако такъв превключвател е допълнен с превключвател, с който две такива крушки могат да се включват последователно в колекторната верига на изходния транзистор, тогава той може да се превърне в индикатор за посоката на вашия велосипед.

метроном- това е вид часовник, който ви позволява да броите равни периоди от време с точност до части от секундата чрез звукови сигнали. Такива устройства се използват например за развиване на чувство за такт при преподаване на музикална грамотност, по време на първото обучение по сигнализиране на телеграфната азбука. Виждате диаграма на едно от тези устройства на (фиг. 6).

Това също е мултивибратор, но асиметричен. Този мултивибратор използва транзистори различна структура: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Това направи възможно намаляването на общия брой части на мултивибратора. Принципът на неговата работа остава същият - генерирането се дължи на положителна обратна връзка между изхода и входа на двустепенен 3H усилвател; връзката се осъществява от електролитен кондензатор C1. Товарът на мултивибратора е малка динамична глава B1 с гласова намотка със съпротивление 4 - 10 ома, например 0.1GD - 6, 1GD - 8 (или телефонна капсула), която създава звуци, подобни на щракания с краткотрайни токови импулси. Скоростта на повторение на импулса може да се регулира с променлив резистор R1 от около 20 до 300 импулса в минута. Резистор R2 ограничава базовия ток на първия транзистор, когато плъзгачът на резистор R1 е в най-ниското си (според схемата) положение, съответстващо на най-високата честота на генерираните трептения. Метрономът може да се захранва от една батерия 3336L или от три клетки 332, свързани последователно. Токът, консумиран от него от батерията, не надвишава 10 mA. Променливият резистор R1 трябва да има скала, калибрирана според механичен метроном. Използвайки го, като просто завъртите копчето на резистора, можете да зададете желаната честота. звукови сигналиметроном.

Практическа работа

Като практическа работа, съветвам ви да съберете схемите на мултивибратора, представени в чертежите на урока, което ще ви помогне да разберете принципа на мултивибратора. Освен това предлагам да събера много интересен и полезен в домакинството „Електронен симулатор на славей“, базиран на мултивибратори, който може да се използва като звънец. Веригата е много проста, надеждна, работи веднага, ако няма грешки в инсталацията и използването на обслужваеми радио елементи. Използвам го като звънец от 18 години, до ден днешен. Лесно е да се досетите, че съм го събрал - когато, като вас, бях начинаещ радиолюбител.

Чакащи мултивибраторислед получаване на кратък тригерен импулс се формира един изходен импулс. Те принадлежат към класа моностабилни устройстваи имат едно дългосрочно стабилно и едно квазистабилно равновесно състояние. Схема на най-простия чакащ мултивибратор на биполярни транзистори, който има една резистивна и една капацитивна връзка колектор-база, е показано на фиг. 8. С основа за свързване VT 2 със захранване + дпрез Р b2, в основната верига протича отключващ ток, достатъчен да насити този транзистор. В този случай изходното напрежение се взема от колектора VT 2 е близо до нула. Транзистор VT 1 се заключва от отрицателното напрежение в резултат на разделяне на напрежението на източника на отклонение - движ разделител Р b1 Рс. Така след включване на захранванията се определя състоянието на веригата. В това състояние кондензаторът ОТ 1 зареден до напрежение на източника + д(плюс вляво, минус в дясната плоча).

Ориз. 8. Чакащ мултивибратор на транзистори

Чакащият мултивибратор може да бъде в това състояние произволно дълго време - докато пристигне задействащият импулс. Положителен тригерен импулс (фиг. 9) отпушва транзистора VT 1, което води до увеличаване на колекторния ток и намаляване на колекторния потенциал на този транзистор. Отрицателно увеличение на потенциала чрез кондензатор ОТ 1 се прехвърля към осн VT 2 извежда този транзистор от насищане и го кара да премине в активен режим. Колекторният ток на транзистора намалява, напрежението на колектора получава положително увеличение, което от колектора VT 2 чрез резистор Р c се изпраща към базата VT 1 , предизвиквайки по-нататъшното му отключване. За да намалите времето за отключване VT 1 паралелно Р c включете ускоряващия кондензатор ОТ usk Процесът на превключване на транзисторите протича като лавина и завършва с прехода на мултивибратора към второто квазистабилно състояние на равновесие. В това състояние кондензаторът се разрежда ОТ 1 чрез резистор Р b2 и наситен транзистор VT 1 на захранване +E. положително заредена подплата ОТ 1 през наситен транзистор VT 1 е свързан към общия проводник и е зареден отрицателно към основата VT 2. Поради това транзисторът VT 2 се пази заключено. След изписване ОТ 1 базов потенциал VT 2 става неотрицателно. Това води до лавинообразно превключване на транзисторите ( VT 2 е отключен и VT 1 е заключен). Формирането на изходния импулс завършва. По този начин продължителността на изходния импулс се определя от процеса на разреждане на кондензатора ОТ 1

.

Амплитуда на изходния импулс

.

В края на формирането на изходния импулс започва етапът на възстановяване, по време на който кондензаторът се зарежда ОТ 1 от източник + дпрез резистор Р k1 и емитерния преход на наситения транзистор VT 2. Време за възстановяване

.

Минималният период на повторение, с който могат да последват задействащи импулси, е

.

Ориз. 9. Времедиаграми на напреженията във веригата на изчакващ мултивибратор

Операционни усилватели

операционни усилватели(OA) се отнася до висококачествени DC усилватели (DCA), проектирани да извършват различни операции с аналогови сигнали, когато работят във верига с отрицателна обратна връзка.

DC усилвателите позволяват усилване на бавно променящи се сигнали, тъй като те имат нулева долна гранична честота на лентата на усилване (f n \u003d 0). Съответно в такива усилватели няма реактивни компоненти (кондензатори, трансформатори), които не пропускат постоянния компонент на сигнала.

На фиг. 10,а показва символа на ОС. Показаният усилвател има един изходен терминал (показан отдясно) и два входни терминала (показан от лявата страна). Знакът Δ или > характеризира печалбата. Извиква се вход, чието напрежение е извън фазата на 180° по отношение на изходното напрежение обръщанеи се обозначава със знака за инверсия ○, а входът, напрежението при което е във фаза с изхода, е неинвертиращ. Операционният усилвател усилва диференциалното (разликата) напрежение между входовете. Операционният усилвател също така съдържа клеми за подаване на захранващо напрежение и може да съдържа клеми честотна корекция(FC), балансиращи щифтове (NC). За да се улесни разбирането на целта на заключенията и да се увеличи информационното съдържание в символа, е позволено да се въведат едно или две допълнителни полета от двете страни на основното поле, в които са посочени етикети, характеризиращи изходните функции (фиг. 10, б). В момента във формата се предлагат операционни усилватели интегрални схеми. Това ви позволява да ги разглеждате като отделни компоненти с определени параметри.

Параметрите и характеристиките на операционния усилвател могат да бъдат разделени на входни, изходни и предавателни характеристики.

Входни параметри.

Ориз. 10. Символ на операционния усилвател: а - без допълнително поле; b - с допълнително поле; NC - балансиращи щифтове; FC - заключения за честотна корекция; U - изходи за захранващо напрежение; 0V - общ изход

характеристики на предаване.

Усилване на напрежението Да се U (10 3 – 10 6)

,

където U в1 , U vx2- напрежение на входовете на ОС.

Усилване на общ режим Да се U sf

.

Коефициент на отхвърляне на общ режим Да се os sf

.

Единичната честота на усилване f 1 е честотата, при която усилването на напрежението е равно на единица (единици - десетки MHz).

Скоростта на нарастване на изходното напрежение V U o е максималната възможна скорост на промяна на изходния сигнал.

изходни параметри.

Максималното изходно напрежение на ОУ U o max . По правило това напрежение е с 2-3 V по-ниско от напрежението на захранването.

Изходен импеданс R out (десетки - стотици ома).

Основни схеми за включване на операционен усилвател.

Операционните усилватели обикновено се използват с дълбока отрицателна обратна връзка, тъй като имат значително усилване на напрежението. В този случай получените параметри на усилвателя зависят от елементите на веригата за обратна връзка.

В зависимост от това кой вход на операционния усилвател е свързан към източника на входен сигнал, има две основни превключващи вериги (фиг. 11). Когато входно напрежение се прилага към неинвертиращ вход (фиг. 11, а), усилването на напрежението се определя от израза

. (1)

Такова включване на операционен усилвател се използва, когато е необходимо повишено входно съпротивление. Ако диаграмата на фиг. 11 и премахнете съпротивлението R 1 и съединете на късо съпротивлението R 2, получавате повторител на напрежение ( Да се u=1), който се използва за съпоставяне на високия импеданс на източника на сигнала и ниския импеданс на приемника.

Ориз. Фиг. 11. Вериги на усилвателя на операционния усилвател: а - неинвертиращ усилвател; b - инвертиращ усилвател

Когато входното напрежение се приложи към инвертиращия вход (фиг. 11, b), усилването е равно на

. (2)

Както се вижда от израз (2), с това включване входното напрежение е обърнато.

В разглежданите схеми съпротивлението R e е свързано към един от входовете. Не влияе на усилването и се въвежда, когато е необходимо, за да се намалят вариациите на изходното напрежение, причинени от времеви или температурни колебания във входните токове. Съпротивлението R e е избрано така, че еквивалентните съпротивления, свързани към входовете на операционния усилвател, да са еднакви. За диаграмите на фиг. десет
.

Чрез модифициране на диаграмата на фиг. 11, b, можете да получите сумиращо устройство (фиг. 12, a), в което

. (3)

При едновременно подаване на напрежение към двата входа на оп-усилвателя се получава устройство за изваждане (фиг. 12, b), за което

. (4)

Този израз е валиден, когато условието
.

Ориз. 12. Схеми на включване на ОС: а - суматор на напрежение; b - изваждане

Ако погледнете, цялата електроника се състои от Голям бройотделни тухли. Това са транзистори, диоди, резистори, кондензатори, индуктивни елементи. И от тези тухли можете да добавите всичко, което искате.

От безобидна детска играчка, която издава например звука „мяу“, до система за насочване на балистични ракети с бойна глава с мощност осем мегатона.

Една от много добре познатите и често използвани схеми в електрониката е симетричен мултивибратор, който е електронно устройство, което генерира (генерира) трептения във форма, доближаваща се до правоъгълна.

Мултивибраторът е сглобен на два транзистора или логически схемис допълнителни елементи. Всъщност това е двустепенен усилвател с положителна обратна връзка (POS). Това означава, че изходът на втория етап е свързан чрез кондензатор към входа на първия етап. В резултат на това усилвателят, поради положителна обратна връзка, се превръща в генератор.

За да може мултивибраторът да започне да генерира импулси, достатъчно е да свържете захранващото напрежение. Мултивибраторите могат да бъдат симетричени асиметричен.

Фигурата показва диаграма на симетричен мултивибратор.

В симетричен мултивибратор стойностите на елементите на всяко от двете рамена са абсолютно еднакви: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Ако погледнете формата на вълната на изходния сигнал на симетричен мултивибратор, лесно можете да видите, че правоъгълните импулси и паузите между тях са еднакви във времето. t пулс ( t и) = t паузи ( t p). Резисторите в колекторните вериги на транзисторите не влияят на параметрите на импулса и тяхната стойност се избира в зависимост от вида на използвания транзистор.

Скоростта на повторение на импулса на такъв мултивибратор се изчислява лесно с помощта на проста формула:

Където f е честотата в херци (Hz), C е капацитетът в микрофаради (uF) и R е съпротивлението в килоома (kΩ). Например: C \u003d 0,02 uF, R \u003d 39 kOhm. Заместваме във формулата, извършваме действия и получаваме честота в звуковия диапазон приблизително равна на 1000 Hz, или по-скоро 897,4 Hz.

Сам по себе си такъв мултивибратор е безинтересен, тъй като произвежда едно немодулирано „пиукане“, но ако изберем честотата от 440 Hz с елементите и това е нотата A на първата октава, тогава ще получим миниатюрен камертон , с който можете например да настроите китара на поход. Единственото нещо, което трябва да направите, е да добавите едно транзисторно усилвателно стъпало и миниатюрен високоговорител.

Следните параметри се считат за основни характеристики на импулсния сигнал:

Честота. Мерна единица (Hz) Hertz. 1 Hz е едно трептене в секунда. Честотите, възприемани от човешкото ухо, са в диапазона 20 Hz - 20 kHz.

Продължителност на импулса. Измерва се във части от секундата: мили, микро, нано, пико и т.н.

Амплитуда. В разглеждания мултивибратор не е предвидена настройка на амплитудата. В професионалните устройства се използва както стъпаловидно, така и плавно регулиране на амплитудата.

работен цикъл. Съотношението на периода (T) към продължителността на импулса ( T). Ако дължината на импулса е 0,5 периода, тогава работният цикъл е два.

Въз основа на горната формула е лесно да се изчисли мултивибратор за почти всяка честота, с изключение на високи и ултрависоки честоти. Има няколко други физически принципа, които работят.

За да може мултивибраторът да издава няколко дискретни честоти, достатъчно е да поставите двусекционен превключвател и пет до шест кондензатора с различен капацитет, естествено еднакви във всяко рамо, и да изберете необходимата честота с помощта на превключвателя. Резисторите R2, R3 също влияят на честотата и работния цикъл и могат да бъдат направени променливи. Ето още една схема на мултивибратор с регулируема честота на превключване.

Намаляването на съпротивлението на резистори R2 и R4 по-малко от определена стойност в зависимост от вида на използваните транзистори може да доведе до повреда на генерирането и мултивибраторът няма да работи, следователно, последователно с резистори R2 и R4, можете да свържете променлив резистор R3, който може да избира честотата на превключване на мултивибратора.

Практическото приложение на симетричния мултивибратор е много широко. Пулс Компютърно инженерство, радиоизмервателна техника в производство домакински уреди. Много уникално медицинско оборудване е изградено върху схеми, базирани на същия мултивибратор.

Поради изключителната си простота и ниска цена, мултивибраторът намери широко приложение в детските играчки. Ето пример за конвенционален LED мигач.

При стойностите на електролитните кондензатори C1, C2 и резисторите R2, R3, посочени на диаграмата, честотата на импулсите ще бъде 2,5 Hz, което означава, че светодиодите ще мигат приблизително два пъти в секунда. Можете да използвате схемата, предложена по-горе, и да включите променлив резистор заедно с резистори R2, R3. Благодарение на това ще бъде възможно да се види как ще се промени честотата на мигане на светодиодите, когато съпротивлението на променливия резистор се промени. Можете да поставите кондензатори с различни рейтинги и да наблюдавате резултата.

Още като ученик сглобих превключвател за гирлянди за коледно дърво на мултивибратор. Всичко се получи, но когато свързах гирляндите, устройството ми започна да ги превключва на много висока честота. Поради това в съседната стая телевизорът започна да показва див шум, а електромагнитното реле във веригата изпука като картечница. Беше едновременно радостно (работи!) и малко плашещо. Родителите бяха възмутени.

Такъв досаден гаф с твърде често превключване не ми даде спокойствие. И проверих веригата и кондензаторите по номинална стойност бяха тези, които бяха необходими. Не взех предвид само едно.

Електролитните кондензатори бяха много стари и изсъхнали. Капацитетът им беше малък и изобщо не отговаряше на посочения на касата им. Поради ниския капацитет, мултивибраторът работи повече висока честотаи твърде често сменени гирлянди.

По това време нямах инструменти, които да измерват капацитета на кондензаторите. Да, и използвах тестер с показалец, а не модерен цифров мултицет.

Ето защо, ако вашият мултивибратор произвежда надценена честота, първо проверете електролитните кондензатори. За щастие сега можете да закупите универсален тестер за радиокомпоненти за малко пари, с който можете да измерите капацитета на кондензатор.