Hur fungerar en multivibrator för dummies? Varianter av en krets (asymmetrisk multivibrator). Schema, beskrivning. Drift av en symmetrisk multivibrator i "steady-state"-genereringsläge
Multivibratorer är en annan form av oscillatorer. Generatorn är elektrisk krets, som kan stödja en AC-signal vid utgången. Den kan generera kvadratiska, linjära eller pulssignaler. För att oscillera måste generatorn uppfylla två Barkhausen-villkor:
T-loopförstärkningen bör vara något större än unity.
Cykelns fasförskjutning måste vara 0 grader eller 360 grader.
För att uppfylla båda villkoren måste oscillatorn ha någon form av förstärkare, och en del av dess utsignal måste regenereras till ingången. Om förstärkarens förstärkning är mindre än en, kommer kretsen inte att oscillera, och om den är större än en, kommer kretsen att överbelastas och producera en förvrängd vågform. En enkel generator kan generera en sinusvåg, men kan inte generera en fyrkantsvåg. En fyrkantsvåg kan genereras med hjälp av en multivibrator.
En multivibrator är en form av generator som har två steg, tack vare vilka vi kan ta oss ut ur vilken som helst av tillstånden. Dessa är i princip två förstärkarkretsar kombinerade med regenerativ respons. I detta fall leder ingen av transistorerna samtidigt. Endast en transistor leder åt gången, medan den andra är i avstängt tillstånd. Vissa kretsar har vissa tillstånd; tillståndet med snabb övergång kallas omkopplingsprocesser, där det sker en snabb förändring av ström och spänning. Denna omkoppling kallas triggning. Därför kan vi köra kretsen internt eller externt.
Kretsar har två tillstånd.
Det ena är det stationära tillståndet, i vilket kretsen förblir för alltid utan någon triggning.
Det andra tillståndet är instabilt: i detta tillstånd förblir kretsen under en begränsad tidsperiod utan någon extern triggning och växlar till ett annat tillstånd. Följaktligen görs användningen av multivibartorer i två tillståndskretsar såsom timers och vippor.
Astabil multivibrator med transistor
Det är en frigående generator som kontinuerligt växlar mellan två instabila tillstånd. I frånvaro av en extern signal växlar transistorerna från avstängt tillstånd till mättnadstillstånd med en frekvens som bestäms av kommunikationskretsarnas RC-tidskonstanter. Om dessa tidskonstanter är lika (R och C är lika), kommer en fyrkantsvåg med en frekvens på 1/1,4 RC att genereras. Därför kallas en astabil multivibrator en pulsgenerator eller fyrkantsvågsgenerator. Ju större värde på baslasten R2 och R3 i förhållande till kollektorbelastningen R1 och R4, desto större blir strömförstärkningen och desto skarpare blir signalkanten.
Den grundläggande principen för driften av en astabil multivibrator är en liten förändring i transistorns elektriska egenskaper eller egenskaper. Denna skillnad gör att den ena transistorn slås på snabbare än den andra när strömmen först appliceras, vilket orsakar oscillation.
Diagram Förklaring
En astabil multivibrator består av två korskopplade RC-förstärkare.
Kretsen har två instabila tillstånd
När V1 = LÅG och V2 = HÖG då Q1 PÅ och Q2 AV
När V1 = HÖG och V2 = LÅG är Q1 AV. och Q2 PÅ.
I detta fall måste R1 = R4, R2 = R3, R1 vara större än R2
C1 = C2
När kretsen först slås på är ingen av transistorerna påslagen.
Basspänningen för båda transistorerna börjar öka. Båda transistorerna slås på först på grund av skillnaden i doping och elektriska egenskaper hos transistorn.
Ris. 1: Schematiskt diagram över driften av en transistorstabil multivibrator
Vi kan inte säga vilken transistor som leder först, så vi antar att Q1 leder först och Q2 är avstängd (C2 är fulladdad).
Q1 är ledande och Q2 är avstängd, därav VC1 = 0V eftersom all ström till jord beror på Q1-kortslutning, och VC2 = Vcc eftersom all spänning över VC2 sjunker på grund av TR2 öppen krets (lika matningsspänning).
Därför att högspänning VC2-kondensator C2 börjar laddas genom Q1 till R4 och C1 börjar laddas genom R2 till Q1. Den tid som krävs för att ladda C1 (T1 = R2C1) är längre än den tid som krävs för att ladda C2 (T2 = R4C2).
Eftersom den högra plattan C1 är ansluten till basen av Q2 och laddas, så har denna platta en hög potential och när den överstiger spänningen på 0,65V slår den på Q2.
Eftersom C2 är fulladdad har dess vänstra platta en spänning på -Vcc eller -5V och är ansluten till basen av Q1. Därför stänger den av Q2
TR Nu är TR1 avstängd och Q2 leder, därför är VC1 = 5 V och VC2 = 0 V. Den vänstra plattan på Cl var tidigare på -0,65 V, som börjar stiga till 5 V och ansluter till kollektorn på Q1. C1 laddas först ur från 0 till 0,65V och börjar sedan laddas genom R1 till Q2. Under laddning har den högra plattan C1 låg potential, vilket stänger av Q2.
Den högra plattan på C2 är ansluten till kollektorn på Q2 och är förpositionerad vid +5V. Så C2 laddar först ur från 5V till 0V och börjar sedan ladda genom motståndet R3. Den vänstra plattan C2 har hög potential under laddning, vilket sätter på Q1 när den når 0,65V.
Ris. 2: Schematiskt diagram över driften av en transistorstabil multivibrator
Nu går Q1 och Q2 är avstängd. Ovanstående sekvens upprepas och vi får en signal vid transistorns båda kollektorer som är ur fas med varandra. För att erhålla en perfekt fyrkantvåg av vilken som helst kollektor i transistorn tar vi både transistorns kollektorresistans, basresistansen, dvs (R1 = R4), (R2 = R3), och även samma värde på kondensatorn, vilket gör vår krets symmetrisk. Därför är arbetscykeln för låg och hög effekt densamma som genererar en fyrkantsvåg
Konstant Vågformens tidskonstant beror på transistorns basresistans och kollektor. Vi kan beräkna dess tidsperiod genom: Tidskonstant = 0,693RC
Funktionsprincipen för en multivibrator på video med förklaring
I denna videohandledning från TV-kanalen Lödkolv kommer vi att visa hur elementen är sammankopplade elektrisk krets och bekanta dig med de processer som äger rum i den. Den första kretsen på grundval av vilken driftsprincipen kommer att övervägas är en multivibratorkrets som använder transistorer. Kretsen kan vara i ett av två tillstånd och periodiskt övergår från det ena till det andra.
Analys av 2 tillstånd hos multivibratorn.
Allt vi ser nu är två lysdioder som blinkar växelvis. Varför händer det här? Låt oss överväga först första staten.
Den första transistorn VT1 är stängd, och den andra transistorn är helt öppen och stör inte kollektorströmflödet. Transistorn är i mättnadsläge för närvarande, vilket minskar spänningsfallet över den. Och därför lyser rätt LED med full styrka. Kondensator C1 urladdades vid det första ögonblicket och strömmen gick fritt till basen av transistorn VT2 och öppnade den helt. Men efter ett ögonblick börjar kondensatorn snabbt ladda med basströmmen för den andra transistorn genom motståndet R1. Efter att den är fulladdad (och som du vet, en fulladdad kondensator passerar inte ström), stänger därför transistorn VT2 och lysdioden slocknar.
Spänningen över kondensatorn Cl är lika med produkten av basströmmen och resistansen hos motståndet R2. Låt oss gå tillbaka i tiden. Medan transistorn VT2 var öppen och den högra lysdioden var på, börjar kondensatorn C2, som tidigare laddats i det tidigare tillståndet, långsamt laddas ur genom den öppna transistorn VT2 och motståndet R3. Tills den är urladdad kommer spänningen vid basen av VT1 att vara negativ, vilket helt stänger av transistorn. Den första lysdioden lyser inte. Det visar sig att när den andra lysdioden slocknar har kondensatorn C2 tid att ladda ur och blir redo att skicka ström till basen av den första transistorn VT1. När den andra lysdioden slutar lysa, tänds den första lysdioden.
A i det andra tillståndet samma sak händer, men tvärtom, transistor VT1 är öppen, VT2 är stängd. Övergången till ett annat tillstånd sker när kondensatorn C2 laddas ur, spänningen över den minskar. Efter att ha blivit helt urladdad börjar den ladda kl baksidan. När spänningen vid bas-emitterövergången för transistor VT1 når en spänning som är tillräcklig för att öppna den, ungefär 0,7 V, kommer denna transistor att börja öppna och den första lysdioden tänds.
Låt oss titta på diagrammet igen.
Genom motstånden R1 och R4 laddas kondensatorerna och genom R3 och R2 sker urladdning. Motstånd R1 och R4 begränsar strömmen för den första och andra lysdioden. Inte bara ljusstyrkan hos lysdioderna beror på deras motstånd. De bestämmer också laddningstiden för kondensatorerna. Resistansen hos R1 och R4 väljs mycket lägre än R2 och R3, så att laddningen av kondensatorerna sker snabbare än deras urladdning. En multivibrator används för att producera rektangulära pulser, som tas bort från transistorns kollektor. I detta fall kopplas lasten parallellt med ett av kollektormotstånden R1 eller R4.
Grafen visar de rektangulära pulser som genereras av denna krets. En av regionerna kallas pulsfronten. Fronten har en lutning, och ju längre laddningstid kondensatorerna har, desto större blir denna lutning.
Om en multivibrator använder identiska transistorer, kondensatorer med samma kapacitet, och om motstånd har symmetriska resistanser, kallas en sådan multivibrator symmetrisk. Den har samma pulslängd och pauslängd. Och om det finns skillnader i parametrar, kommer multivibratorn att vara asymmetrisk. När vi ansluter multivibratorn till en strömkälla urladdas båda kondensatorerna vid första ögonblicket, vilket innebär att ström kommer att flyta till basen av båda kondensatorerna och ett ostadigt driftläge kommer att uppstå, där endast en av transistorerna ska öppnas. . Eftersom dessa kretselement har vissa fel i värden och parametrar, kommer en av transistorerna att öppnas först och multivibratorn startar.
Om du vill simulera denna krets i Multisim-programmet måste du ställa in värdena på motstånden R2 och R3 så att deras motstånd skiljer sig med minst en tiondels ohm. Gör samma sak med kondensatorernas kapacitans, annars kanske multivibratorn inte startar. I den praktiska implementeringen av denna krets rekommenderar jag att mata spänning från 3 till 10 volt, och nu kommer du att ta reda på parametrarna för själva elementen. Förutsatt att KT315-transistorn används. Motstånd R1 och R4 påverkar inte pulsfrekvensen. I vårt fall begränsar de LED-strömmen. Resistansen hos motstånden R1 och R4 kan tas från 300 ohm till 1 kOhm. Resistansen hos motstånden R2 och R3 är från 15 kOhm till 200 kOhm. Kondensatorkapaciteten är från 10 till 100 µF. Låt oss presentera en tabell med värden på motstånd och kapacitanser, som visar den ungefärliga förväntade pulsfrekvensen. Det vill säga, för att få en puls som varar i 7 sekunder, det vill säga varaktigheten av en lysdiods glöd är lika med 7 sekunder, måste du använda motstånden R2 och R3 med ett motstånd på 100 kOhm och en kondensator med en kapacitet på 100 μF.
Slutsats.
Tidselementen i denna krets är motstånden R2, R3 och kondensatorerna Cl och C2. Ju lägre betyg desto oftare kommer transistorerna att växla, och desto oftare kommer lysdioderna att flimra.
En multivibrator kan implementeras inte bara på transistorer utan också på mikrokretsar. Lämna dina kommentarer, glöm inte att prenumerera på kanalen "Soldering Iron TV" på YouTube så att du inte missar nya intressanta videor.
En annan intressant sak med radiosändaren.
är en pulsgenerator av nästan rektangulär form, skapad i form av ett förstärkningselement med en positiv återkopplingskrets. Det finns två typer av multivibratorer.
Den första typen är självoscillerande multivibratorer, som inte har ett stabilt tillstånd. Det finns två typer: symmetriska - dess transistorer är desamma och parametrarna för de symmetriska elementen är också desamma. Som ett resultat är de två delarna av svängningsperioden lika med varandra, och arbetscykeln är lika med två. Om parametrarna för elementen inte är lika, kommer det redan att vara en asymmetrisk multivibrator.
Den andra typen är väntande multivibratorer, som har ett stabilt jämviktstillstånd och kallas ofta för singelvibratorer. Användningen av en multivibrator i olika amatörradioenheter är ganska vanligt.
Beskrivning av driften av en transistor multivibrator
Låt oss analysera funktionsprincipen med följande diagram som exempel.
Det är lätt att se att hon praktiskt taget kopierar schematiskt diagram symmetrisk trigger. Den enda skillnaden är att anslutningarna mellan kopplingsblocken, både direkt och omvänd, utförs med växelström och inte likström. Detta förändrar enhetens funktioner radikalt, eftersom multivibratorkretsen i jämförelse med en symmetrisk trigger inte har stabila jämviktstillstånd där den kan förbli under lång tid.
Istället finns det två tillstånd av kvasistabil jämvikt, på grund av vilka enheten förblir i var och en av dem under en strikt definierad tid. Varje sådan tidsperiod bestäms av transienta processer som inträffar i kretsen. Driften av enheten består av en konstant förändring i dessa tillstånd, som åtföljs av utseendet vid utgången av en spänning som är mycket lik i form av en rektangulär.
I huvudsak är en symmetrisk multivibrator tvåstegsförstärkare och kretsen är konstruerad så att utgången från det första steget är ansluten till ingången på det andra. Som ett resultat, efter att ha lagt på ström till kretsen, är det säkert att en av dem är öppen och den andra är i ett stängt tillstånd.
Låt oss anta att transistorn VT1 är öppen och är i ett tillstånd av mättnad med ström som flyter genom motståndet R3. Transistor VT2, som nämnts ovan, är stängd. Nu sker processer i kretsen som är associerade med laddningen av kondensatorerna C1 och C2. Inledningsvis laddas kondensatorn C2 ur helt och efter mättnad av VT1 laddas den gradvis genom motståndet R4.
Eftersom kondensatorn C2 förbikopplar kollektor-emitterövergången hos transistorn VT2 genom emitterövergången hos transistorn VT1, bestämmer dess laddningshastighet förändringshastigheten i spänningen vid kollektorn VT2. Efter laddning av C2 stänger transistorn VT2. Varaktigheten av denna process (varaktigheten av kollektorspänningsökningen) kan beräknas med formeln:
tla = 2,3*R1*Cl
Även i driften av kretsen inträffar en andra process, associerad med urladdningen av den tidigare laddade kondensatorn Cl. Dess urladdning sker genom transistor VT1, motstånd R2 och strömkällan. När kondensatorn vid basen av VT1 laddas ur visas en positiv potential och den börjar öppnas. Denna process slutar efter full urladdning C1. Varaktigheten av denna process (puls) är lika med:
t2a = 0,7*R2*C1
Efter tid t2a kommer transistor VT1 att vara avstängd och transistor VT2 kommer att vara i mättnad. Efter detta kommer processen att upprepas enligt ett liknande mönster och varaktigheten av intervallen för följande processer kan också beräknas med formlerna:
tlb = 2,3*R4*C2 Och t2b = 0,7*R3*C2
För att bestämma oscillationsfrekvensen för en multivibrator är följande uttryck giltigt:
f = 1/ (t2a+t2b)
Bärbart USB-oscilloskop, 2 kanaler, 40 MHz....
En multivibrator är den enklaste pulsgeneratorn som arbetar i självsvängningsläget, det vill säga när spänningen appliceras på kretsen börjar den generera pulser.
Det enklaste diagrammet visas i figuren nedan:
multivibratortransistorkrets
Dessutom väljs kapacitanserna för kondensatorerna C1, C2 alltid så identiska som möjligt, och det nominella värdet på basresistanserna R2, R3 bör vara högre än kollektorns. Detta är en viktig förutsättning för korrekt drift av MV.
Hur fungerar en transistorbaserad multivibrator Så: när strömmen slås på börjar kondensatorerna C1 och C2 laddas.
Den första kondensatorn i kedjan R1-C1-övergång BE av den andra kroppen.
Den andra kapacitansen kommer att laddas genom kretsen R4 - C2 - övergång BE hos den första transistorn - huset.
Eftersom det finns en basström på transistorerna öppnar de nästan. Men eftersom det inte finns två identiska transistorer kommer en av dem att öppnas lite tidigare än sin kollega.
Låt oss anta att vår första transistor öppnar tidigare. När den öppnas kommer den att ladda kapacitet C1. Dessutom kommer den att ladda ur i omvänd polaritet, vilket stänger den andra transistorn. Men den första är i öppet tillstånd bara för ögonblicket tills kondensator C2 laddas till matningsspänningsnivån. I slutet av laddningsprocessen C2 är Q1 låst.
Men vid det här laget är C1 nästan urladdad. Detta betyder att en ström kommer att flyta genom den och öppna den andra transistorn, som laddar ur kondensatorn C2 och kommer att förbli öppen tills den första kondensatorn laddas om. Och så vidare från cykel till cykel tills vi stänger av strömmen från kretsen.
Som det är lätt att se bestäms kopplingstiden här av kondensatorernas kapacitansklassificering. Förresten, resistansen hos grundmotstånden R1, R3 bidrar också med en viss faktor här.
Låt oss återgå till det ursprungliga tillståndet, när den första transistorn är öppen. I detta ögonblick kommer kapacitansen C1 inte bara att ha tid att ladda ur, utan kommer också att börja laddas i omvänd polaritet längs kretsen R2-C1-kollektor-emitter av öppen Q1.
Men motståndet hos R2 är ganska stort och C1 har inte tid att ladda till strömkällans nivå, men när Q1 är låst kommer den att laddas ur genom baskedjan i Q2, vilket hjälper den att öppnas snabbare. Samma motstånd ökar också laddningstiden för den första kondensatorn C1. Men kollektorresistanserna R1, R4 är en belastning och har inte mycket effekt på frekvensen av pulsgenerering.
Som en praktisk introduktion föreslår jag att montera, i samma artikel diskuteras även designen med tre transistorer.
multivibratorkrets som använder transistorer i designen av en nyårsblinker
Låt oss titta på driften av en asymmetrisk multivibrator med två transistorer med exemplet på en enkel hemmagjord amatörradiokrets som gör ljudet av en studsande metallkula. Kretsen fungerar enligt följande: när kapacitansen C1 laddas ur, minskar slagens volym. Ljudets totala varaktighet beror på värdet på C1, och kondensator C2 ställer in varaktigheten för pauser. Transistorer kan vara absolut vilken p-n-p-typ som helst.
Det finns två typer av inhemska mikro-multivibratorer - självoscillerande (GG) och standby (AG).
Självoscillerande genererar en periodisk sekvens av rektangulära pulser. Deras varaktighet och upprepningsperiod ställs in av parametrarna för externa element av motstånd och kapacitans eller nivån på styrspänningen.
Inhemska mikrokretsar av självsvängande MV är till exempel 530GG1, K531GG1, KM555GG2 Mer detaljerad information du hittar dem och många andra i till exempel Yakubovsky S.V. Digital och analog integrerade kretsar eller IC och deras utländska analoger. Katalog i 12 volymer redigerad av Nefedov
För väntande MV:er ställs också varaktigheten av den genererade pulsen av egenskaperna hos de anslutna radiokomponenterna, och pulsrepetitionsperioden ställs in av repetitionsperioden för triggerpulserna som kommer till en separat ingång.
Exempel: K155AG1 innehåller en standby multivibrator som genererar enstaka rektangulära pulser med god varaktighetsstabilitet; 133AG3, K155AG3, 533AG3, KM555AG3, KR1533AG3 innehåller två standby-MV:er som genererar enstaka rektangulära spänningspulser med god stabilitet; 533AG4, KM555AG4 två väntande MV som bildar enstaka rektangulära spänningspulser.
Mycket ofta i amatörradiopraxis föredrar de inte specialiserade mikrokretsar, utan monterar dem med hjälp av logiska element.
Den enklaste multivibratorkretsen som använder NAND-grindar visas i figuren nedan. Den har två tillstånd: i ett tillstånd är DD1.1 låst och DD1.2 är öppen, i det andra - allt är tvärtom.
Till exempel, om DD1.1 är stängd, är DD1.2 öppen, då laddas kapacitansen C2 av utgångsströmmen från DD1.1 som passerar genom motståndet R2. Spänningen vid DD1.2-ingången är positiv. Den håller DD1.2 öppen. När kondensatorn C2 laddas minskar laddningsströmmen och spänningen över R2 sjunker. I det ögonblick som tröskelnivån nås, börjar DD1.2 stängas och dess utgångspotential ökar. Ökningen av denna spänning överförs genom C1 till utgången DD1.1, den senare öppnas, och den omvända processen utvecklas, som slutar med fullständig låsning av DD1.2 och upplåsning av DD1.1 - enhetens övergång till det andra instabila tillståndet . Nu kommer C1 att laddas genom R1 och utgångsresistansen från mikrokretskomponenten DD1.2, och C2 genom DD1.1. Således observerar vi en typisk självsvängande process.
Ännu en av enkla kretsar, som kan monteras med hjälp av logiska element, är en rektangulär pulsgenerator. Dessutom kommer en sådan generator att fungera i självgenereringsläge, liknande en transistor. Bilden nedan visar en generator byggd på en logisk digital inhemsk mikroenhet K155LA3
multivibratorkrets på K155LA3
Ett praktiskt exempel på en sådan implementering finns på elektroniksidan i utformningen av den anropande enheten.
Ett praktiskt exempel på implementeringen av driften av en väntande MV på en utlösare i konstruktionen av en optisk belysningsomkopplare som använder IR-strålar beaktas.
Lysdioder är installerade på multivibratorkortet
LED-blixt - symmetrisk multivibrator Tillämpningen av den symmetriska multivibratorkretsen är mycket bred. Element av multivibratorkretsar finns i datateknik, radiomätning och medicinsk utrustning.
En uppsättning delar för montering av LED-blinkers kan köpas på följande länk http://ali.pub/2bk9qh . Om du på allvar vill träna på lödning enkla mönster Mästaren rekommenderar att du köper en uppsättning med 9 uppsättningar, vilket avsevärt kommer att spara dina fraktkostnader. Här är länken för att köpa http://ali.pub/2bkb42 . Mästaren samlade ihop alla set och de började arbeta. Framgång och tillväxt av färdigheter inom lödning.
I den här artikeln kommer vi att prata om multivibratorn, hur den fungerar, hur man ansluter en last till multivibratorn och beräkningen av en transistorsymmetrisk multivibrator.
Multivibratorär en enkel rektangulär pulsgenerator som arbetar i självoscillatorläge. För att använda den behöver du bara ström från ett batteri eller annan strömkälla. Låt oss överväga den enklaste symmetriska multivibratorn som använder transistorer. Dess diagram visas i figuren. Multivibratorn kan vara mer komplicerad beroende på de nödvändiga funktionerna som utförs, men alla element som presenteras i figuren är obligatoriska, utan dem fungerar inte multivibratorn.
Driften av en symmetrisk multivibrator är baserad på laddnings-urladdningsprocesserna hos kondensatorer, som tillsammans med motstånd bildar RC-kretsar.
Jag skrev tidigare om hur RC-kretsar fungerar i min artikel Kondensator, som du kan läsa på min hemsida. På Internet, om du hittar material om en symmetrisk multivibrator, presenteras det kort och inte begripligt. Denna omständighet tillåter inte nybörjare radioamatörer att förstå någonting, utan hjälper bara erfarna elektronikingenjörer att komma ihåg något. På begäran av en av mina webbplatsbesökare bestämde jag mig för att eliminera denna lucka.
Hur fungerar en multivibrator?
I det första ögonblicket av strömförsörjning urladdas kondensatorerna C1 och C2, så deras strömresistans är låg. Det låga motståndet hos kondensatorerna leder till den "snabba" öppningen av transistorerna orsakad av strömflödet:
— VT2 längs vägen (visas i rött): "+ strömförsörjning > motstånd R1 > lågt motstånd för urladdad C1 > bas-emitterövergång VT2 > — strömförsörjning";
— VT1 längs banan (visas i blått): "+ strömförsörjning > motstånd R4 > lågt motstånd för urladdad C2 > bas-emitterövergång VT1 > — strömförsörjning."
Detta är det "ostadiga" driftsättet för multivibratorn. Det varar under en mycket kort tid, endast bestäms av hastigheten på transistorerna. Och det finns inga två transistorer som är helt identiska i parametrar. Vilken transistor som än öppnas snabbare kommer att förbli öppen - "vinnaren". Låt oss anta att det i vårt diagram visar sig vara VT2. Sedan, genom det låga motståndet hos den urladdade kondensatorn C2 och det låga motståndet hos kollektor-emitterövergången VT2, kommer basen av transistorn VT1 att kortslutas till emittern VT1. Som ett resultat kommer transistorn VT1 att tvingas stänga - "bli besegrad".
Eftersom transistor VT1 är stängd uppstår en "snabb" laddning av kondensatorn C1 längs vägen: "+ strömförsörjning > motstånd R1 > lågt motstånd för urladdad C1 > bas-emitterövergång VT2 > - strömförsörjning." Denna laddning sker nästan upp till spänningen i nätaggregatet.
Samtidigt laddas kondensatorn C2 med en ström med omvänd polaritet längs vägen: "+ strömförsörjning > motstånd R3 > lågt motstånd för urladdad C2 > kollektor-emitterövergång VT2 > - strömkälla." Laddningstiden bestäms av betygen R3 och C2. De bestämmer vid vilken tidpunkt VT1 är i stängt tillstånd.
När kondensator C2 laddas till en spänning som är ungefär lika med spänningen på 0,7-1,0 volt, kommer dess motstånd att öka och transistor VT1 öppnas med spänningen som appliceras längs banan: "+ strömförsörjning > motstånd R3 > bas-emitterövergång VT1 > - strömförsörjning." I detta fall kommer spänningen för den laddade kondensatorn Cl, genom den öppna kollektor-emitterövergången VT1, att appliceras på emitter-basövergången hos transistorn VT2 med omvänd polaritet. Som ett resultat kommer VT2 att stänga, och strömmen som tidigare passerade genom den öppna kollektor-emitterövergången VT2 kommer att flöda genom kretsen: "+ strömförsörjning > motstånd R4 > låg resistans C2 > bas-emitterövergång VT1 > — strömförsörjning. ” Denna krets kommer snabbt att ladda kondensator C2. Från detta ögonblick börjar "steady-state" självgenereringsläget.
Drift av en symmetrisk multivibrator i "steady-state"-genereringsläge
Den första halvcykeln av drift (oscillation) av multivibratorn börjar.
När transistor VT1 är öppen och VT2 är stängd, som jag nyss skrev, laddas kondensator C2 snabbt upp (från en spänning på 0,7...1,0 volt av en polaritet, till spänningen hos strömkällan med motsatt polaritet) längs kretsen : "+ strömförsörjning > motstånd R4 > låg resistans C2 > bas-emitterövergång VT1 > - strömförsörjning." Dessutom laddas kondensatorn C1 långsamt om (från strömkällans spänning med en polaritet till en spänning på 0,7...1,0 volt av motsatt polaritet) längs kretsen: "+ strömkälla > motstånd R2 > höger platta C1 > vänster platta C1 > kollektor-emitterövergång för transistor VT1 > - - strömkälla."
När spänningen vid basen av VT2, som ett resultat av omladdningen av C1, når ett värde av +0,6 volt i förhållande till emittern hos VT2, kommer transistorn att öppnas. Därför kommer spänningen hos den laddade kondensatorn C2, genom den öppna kollektor-emitterövergången VT2, att tillföras emitter-basövergången hos transistorn VT1 med omvänd polaritet. VT1 kommer att stängas.
Multivibratorns andra halva operationscykel (oscillation) börjar.
När transistorn VT2 är öppen och VT1 är stängd laddas kondensatorn C1 snabbt upp (från en spänning på 0,7...1,0 volt av en polaritet, till spänningen hos strömkällan med motsatt polaritet) längs kretsen: "+ strömförsörjning > motstånd R1 > låg resistans C1 > basemitterövergång VT2 > - strömförsörjning." Dessutom laddas kondensatorn C2 långsamt om (från spänningen från strömkällan med en polaritet till en spänning på 0,7...1,0 volt av motsatt polaritet) längs kretsen: "höger platta av C2 > kollektor-emitterövergång av transistor VT2 > - strömförsörjning > + strömkälla > motstånd R3 > vänster platta C2". När spänningen vid basen av VT1 når +0,6 volt i förhållande till emittern på VT1, kommer transistorn att öppnas. Därför kommer spänningen hos den laddade kondensatorn Cl, genom den öppna kollektor-emitterövergången VT1, att tillföras emitter-basövergången hos transistorn VT2 med omvänd polaritet. VT2 kommer att stängas. Vid denna tidpunkt slutar den andra halvcykeln av multivibratoroscillationen, och den första halvcykeln börjar igen.
Processen upprepas tills multivibratorn kopplas bort från strömkällan.
Metoder för att ansluta en last till en symmetrisk multivibrator
Rektangulära pulser avlägsnas från två punkter i en symmetrisk multivibrator– transistorkollektorer. När det finns en "hög" potential på en kollektor, då finns det en "låg" potential på den andra kollektorn (den saknas), och vice versa - när det finns en "låg" potential på en utgång, då finns det en "hög" potential på den andra. Detta visas tydligt i tidsdiagrammet nedan.
Multivibratorbelastningen måste kopplas parallellt med ett av kollektormotstånden, men inte i något fall parallellt med kollektor-emittertransistorövergången. Du kan inte förbigå transistorn med en belastning. Om detta villkor inte är uppfyllt, kommer åtminstone varaktigheten av pulserna att ändras, och högst kommer multivibratorn inte att fungera. Bilden nedan visar hur man ansluter lasten korrekt och hur man inte gör det.
För att belastningen inte ska påverka själva multivibratorn måste den ha tillräckligt ingångsmotstånd. För detta ändamål används vanligtvis bufferttransistorsteg.
Exemplet visar kopplar ett lågimpedans dynamiskt huvud till en multivibrator. Ett extra motstånd ökar buffertstegets inresistans och eliminerar därmed buffertstegets påverkan på multivibratortransistorn. Dess värde bör inte vara mindre än 10 gånger värdet på kollektormotståndet. Att ansluta två transistorer i en "komposittransistor"-krets ökar utströmmen avsevärt. I detta fall är det korrekt att ansluta buffertstegets bas-emitterkrets parallellt med multivibratorns kollektormotstånd och inte parallellt med multivibratortransistorns kollektor-emitterövergång.
För anslutning av ett högimpedans dynamiskt huvud till en multivibrator ett buffertsteg behövs inte. Huvudet är anslutet istället för ett av kollektormotstånden. Det enda villkoret som måste uppfyllas är att strömmen som flyter genom det dynamiska huvudet inte får överstiga transistorns maximala kollektorström.
Om du vill ansluta vanliga lysdioder till multivibratorn– för att göra ett "blinkande ljus", så krävs inte buffertkaskader för detta. De kan seriekopplas med kollektormotstånd. Detta beror på det faktum att LED-strömmen är liten, och spänningsfallet över den under drift är inte mer än en volt. Därför har de ingen effekt på multivibratorns funktion. Det är sant att detta inte gäller superljusa lysdioder, för vilka driftsströmmen är högre och spänningsfallet kan vara från 3,5 till 10 volt. Men i det här fallet finns det en väg ut - öka matningsspänningen och använd transistorer med hög effekt, vilket ger tillräcklig kollektorström.
Observera att oxidkondensatorer (elektrolytiska) är anslutna med sina positiva till transistorernas kollektorer. Detta beror på det faktum att på basen av bipolära transistorer spänningen inte stiger över 0,7 volt i förhållande till emittern, och i vårt fall är emitterna minus av strömförsörjningen. Men vid transistorernas kollektorer ändras spänningen nästan från noll till strömkällans spänning. Oxidkondensatorer kan inte utföra sin funktion när de är anslutna med omvänd polaritet. Naturligtvis, om du använder transistorer med en annan struktur (inte N-P-N, men P-N-P-strukturer), förutom att ändra strömkällans polaritet, är det nödvändigt att vända lysdioderna med deras katoder "upp i kretsen" och kondensatorerna med deras pluspunkter mot transistorernas baser.
Låt oss ta reda på det nu Vilka parametrar för multivibratorelementen bestämmer utströmmarna och genereringsfrekvensen för multivibratorn?
Vad påverkar värdena på kollektormotstånd? Jag har sett i några mediokra internetartiklar att värdena på kollektormotstånd inte nämnvärt påverkar multivibratorns frekvens. Allt detta är fullständigt nonsens! Om multivibratorn är korrekt beräknad, kommer en avvikelse av värdena för dessa motstånd med mer än fem gånger från det beräknade värdet inte att ändra multivibratorns frekvens. Huvudsaken är att deras motstånd är mindre än basmotstånden, eftersom kollektormotstånd ger snabb laddning av kondensatorer. Men å andra sidan är värdena på kollektormotstånd de viktigaste för att beräkna strömförbrukningen från strömkällan, vars värde inte bör överstiga transistorernas effekt. Om du tittar på det, om de är korrekt anslutna, är de jämna uteffekt multivibratorn har ingen direkt effekt. Men varaktigheten mellan omkopplingarna (multivibratorfrekvens) bestäms av den "långsamma" laddningen av kondensatorerna. Laddningstiden bestäms av RC-kretsarnas märkvärden - basmotstånd och kondensatorer (R2C1 och R3C2).
En multivibrator, även om den kallas symmetrisk, hänvisar denna endast till kretsen i dess konstruktion, och den kan producera både symmetriska och asymmetriska utpulser i varaktighet. Pulslängden (hög nivå) på VT1-kollektorn bestäms av klassificeringarna för R3 och C2, och pulslängden (hög nivå) på VT2-kollektorn bestäms av klassificeringarna R2 och C1.
Varaktigheten av laddningskondensatorer bestäms av en enkel formel, där Tau- pulslängd i sekunder, R– motståndsmotstånd i ohm, MED– kondensatorns kapacitans i Farads:
Således, om du inte redan har glömt vad som skrevs i den här artikeln ett par stycken tidigare:
Om det finns jämlikhet R2=R3 Och C1=C2, vid utgångarna på multivibratorn kommer det att finnas en "meander" - rektangulära pulser med en varaktighet som är lika med pauserna mellan pulserna, som du ser i figuren.
Hela oscillationsperioden för multivibratorn är T lika med summan av puls- och pausvaraktigheter:
Oscillationsfrekvens F(Hz) relaterad till period T(sek) genom förhållandet:
Som regel, om det finns några beräkningar av radiokretsar på Internet, är de magra. Det är därför Låt oss beräkna elementen i en symmetrisk multivibrator med hjälp av exemplet .
Som alla transistorsteg måste beräkningen utföras från slutet - utgången. Och vid utgången har vi ett buffertsteg, sedan finns det kollektormotstånd. Kollektormotstånd R1 och R4 utför funktionen att ladda transistorerna. Kollektormotstånd har ingen effekt på genereringsfrekvensen. De beräknas baserat på parametrarna för de valda transistorerna. Därför beräknar vi först kollektormotstånden, sedan basmotstånden, sedan kondensatorerna och sedan buffertsteget.
Procedur och exempel på beräkning av en transistorsymmetrisk multivibrator
Initial data:
Matningsspänning Ui.p. = 12 V.
Erforderlig multivibratorfrekvens F = 0,2 Hz (T = 5 sekunder), och pulslängden är lika med 1 (en sekund.
En bilglödlampa används som last. 12 volt, 15 watt.
Som du gissat kommer vi att beräkna ett "blinkande ljus" som blinkar en gång var femte sekund, och glödens varaktighet kommer att vara 1 sekund.
Val av transistorer för multivibratorn. Till exempel har vi de vanligaste transistorerna under sovjettiden KT315G.
För dem: Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h21>50.
Transistorer för buffertsteget väljs baserat på belastningsströmmen.
För att inte avbilda diagrammet två gånger har jag redan undertecknat värdena för elementen på diagrammet. Deras beräkning ges ytterligare i beslutet.
Lösning:
1. Först och främst måste du förstå att driften av en transistor vid höga strömmar i växlingsläge är säkrare för själva transistorn än att arbeta i förstärkningsläge. Därför finns det inget behov av att beräkna effekten för övergångstillståndet vid de ögonblick då en alternerande signal passerar genom driftspunkten "B" för transistorns statiska läge - övergången från öppet tillstånd till stängt tillstånd och tillbaka . För pulskretsar byggda på bipolära transistorer beräknas vanligtvis effekten för transistorerna i öppet tillstånd.
Först bestämmer vi transistorernas maximala effektförlust, vilket bör vara ett värde 20 procent mindre (faktor 0,8) än den maximala effekten för transistorn som anges i referensboken. Men varför behöver vi köra in multivibratorn i det stela ramverket av höga strömmar? Och även med ökad effekt kommer energiförbrukningen från kraftkällan att vara stor, men det blir liten nytta. Därför har bestämt sig maximal kraft förlust av transistorer, minska den med 3 gånger. En ytterligare minskning av effektförlusten är oönskad eftersom driften av en multivibrator baserad på bipolära transistorer i lågströmsläge är ett "instabilt" fenomen. Om strömkällan inte bara används för multivibratorn, eller om den inte är helt stabil, kommer även multivibratorns frekvens att "flyta".
Vi bestämmer maximal effektförlust: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW
Vi bestämmer märkeffekten: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40 mW
2. Bestäm kollektorströmmen i öppet tillstånd: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA
Låt oss ta det som den maximala kollektorströmmen.
3. Låt oss ta reda på värdet på resistansen och effekten av kollektorbelastningen: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm
Vi väljer motstånd från det befintliga nominella området som är så nära 3,6 kOhm som möjligt. Den nominella serien av motstånd har ett nominellt värde på 3,6 kOhm, så vi beräknar först värdet på kollektormotstånden R1 och R4 i multivibratorn: Rk = R1 = R4 = 3,6 kOhm.
Effekten hos kollektormotstånden R1 och R4 är lika med märkeffektförlusten för transistorerna Pras.nom. = 40 mW. Vi använder motstånd med en effekt som överstiger den specificerade Pras.nom. - typ MLT-0.125.
4. Låt oss gå vidare till att beräkna grundmotstånden R2 och R3. Deras klassificering bestäms baserat på förstärkningen av transistorerna h21. Samtidigt, för tillförlitlig drift av multivibratorn, måste resistansvärdet ligga inom intervallet: 5 gånger större än resistansen hos kollektormotstånden och mindre än produkten Rк * h21. I vårt fall Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm och Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm
Således kan värdena på motståndet Rb (R2 och R3) vara i intervallet 18...180 kOhm. Vi väljer först medelvärdet = 100 kOhm. Men det är inte slutgiltigt, eftersom vi måste tillhandahålla den erforderliga frekvensen för multivibratorn, och som jag skrev tidigare beror multivibratorns frekvens direkt på basmotstånden R2 och R3, såväl som på kondensatorernas kapacitans.
5. Beräkna kapacitanserna för kondensatorerna C1 och C2 och, om nödvändigt, beräkna om värdena för R2 och R3.
Värdena på kapacitansen hos kondensatorn C1 och motståndet hos motståndet R2 bestämmer varaktigheten av utpulsen på kollektorn VT2. Det är under denna impuls som vår glödlampa ska lysa. Och i tillståndet var pulslängden inställd på 1 sekund.
Låt oss bestämma kondensatorns kapacitans: C1 = 1 sek / 100 kOhm = 10 µF
En kondensator med en kapacitet på 10 μF ingår i det nominella området, så det passar oss.
Värdena på kapacitansen hos kondensatorn C2 och motståndet hos motståndet R3 bestämmer varaktigheten av utpulsen på kollektorn VT1. Det är under denna puls som det blir en "paus" på VT2-kollektorn och vår glödlampa ska inte lysa. Och i tillståndet specificerades en hel period på 5 sekunder med en pulslängd på 1 sekund. Därför är pausens längd 5 sekunder – 1 sekund = 4 sekunder.
Efter att ha omvandlat formeln för laddningstid, har vi Låt oss bestämma kondensatorns kapacitans: C2 = 4 sek / 100 kOhm = 40 µF
En kondensator med en kapacitet på 40 μF ingår inte i det nominella området, så det passar oss inte, och vi tar en kondensator med en kapacitet på 47 μF som är så nära den som möjligt. Men som du förstår kommer "paus"-tiden också att ändras. För att förhindra att detta händer, vi Låt oss räkna om motståndet för motståndet R3 baserat på varaktigheten av pausen och kapacitansen för kondensator C2: R3 = 4 sek / 47 µF = 85 kOhm
Enligt den nominella serien är det närmaste värdet på motståndsresistansen 82 kOhm.
Så vi fick värdena för multivibratorelementen:
R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.
6. Beräkna värdet på resistor R5 för buffertsteget.
För att eliminera påverkan på multivibratorn väljs resistansen för det ytterligare begränsningsmotståndet R5 att vara minst 2 gånger större än resistansen för kollektormotståndet R4 (och i vissa fall mer). Dess resistans, tillsammans med resistansen hos emitter-bas-övergångarna VT3 och VT4, kommer i detta fall inte att påverka parametrarna för multivibratorn.
R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm
Enligt den nominella serien är det närmaste motståndet 7,5 kOhm.
Med ett motståndsvärde på R5 = 7,5 kOhm kommer buffertstegets styrström att vara lika med:
Jag kontrollerar = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1,2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA
Dessutom, som jag skrev tidigare, påverkar kollektorbelastningen för multivibratortransistorerna inte dess frekvens, så om du inte har ett sådant motstånd, kan du ersätta det med en annan "nära" klassificering (5 ... 9 kOhm) ). Det är bättre om detta är i minskningsriktningen, så att det inte blir något fall i styrströmmen i buffertsteget. Men kom ihåg att det extra motståndet är en extra belastning för transistor VT2 i multivibratorn, så strömmen som flyter genom detta motstånd läggs till strömmen för kollektormotstånd R4 och är en belastning för transistor VT2: Ittotal = Ik + Icontrol. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA
Den totala belastningen på kollektorn på transistor VT2 är inom normala gränser. Om den överskrider den maximala kollektorströmmen som anges i referensboken och multiplicerad med en faktor på 0,8, öka motståndet R4 tills belastningsströmmen är tillräckligt reducerad, eller använd en kraftfullare transistor.
7. Vi måste ge ström till glödlampan In = Рн / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A
Men buffertstegets styrström är 1,44 mA. Multivibratorströmmen måste ökas med ett värde lika med förhållandet:
In / Icontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 gånger.
Hur man gör det? För betydande utströmsförstärkning använd transistorkaskader byggda enligt kretsen "komposittransistor". Den första transistorn är vanligtvis lågeffekt (vi kommer att använda KT361G), den har den högsta förstärkningen och den andra måste ge tillräcklig belastningsström (låt oss ta den inte mindre vanliga KT814B). Sedan multipliceras deras transmissionskoefficienter h21. Så för KT361G-transistorn h21>50, och för KT814B-transistorn h21=40. Och den totala överföringskoefficienten för dessa transistorer anslutna enligt kretsen "komposittransistor": h21 = 50 * 40 = 2000. Denna siffra är större än 870, så dessa transistorer är tillräckligt för att styra en glödlampa.
Tja, det är allt!
