Výkonný multivibrátor. Multivibrátory na tranzistorech. Popis činnosti multivibrátoru na tranzistorech

Tato lekce bude věnována poměrně důležitému a požadovanému tématu o multivibrátorech a jejich aplikaci. Pokud bych se pokusil jen vyjmenovat, kde a jak se používají samostatně oscilující vyvážené a nevyvážené multivibrátory, chtělo by to slušný počet stránek knihy. Možná neexistuje odvětví rádiového inženýrství, elektroniky, automatizace, pulzní nebo počítačové technologie, kde by takové generátory nebyly použity. Tato lekce poskytne teoretické informace o těchto zařízeních a na konci uvedu několik příkladů jejich praktického využití ve vztahu k vaší kreativitě.

Samoscilační multivibrátor

Multivibrátory jsou elektronická zařízení, která generují elektrické vibrace blízké obdélníkovému tvaru. Spektrum vibrací generovaných multivibrátorem obsahuje mnoho harmonických - také elektrických vibrací, ale násobky základních frekvenčních vibrací, což se odráží v jeho názvu: „více - hodně“, „vibro - vibrace“.

Zvažte obvod zobrazený na (obr. 1, a). Poznáš? Ano, toto je obvod dvoustupňového 3CH tranzistorového zesilovače s výstupem pro sluchátka. Co se stane, když je výstup takového zesilovače připojen k jeho vstupu, jak ukazuje přerušovaná čára v diagramu? Je mezi nimi pozitivní zpětná vazba a zesilovač se sám probudí a stane se generátorem oscilací zvukové frekvence a v telefonech uslyšíme nízký zvuk. Proti tomuto jevu se vede přijímač a zesilovač, ale pro automatické ovládání zařízení se ukazuje jako užitečné.

Nyní se podívejte na (obr. 1, b). Na něm vidíte diagram stejného zesilovače, na který se vztahuje Pozitivní zpětná vazba , jako na (obr. 1, a), pouze jeho obrys je mírně změněn. Takto se obvykle vykreslují obvody samokmitajících, tj. Samobuzených multivibrátorů. Zkušenosti jsou možná nejlepší metodou pochopení podstaty činnosti elektronického zařízení. O tom jste se přesvědčili nejednou. A nyní, abych lépe porozuměl fungování tohoto univerzálního zařízení - automatu, navrhuji s ním provést experiment. Na (obr. 2, a) můžete vidět schematický diagram samooscilačního multivibrátoru se všemi daty jeho odporů a kondenzátorů. Namontujte jej na prkénko. Tranzistory by měly být nízkofrekvenční (MP39-MP42), protože vysokofrekvenční tranzistory mají velmi malé průrazné napětí emitorového spojení. Elektrolytické kondenzátory C1 a C2 - typ K50 - 6, K50 - 3 nebo jejich importované protějšky pro jmenovité napětí 10 - 12 V. Odpory odporů se mohou lišit od odporů uvedených v diagramu až o 50%. Je jen důležité, aby jmenovité hodnoty zatěžovacích odporů Rl, R4 a základních odporů R2, R3 byly možná stejné. K napájení použijte baterii Krona nebo napájecí zdroj. V kolektorovém obvodu některého z tranzistorů zapněte miliampérmetr (RA) pro proud 10-15 mA a vysokonapěťový stejnosměrný voltmetr (PU) připojte k napětí až 10 V k emitorovému kolektoru sekci stejného tranzistoru. kondenzátory, připojte napájecí zdroj k multivibrátoru. Co ukazují měřicí přístroje? Miliametr - prudce se zvyšuje na 8 - 10 mA a poté také prudce klesá téměř na nulu, proud kolektorového obvodu tranzistoru. Voltmetr naopak nyní klesá téměř na nulu, poté se zvyšuje na napětí zdroje energie, napětí kolektoru. O čem tato měření mluví? Skutečnost, že tranzistor tohoto ramene multivibrátoru pracuje ve spínacím režimu. Nejvyšší kolektorový proud a současně nejnižší kolektorové napětí odpovídá otevřenému stavu a nejnižší proud a nejvyšší kolektorové napětí odpovídá uzavřenému stavu tranzistoru. Tranzistor druhého ramene multivibrátoru funguje přesně stejným způsobem, ale, jak se říká, 180 ° fázový posun : když je jeden z tranzistorů otevřený, druhý je zavřený. Je snadné to ověřit zahrnutím stejného miliametru do kolektorového obvodu tranzistoru druhého ramene multivibrátoru; šipky měřicích přístrojů se budou střídavě odchylovat od nulových značek vah. Nyní pomocí hodinek z druhé ruky spočítejte, kolikrát za minutu přecházejí tranzistory z otevřených do uzavřených. Asi 15 - 20krát. Toto je počet elektrických vibrací generovaných multivibrátorem za minutu. V důsledku toho je doba jedné oscilace 3 - 4 s. Pokračujte ve sledování šipky miliampérmetru a zkuste tyto výkyvy znázornit graficky. Podél horizontální osy souřadnic zakreslete v určitém měřítku doby, po které je tranzistor v otevřeném a zavřeném stavu, a podél svislé - kolektorový proud odpovídající těmto stavům. Získáte přibližně stejný graf jako na obrázku. 2, b.

Můžeme to tedy předpokládat multivibrátor generuje obdélníkové elektrické vibrace. V signálu multivibrátoru, bez ohledu na výstup, ze kterého je odstraněn, lze rozlišit proudové impulsy a pauzy mezi nimi. Časový interval od okamžiku vzniku jednoho proudového (nebo napěťového) impulsu do objevení dalšího impulsu se stejnou polaritou se obvykle nazývá perioda opakování pulsu T a čas mezi impulsy s dobou pauzy Tn - generování multivibrátorů impulsy, jejichž trvání Tn se rovná pauzám mezi nimi, se nazývají symetrické ... Zkušený multivibrátor, který jste sestavili, je tedy symetrický. Vyměňte kondenzátory C1 a C2 za jiné kondenzátory 10-15 uF. Multivibrátor zůstal symetrický, ale frekvence jím generovaných kmitů vzrostla 3 - 4krát - až na 60 - 80 za minutu nebo, což je stejné, až asi na 1 Hz. Šipky měřicích zařízení sotva mají čas sledovat změny proudů a napětí v tranzistorových obvodech. A pokud jsou kondenzátory C1 a C2 nahrazeny papírovými kapacitami 0,01 - 0,05 μF? Jak se teď budou šípy měřicích přístrojů chovat? Odklonili se od nulových značek vah a zůstali stát. Možná byla generace narušena? Ne! Je to tak, že oscilační frekvence multivibrátoru se zvýšila na několik stovek hertzů. Jde o výkyvy ve frekvenčním rozsahu zvuku, které DC zařízení již nedokáží opravit. Lze je detekovat pomocí měřiče frekvence nebo sluchátek připojených přes kondenzátor s kapacitou 0,01 - 0,05 μF k jakémukoli výstupu multivibrátoru nebo jejich připojením přímo k kolektorovému obvodu kteréhokoli z tranzistorů místo zatěžovacího odporu. Uslyšíte na telefonech tichý tón. Jaký je princip fungování multivibrátoru? Vraťme se k diagramu na obr. 2, a. V okamžiku, kdy je zapnuto napájení, se otevřou tranzistory obou ramen multivibrátoru, protože na jejich základny je aplikováno záporné předpětí přes odpovídající odpory R2 a R3. Současně se vazební kondenzátory začínají nabíjet: C1 - přes emitorové spojení tranzistoru V2 a rezistoru R1; C2 - přes emitorový přechod tranzistoru V1 a rezistoru R4. Tyto nabíjecí obvody kondenzátorů, které dělí napětí napájecího zdroje, vytvářejí záporná napětí, která na bázi tranzistorů (vzhledem k emitorům) nabývají na hodnotě a mají tendenci tranzistory stále více otevírat. Otevření tranzistoru způsobí pokles záporného napětí na jeho kolektoru, což způsobí pokles záporného napětí na bázi jiného tranzistoru a jeho uzavření. Takový proces probíhá najednou v obou tranzistorech, avšak pouze jeden z nich se zavře, na základě čehož je například vyšší kladné napětí způsobeno rozdílem v aktuálních přenosových poměrech h21e v hodnotách rezistory a kondenzátory. Druhý tranzistor zůstává otevřený. Tyto stavy tranzistorů jsou však nestabilní, protože elektrické procesy v jejich obvodech pokračují. Předpokládejme, že nějaký čas po zapnutí napájení se tranzistor V2 ukázal být uzavřený a tranzistor V1 se ukázal být otevřený. Od tohoto okamžiku se kondenzátor C1 začne vybíjet přes otevřený tranzistor V1, jehož odpor části emitor-kolektor je v tuto chvíli malý, a rezistoru R2. Jak se kondenzátor C1 vybíjí, kladné napětí na bázi uzavřeného tranzistoru V2 klesá. Jakmile je kondenzátor zcela vybitý a napětí na bázi tranzistoru V2 se blíží nule, objeví se v kolektorovém obvodu tohoto nyní se otevírajícího tranzistoru proud, který působí přes kondenzátor C2 na bázi tranzistoru V1 a snižuje záporné napětí na něm. V důsledku toho začne proud protékající tranzistorem V1 klesat a naopak tranzistorem V2 naopak stoupat. To způsobí, že se V1 vypne a V2 se zapne. Nyní se kondenzátor C2 začne vybíjet, ale přes otevřený tranzistor V2 a odpor R3, což nakonec vede k otevření prvního a uzavření druhých tranzistorů atd. Tranzistory interagují po celou dobu, v důsledku čehož multivibrátor generuje elektrické kmity. Frekvence oscilace multivibrátoru závisí jak na kapacitě vazebních kondenzátorů, které jste již zkontrolovali, tak na odporu základních odporů, jak nyní vidíte. Zkuste například vyměnit základní odpory R2 a R3 za odpory s vysokým odporem. Frekvence vibrací multivibrátoru se sníží. Naopak, pokud jsou jejich odpory menší, frekvence vibrací se zvýší. Další zkušenost: odpojte horní (podle schématu) svorky odporů R2 a R3 od záporného vodiče napájecího zdroje, spojte je dohromady a mezi nimi a záporným vodičem zapněte variabilní odpor s odporem 30 -50 kOhm s reostatem. Otáčením osy variabilního rezistoru můžete měnit oscilační frekvenci multivibrátorů v poměrně širokém rozsahu. Přibližnou oscilační frekvenci symetrického multivibrátoru lze vypočítat pomocí následujícího zjednodušeného vzorce: F = 700 / (RC), kde f je frekvence v hertzech, R je odpor základních odporů v kiloohmech a C je kapacita vazebních kondenzátorů v mikrofaradech. Pomocí tohoto zjednodušeného vzorce vypočítejte oscilace frekvencí, které generoval váš multivibrátor. Vraťme se k počátečním údajům rezistorů a kondenzátorů experimentálního multivibrátoru (podle schématu na obr. 2, a). Vyměňte kondenzátor C2 za kondenzátor s kapacitou 2 - 3 uF, zapněte miliametr v kolektorovém obvodu tranzistoru V2, podle jeho šipky graficky znázorněte aktuální výkyvy generované multivibrátorem. Nyní se proud v kolektorovém obvodu tranzistoru V2 objeví v kratších pulsech než dříve (obr. 2, c). Trvání impulzů Th bude přibližně stejný početkrát kratší než pauzy mezi impulsy Th, protože kapacita kondenzátoru C2 se ve srovnání s jeho předchozí kapacitou snížila. Nyní připojte stejný (nebo takový) miliampérmetr ke kolektorovému obvodu tranzistoru V1. Co ukazuje měřič? Také proudové impulsy, ale jejich trvání je mnohem delší než pauzy mezi nimi (obr. 2, d). Co se stalo? Snížením kapacity kondenzátoru C2 jste porušili symetrii ramen multivibrátoru - stala se asymetrické ... Proto vibrace, které generuje, se staly asymetrické : v kolektorovém obvodu tranzistoru V1 se proud objevuje v relativně dlouhých pulsech, v kolektorovém obvodu tranzistoru V2 - zkrátka. Z výstupu 1 takového multivibrátoru lze odstranit krátké napěťové impulsy a z výstupu 2 dlouhé napěťové impulzy. Dočasně vyměňte kondenzátory C1 a C2. Krátké napěťové impulsy budou nyní na výstupu 1 a dlouhé na výstupu 2. Spočítejte (za hodinu s sekundovou ručičkou), kolik elektrických pulzů za minutu tato verze multivibrátoru generuje. Asi 80. Zvyšte kapacitu kondenzátoru C1 paralelním připojením druhého elektrolytického kondenzátoru o kapacitě 20-30 uF. Rychlost opakování pulzů se sníží. A pokud je naopak kapacita tohoto kondenzátoru snížena? Rychlost opakování pulsu by se měla zvýšit. Existuje však další způsob, jak regulovat rychlost opakování pulzů - změnou odporu rezistoru R2: se snížením odporu tohoto rezistoru (ale ne méně než 3 - 5 kΩ, jinak bude tranzistor V2 otevřen bude narušen čas a proces vlastní oscilace), rychlost opakování pulzů by se měla zvýšit a se zvýšením jeho odporu naopak snížit. Zkontrolujte empiricky - je to tak? Vyberte odpor takového hodnocení, aby počet pulzů za minutu byl přesně 60. Jehla miliametru bude oscilovat na frekvenci 1 Hz. Multivibrátor v tomto případě bude, jakoby, elektronickým mechanismem hodin počítajících sekundy.

Čekající multivibrátor

Takový multivibrátor generuje impulsy proudu (nebo napětí), když jsou na jeho vstup aplikovány spouštěcí signály z jiného zdroje, například ze samoscilačního multivibrátoru. Aby se samočinný multivibrátor, se kterým jste již v této lekci experimentovali (podle schématu na obr. 2, a), proměnil v čekající multivibrátor, musíte provést následující: vyjměte kondenzátor C2, a místo toho zapněte odpor mezi kolektorem tranzistoru V2 a základnou tranzistoru V1 (na obr. 3 - R3) s odporem 10 - 15 kOhm; mezi základnou tranzistoru V1 a uzemněným vodičem zapněte sériově zapojený prvek 332 (G1 nebo jiný zdroj konstantního napětí) a odpor s odporem 4,7 - 5,1 kΩ (R5), ale tak, aby kladný pól prvek je připojen k základně (přes R5); k základnímu obvodu tranzistoru V1 připojte kondenzátor (na obr. 3 - C2) s kapacitou 1-5 tisíc pF, jehož druhý výstup bude fungovat jako kontakt vstupního řídicího signálu. Počáteční stav tranzistoru V1 takového multivibrátoru je uzavřen, tranzistor V2 je otevřený. Zkontrolovat - je to tak? Napětí na kolektoru uzavřeného tranzistoru by mělo být blízké napětí napájecího zdroje a na kolektoru otevřeného tranzistoru by nemělo překročit 0,2 - 0,3 V. Poté zapněte miliametr pro proud 10 - 15 mA do kolektorový obvod tranzistoru V1 a při pozorování jeho šipky spojte mezi kontaktem Uin a uzemněným vodičem doslova na okamžik jeden nebo dva prvky 332 zapojené do série (na schématu GB1) nebo 3336L baterie. Jen si to nepleťte: záporný pól tohoto externího elektrického signálu musí být připojen ke kontaktu Uin. V tomto případě by se šipka miliampérmetru měla okamžitě odchýlit na hodnotu nejvyššího proudu kolektorového obvodu tranzistoru, na chvíli zamrznout a poté se vrátit do původní polohy a čekat na další signál. Tento experiment opakujte několikrát. Miliampérmetr u každého signálu ukáže okamžitý nárůst na 8 - 10 mA a po chvíli se také kolektorový proud tranzistoru V1 okamžitě sníží téměř na nulu. Jedná se o impulsy jednoho proudu generované multivibrátorem. A pokud je baterie GB1 připojena k terminálu Uin déle. Stane se totéž jako v předchozích experimentech - na výstupu multivibrátoru se objeví pouze jeden puls Zkuste to!

A ještě jeden experiment: dotkněte se vývodu základny tranzistoru V1 jakýmkoli kovovým předmětem, který jste vzali do ruky. V tomto případě možná bude fungovat čekající multivibrátor - z elektrostatického náboje vašeho těla. Opakujte stejné experimenty, ale s miliampérmetrem připojeným ke kolektorovému obvodu V2. Když je aplikován řídicí signál, měl by se kolektorový proud tohoto tranzistoru prudce snížit téměř na nulu a poté také prudce vzrůst na hodnotu proudu otevřeného tranzistoru. Toto je také proudový impuls, ale se zápornou polaritou. Jaký je princip činnosti čekajícího multivibrátoru? V takovém multivibrátoru není spojení mezi kolektorem tranzistoru V2 a základnou tranzistoru V1 kapacitní, jako v samočinném, ale odporové přes odpor R3. Záporné předpětí je přivedeno na základnu tranzistoru V2 přes odpor R2. Tranzistor V1 je spolehlivě uzavřen kladným napětím prvku G1 na jeho základně. Tento stav tranzistorů je velmi stabilní. V tomto stavu mohou zůstat tak dlouho, jak chtějí. Ale na základě tranzistoru V1 se objevil napěťový impuls se zápornou polaritou. Od tohoto okamžiku přecházejí tranzistory do nestabilního stavu. Působením vstupního signálu se tranzistor V1 otevře a napětí měnící se současně na jeho kolektoru přes kondenzátor C1 uzavře tranzistor V2. Tranzistory jsou v tomto stavu, dokud se nevybije kondenzátor C1 (přes odpor R2 a otevřený tranzistor V1, jehož odpor je v tuto chvíli malý). Jakmile je kondenzátor vybitý, tranzistor V2 se okamžitě otevře a tranzistor V1 se zavře. Od této chvíle je multivibrátor opět v původním, stabilním pohotovostním režimu. Tím pádem, čekající multivibrátor má jeden stabilní a jeden nestabilní stav ... Během nestabilního stavu generuje jeden obdélníkový puls proud (napětí), jehož trvání závisí na kapacitě kondenzátoru C1. Čím větší je kapacita tohoto kondenzátoru, tím delší je doba trvání impulsu. Například například s kondenzátorem 50 μF generuje multivibrátor proudový impuls o délce asi 1,5 s a s kondenzátorem s kapacitou 150 μF - třikrát více. Prostřednictvím dalších kondenzátorů - kladné napěťové impulsy lze odstranit z výstupu 1 a záporné napěťové impulzy z výstupu 2. Je možné multivibrátor vyjmout z pohotovostního režimu pouze záporným napěťovým impulzem aplikovaným na základnu tranzistoru V1? Ne, nejen. Toho lze dosáhnout přiložením napěťového impulsu s kladnou polaritou, ale na základnu tranzistoru V2. Zbývá tedy experimentálně zkontrolovat, jak kapacita kondenzátoru C1 ovlivňuje trvání pulsu a schopnost ovládat čekající multivibrátor kladnými napěťovými impulsy. Jak můžete prakticky použít čekající multivibrátor? Jinak. Například k převedení sinusového napětí na napěťové (nebo proudové) impulsy obdélníkového tvaru o stejné frekvenci nebo na nějakou dobu zapnout jiné zařízení aplikací krátkodobého elektrického signálu na vstup čekajícího multivibrátoru. Jak jinak? Myslet si!

Multivibrátor v generátorech a elektronických spínačích

Elektronický hovor. Multivibrátor lze použít pro bytový zvon a nahradit jej běžným elektrickým. Lze jej sestavit podle schématu uvedeného na (obr. 4). Tranzistory V1 a V2 pracují v symetrickém multivibrátoru, generují oscilace s frekvencí přibližně 1000 Hz, a tranzistor V3 ve výkonovém zesilovači pro tyto oscilace. Zesílené vibrace jsou dynamickou hlavou B1 převedeny na zvukové vibrace. Pokud k uskutečnění hovoru použijete reproduktor účastníka, připojíte primární vinutí jeho přechodového transformátoru ke kolektorovému obvodu tranzistoru V3, v jeho pouzdře bude umístěna veškerá zvonková elektronika namontovaná na desce. Bude tam umístěna i baterie.

Elektronický zvonek lze instalovat na chodbu a připojit pomocí dvou vodičů k tlačítku S1. Když stisknete tlačítko, v dynamické hlavě se objeví zvuk. Protože je zařízení napájeno pouze během vyzváněcích signálů, dvě 3336L baterie zapojené do série nebo „Krona“ vydrží několik měsíců provozu hovoru. Nastavte požadovaný tón zvuku výměnou kondenzátorů C1 a C2 za kondenzátory jiných kapacit. Multivibrátor, sestavený podle stejného schématu, lze použít k učení a tréninku poslechu telegrafické abecedy - Morseovy abecedy. V tomto případě je nutné pouze vyměnit tlačítko za telegrafní klíč.

Elektronický spínač. Toto zařízení, jehož schéma je znázorněno na (obr. 5), lze použít k zapnutí dvou světel vánočního stromku napájených ze sítě střídavého proudu. Samotný elektronický spínač může být napájen ze dvou 3336L baterií zapojených do série, nebo z usměrňovače, který by dával na výstupu konstantní napětí 9 - 12 V.

Spínací obvod je velmi podobný obvodu elektronického zvonku. Ale kapacity kondenzátorů C1 a C2 přepínače jsou mnohonásobně větší než kapacity podobných zvonových kondenzátorů. Přepínací multivibrátor, ve kterém pracují tranzistory V1 a V2, generuje oscilace s frekvencí asi 0,4 Hz a zátěž jeho výkonového zesilovače (tranzistoru V3) je cívkou elektromagnetického relé K1. Relé má jeden pár spínacích kontaktních desek. Vhodné je například relé RES - 10 (pas RS4.524.302) nebo jiné elektromagnetické relé, které spolehlivě pracuje od napětí 6 - 8 V ​​při proudu 20 - 50 mA. Když je napájení zapnuto, multivibrátorové tranzistory V1 a V2 se střídavě otevírají a zavírají a generují signály se čtvercovými vlnami. Když je V2 zapnuto, záporné napájecí napětí je dodáváno přes odpor R4 a tento tranzistor je přiveden na základnu V3, čímž je saturován. V tomto případě se odpor sekce emitor -kolektor tranzistoru V3 sníží na několik ohmů a na vinutí relé K1 se přivede téměř celé napětí napájecího zdroje - relé se spustí a připojí jeden z řetězců k síť s jejími kontakty. Když je V2 uzavřen, základní napájení V3 je také otevřené a zavřené, cívkou relé neproudí žádný proud. V tuto chvíli relé uvolní kotvu a její kontakty, přepne a připojí k síti druhý věnec vánočního stromku. Pokud chcete změnit spínací čas strun, vyměňte kondenzátory C1 a C2 za kondenzátory jiných kapacit. Nechte data rezistorů R2 a R3 stejná, jinak bude narušen režim provozu tranzistorů ve stejnosměrném proudu. Výkonový zesilovač, podobný zesilovači na tranzistoru V3, může být součástí emitorového obvodu tranzistoru V1 multivibrátoru. V tomto případě elektromagnetická relé (včetně vlastních) nemusí mít spínací skupiny kontaktů, ale normálně otevřené nebo normálně uzavřené. Reléové kontakty jednoho z ramen multivibrátoru se budou periodicky uzavírat a otevírat silový obvod jednoho řetězce a reléové kontakty druhého ramene multivibrátoru - silového obvodu druhého řetězce. Elektronický spínač lze namontovat na desku vyrobenou z getinaxu nebo jiného izolačního materiálu a společně s baterií jej lze umístit do překližkové krabice. Během provozu přepínač spotřebovává proud maximálně 30 mA, takže energie dvou baterií 3336L nebo „Krona“ bude stačit na všechny novoroční svátky. Podobný přepínač lze použít i pro jiné účely. Například pro osvětlení masek, atrakcí. Představte si figurku hrdiny pohádky „Kocour v botách“ vystřiženou z překližky a vymalovanou. Za průhlednými očima jsou žárovky z baterky, spínané elektronickým spínačem a na samotné postavě je tlačítko. Jakmile stisknete tlačítko, kočka na vás okamžitě začne mrkat. Nemohli byste použít přepínač k elektrifikaci některých modelů, jako je model majáku? V tomto případě je místo elektromagnetického relé možné zahrnout do kolektorového obvodu tranzistoru výkonového zesilovače malou žárovku určenou pro malý žárovkový proud, která bude simulovat záblesky majáku. Pokud je takový spínač doplněn přepínacím spínačem, pomocí kterého bude možné zapnout dvě takové lampy postupně do kolektorového obvodu výstupního tranzistoru, pak se může stát indikátorem otáček vašeho kola.

Metronom- toto jsou hodiny, které vám umožňují odpočítávat stejné časové intervaly pomocí zvukových signálů s přesností zlomků sekundy. Taková zařízení se používají například k rozvoji smyslu pro takt při výuce hudební gramotnosti, během prvních školení pro přenos signálů telegrafickou abecedou. Schéma jednoho z takových zařízení můžete vidět na (obr. 6).

Toto je také multivibrátor, ale asymetrický. V takovém multivibrátoru se používají tranzistory různých struktur: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). To umožnilo snížit celkový počet dílů multivibrátoru. Princip jeho fungování zůstává stejný - ke generování dochází díky pozitivní zpětné vazbě mezi výstupem a vstupem dvoustupňového 3ch zesilovače; komunikaci provádí elektrolytický kondenzátor C1. Multivibrátor je nabitý malou dynamickou hlavou B1 s kmitací cívkou s odporem 4–10 ohmů, například 0,1 GD-6, 1 GD-8 (nebo telefonní kapslí), která během krátkodobého provozu vytváří zvuky podobné klikům proudové impulsy. Rychlost opakování pulzů lze nastavit pomocí variabilního odporu R1 od přibližně 20 do 300 pulsů za minutu. Rezistor R2 omezuje základní proud prvního tranzistoru, když je motor rezistoru R1 v nejnižší (podle obvodu) poloze odpovídající nejvyšší frekvenci generovaných oscilací. Metronom může být napájen jednou 3336L baterií nebo třemi 332 články zapojenými do série. Proud, který spotřebovává z baterie, nepřesahuje 10 mA. Variabilní odpor R1 musí mít stupnici kalibrovanou proti mechanickému metronomu. Jeho použitím můžete jednoduchým otočením knoflíku odporu nastavit požadovanou frekvenci zvukových signálů metronomu.

Praktická práce

Jako praktickou práci vám doporučuji shromáždit obvody multivibrátorů uvedené na výkresech lekce, které pomohou porozumět principu fungování multivibrátoru. Dále navrhuji shromáždit velmi zajímavý a užitečný v domácích spotřebičích „Simulátor elektronického slavíka“, založený na multivibrátorech, které lze použít jako zvonek. Obvod je velmi jednoduchý, spolehlivý, funguje okamžitě bez chyb při instalaci a použití opravitelných radiových prvků. Jako zvonek u dveří ho používám už 18 let. Dodnes. Je snadné uhodnout, že jsem to nasbíral - když jsem, stejně jako vy, byl začínajícím radioamatérem.

Když se na to podíváte, veškerá elektronika se skládá z velkého počtu jednotlivých stavebních bloků. Jedná se o tranzistory, diody, odpory, kondenzátory, indukční prvky. A již z těchto cihel můžete přidat cokoli chcete.

Od neškodné dětské hračky, vydávající například zvuk „mňoukání“, až po naváděcí systém balistické rakety s vícenásobnou hlavicí pro osm megatonové nálože.

Jedním z velmi známých a často používaných obvodů v elektronice je symetrický multivibrátor, což je elektronické zařízení, které generuje (generuje) oscilace ve tvaru blížícím se obdélníkovému.

Multivibrátor je sestaven ze dvou tranzistorů nebo logických obvodů s dalšími prvky. Je to v podstatě dvoustupňový zesilovač pozitivní zpětné vazby (PIC). To znamená, že výstup druhého stupně je připojen přes kondenzátor ke vstupu prvního stupně. Díky tomu se zesilovač díky pozitivní zpětné vazbě promění v oscilátor.

Aby multivibrátor začal generovat impulsy, stačí připojit napájecí napětí. Multivibrátory mohou být symetrický a asymetrické.

Na obrázku je schéma symetrického multivibrátoru.

V symetrickém multivibrátoru jsou nominální hodnoty prvků každého ze dvou ramen naprosto stejné: R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2. Když se podíváte na oscilogram výstupního signálu symetrického multivibrátoru, snadno zjistíte, že obdélníkové impulsy a pauzy mezi nimi jsou v čase stejné. t puls ( t a) = t pauza ( t p). Rezistory v kolektorových obvodech tranzistorů neovlivňují parametry pulzů a jejich hodnota je zvolena v závislosti na typu použitého tranzistoru.

Rychlost opakování pulsu takového multivibrátoru lze snadno vypočítat pomocí jednoduchého vzorce:

Kde f je frekvence v hertzech (Hz), C je kapacita v mikrofaradech (μF) a R je odpor v kiloohmech (kΩ). Například: C = 0,02 μF, R = 39 kΩ. Nahradíme jej ve vzorci, provedeme akce a získáme frekvenci v rozsahu zvuku přibližně rovnou 1000 Hz, nebo spíše 897,4 Hz.

Sám o sobě takový multivibrátor není zajímavý, protože produkuje jeden nemodulovaný „pískot“, ale pokud prvky zvolí frekvenci 440 Hz, a to je nota A první oktávy, pak dostaneme miniaturní ladičku s kterou můžete například na túře naladit na kytaru. Jediná věc, kterou musíte udělat, je přidat jeden tranzistorový zesilovací stupeň a miniaturní reproduktor.

Následující parametry jsou považovány za hlavní charakteristiky pulzního signálu:

Frekvence... Měřicí jednotka (Hz) Hertz. 1 Hz - jedna oscilace za sekundu. Frekvence vnímané lidským uchem jsou v rozsahu 20 Hz - 20 kHz.

Trvání pulsu... Měří se ve zlomcích sekundy: míle, mikro, nano, piko atd.

Amplituda... U uvažovaného multivibrátoru není k dispozici úprava amplitudy. V profesionálních zařízeních se používá krokové i plynulé ovládání amplitudy.

Wellness... Poměr období (T) k trvání impulsu ( t). Pokud je délka impulsu 0,5 periody, pak je pracovní cyklus dva.

Na základě výše uvedeného vzorce je snadné vypočítat multivibrátor pro téměř jakoukoli frekvenci kromě vysokých a ultra vysokých frekvencí. Při práci existuje několik dalších fyzikálních principů.

Aby multivibrátor produkoval několik diskrétních frekvencí, stačí do každého ramene vložit dvoudílný přepínač a pět šesti kondenzátorů různých kapacit, přirozeně stejných, a pomocí přepínače vybrat požadovanou frekvenci. Rezistory R2, R3 také ovlivňují frekvenci a pracovní cyklus a lze je měnit. Zde je další obvod multivibrátoru s nastavitelnou spínací frekvencí.

Snížení odporu rezistorů R2 a R4 pod určitou hodnotu v závislosti na typu použitých tranzistorů může způsobit poruchu generování a multivibrátor nebude fungovat, proto v sérii s rezistory R2 a R4 můžete připojit variabilní odpor R3 , který lze použít k výběru spínací frekvence multivibrátoru.

Praktická aplikace symetrického multivibrátoru je velmi rozsáhlá. Pulzní počítače, rádiová měřicí zařízení při výrobě domácích spotřebičů. Spousta unikátního lékařského vybavení je postavena na obvodech založených na stejném multivibrátoru.

Díky své výjimečné jednoduchosti a nízké ceně je multivibrátor široce používán v dětských hračkách. Zde je příklad typického LED blikače.

Při hodnotách elektrolytických kondenzátorů C1, C2 a odporů R2, R3 uvedených ve schématu bude pulzní frekvence 2,5 Hz, což znamená, že diody LED budou blikat přibližně dvakrát za sekundu. Můžete použít výše navržený obvod a zapnout variabilní odpor společně s rezistory R2, R3. Díky tomu bude možné vidět, jak se změní frekvence LED záblesků, když se změní odpor proměnného rezistoru. Můžete dát kondenzátory různých nominálních hodnot a sledovat výsledek.

Jako školák jsem sestavil vypínač na osvětlení vánočních stromků na multivibrátoru. Všechno fungovalo, ale když jsem připojil girlandy, moje zařízení je začalo přepínat velmi vysokou frekvencí. Kvůli tomu se ve vedlejší místnosti začala divoce vysílat televize a elektromagnetické relé v obvodu prasklo jako kulomet. Bylo to radostné (funguje to!) A trochu děsivé. Rodiče byli znepokojeni tím, že nežertovali.

Taková otravná bobule s příliš častým přepínáním mi nedala odpočinek. A zkontroloval jsem obvod a kondenzátory v nominální hodnotě byly to, co jsem potřeboval. Nebral jsem v úvahu pouze jednu věc.

Elektrolytické kondenzátory byly velmi staré a suché. Jejich kapacita byla malá a vůbec neodpovídala kapacitám uvedeným v jejich případě. Vzhledem k nízké kapacitě pracoval multivibrátor na vyšší frekvenci a příliš často spínal girlandy.

V té době jsem neměl žádná zařízení, která by dokázala měřit kapacitu kondenzátorů. Ano, a tester používal ukazatel, ne moderní digitální multimetr.

Pokud tedy váš multivibrátor vydává nadhodnocenou frekvenci, první věcí, kterou musíte udělat, je zkontrolovat elektrolytické kondenzátory. Naštěstí si nyní můžete za málo peněz koupit univerzální tester rádiových součástek, pomocí kterého můžete měřit kapacitu kondenzátoru.

Chcete -li generovat obdélníkové impulsy s frekvencí výše, můžete použít obvody, které pracují na stejném principu jako obvod na obr. 18,32. Jak ukazuje obr. 18.40, v těchto obvodech je jako komparátor použit nejjednodušší diferenciální zesilovač.

Pozitivní zpětná vazba v Schmittově spouštěcím obvodu je zajištěna přímým připojením výstupu zesilovače k ​​jeho vstupu, tj. Odpor rezistoru v napěťovém děliči je zvolen rovný nule. Podle vzorce (18.16) by v takovém schématu měla být získána nekonečně dlouhá doba oscilací, ale není to tak úplně pravda. Při odvozování této rovnice se předpokládalo, že zesilovač použitý jako komparátor má nekonečně velký zisk, tj. že proces spínání obvodu nastává, když je rozdíl vstupního napětí roven nule. V tomto případě bude prahová hodnota spínání obvodu rovna výstupnímu napětí a napětí na kondenzátoru C dosáhne této hodnoty pouze po velmi dlouhou dobu.

Rýže. 18.40 Multivibrátor založený na diferenciálním zesilovači.

Obvod diferenciálního zesilovače, na jehož základě je generátor vyroben na obr. 18,40, má docela nízký zisk. Z tohoto důvodu se obvod přepne ještě dříve, než rozdíl mezi vstupními signály zesilovače dosáhne nuly. Pokud je například takové schéma implementováno, jak je znázorněno na Obr. 18,41, na základě lineárního zesilovače vyrobeného pomocí technologie ESL (například na základě integrovaného mikroobvodu bude rozdíl ve vstupních signálech, při kterých je obvod přepnut, přibližně Když je amplituda výstupního napětí přibližně typická pro obvody vyrobené na na základě technologie ECL je generována pulzní perioda signálu

Uvažovaný obvod vám umožňuje generovat pulzní napětí s frekvencí až

Podobný generátor lze také vyrobit na základě obvodů TTL. Pro tyto účely je vhodný hotový spouštěcí čip Schmitt (například 7414 nebo 74132), protože již má vnitřní pozitivní zpětnou vazbu. Odpovídající zahrnutí takového mikroobvodu je znázorněno na obr. 18,42. Protože vstupní proud prvku TTL musí protékat Schmittovým spouštěcím odporem, jeho odpor by neměl překročit 470 ohmů. To je nezbytné pro sebevědomé přepínání obvodu na dolním prahu provozu. Minimální hodnota tohoto odporu je určena výstupní zatížitelností logického prvku a je rovna přibližně 100 ohmům. Spouštěcí prahy Schmittova spouště jsou 0,8 a 1,6 V. Pro amplitudu výstupního signálu asi 3 V, typickou pro integrované obvody typu TTL, je pulzní frekvence generovaného signálu

Maximální dosažitelná frekvence je asi 10 MHz.

Nejvyšších generačních frekvencí je dosaženo při použití speciálních multivibrátorových obvodů s emitorovými spojkami (například mikroobvody nebo schematický diagram takového multivibrátoru je znázorněn na obr. 18.43. Tyto integrované obvody jsou navíc vybaveny dalšími koncovými stupni vyrobenými na základě obvodů TTL nebo ESL.

Uvažujme o principu fungování obvodu. Předpokládejme, že amplituda střídavých napětí ve všech bodech obvodu nepřekročí hodnotu Když je tranzistor uzavřen, napětí na jeho kolektoru se prakticky rovná napájecímu napětí. Napětí emitoru tranzistoru je emitorový proud

Rýže. 18,41. Multivibrátor založený na lineárním zesilovači vyrobeném pomocí technologie ESL.

Rýže. 18,42. Multivibrátor založený na Schmittově spouště, vyrobený pomocí technologie TTL. Frekvence

Rýže. 18,43. Vysílač spojený multivibrátor.

tranzistoru je stejný Aby byl signál požadované amplitudy izolován na rezistoru, musí být jeho odpor Potom v uvažovaném stavu obvodu bude napětí na emitoru tranzistoru stejné. Během doby, kdy je tranzistor uzavřen, protéká proud z levého zdroje kondenzátorem C. v důsledku čehož napětí na emitoru tranzistoru klesá rychlostí

Tranzistor T se otevře, když napětí na jeho vysílači klesne na hodnotu Současně se napětí na bázi tranzistoru sníží o 0,5 V a tranzistor se zavře a napětí na jeho kolektoru se zvýší na hodnotu V důsledku přítomnosti emitorový sledovač na tranzistoru, napětí na kolektoru tranzistoru se zvyšuje, takže se zvyšuje základní napětí tranzistoru. V důsledku toho se napětí na emitoru tranzistoru prudce zvýší na hodnotu Tento skok napětí se přenáší přes kondenzátor C na emitor tranzistoru, takže napětí v tomto bodě se prudce zvyšuje od do

Během doby, kdy je tranzistor vypnutý, proud protékající kondenzátorem C způsobuje, že napětí na emitoru tranzistoru klesá rychlostí

Tranzistor zůstává uzavřený, dokud potenciál jeho emitoru neklesne z hodnoty na hodnotu. U tranzistoru je tento čas

Tento článek popisuje zařízení navržené jednoduše tak, aby začínající radioamatér (elektrotechnik, elektronik atd.) Mohl lépe porozumět schématům obvodů a získat zkušenosti při montáži tohoto zařízení. Ačkoli je to možné u tohoto nejjednoduššího multivibrátoru, který je popsán níže, lze najít i praktické využití. Zvažte obvod:

Obrázek 1 - Nejjednodušší multivibrátor na relé

Když je do obvodu přivedeno napájení, kondenzátor se začne nabíjet přes odpor R1, kontakty K1.1 jsou současně otevřené, když je kondenzátor nabitý na určité napětí, relé bude fungovat a kontakty se sepnou uzavřené kontakty, kondenzátor se začne vybíjet přes tyto kontakty a odpor R2, když se kondenzátor vybije na určité napětí, kontakty se otevřou a proces se bude cyklicky opakovat. Tento multivibrátor funguje na základě skutečnosti, že spínací proud relé je větší než přídržný proud. Odpory odporů NELZE měnit v širokém rozsahu a to je nevýhoda tohoto obvodu. Impedance napájecího zdroje ovlivňuje frekvenci, a proto tento multivibrátor nebude fungovat na všech zdrojích napájení. Kapacitu kondenzátoru lze zvýšit, zatímco frekvence sepnutí kontaktu se sníží. Pokud má relé druhou skupinu kontaktů a používá obrovské hodnoty kapacity kondenzátoru, pak tento obvod lze použít k pravidelnému automatickému zapínání / vypínání zařízení. Postup montáže je zobrazen na následujících fotografiích:

Připojení rezistoru R2

Připojení kondenzátoru

Připojení rezistoru R1

Připojení kontaktů relé s jeho vinutím

Připojení vodičů pro napájení

Relé lze zakoupit v obchodě s rádiovými součástmi nebo získat ze starého rozbitého zařízení, například můžete pájet relé z obvodových desek z chladniček:

Pokud má relé špatné kontakty, lze je trochu vyčistit.

Rádiové obvody pro začínající radioamatéry

V tomto článku představujeme několik zařízení založených na jednom obvodu - asymetrický multivibrátor na tranzistorech různé vodivosti.

blikač

Pomocí tohoto diagramu můžete sestavit zařízení s blikající žárovkou (viz obr. 1) a použít ho k různým účelům. Například nainstalujte na kolo pro napájení směrových světel nebo v modelu majáku, signální lampě, na modelu auta nebo lodi jako blikající lampu.

Zatížení asymetrického multivibrátoru, sestaveného na tranzistorech T1, T2, je lampa L1. Rychlost opakování impulzů je určena hodnotou kapacity kondenzátoru C1 a odporů R1, R2. Rezistor R1 omezuje maximální frekvenci záblesků a odpor R2 může plynule měnit jejich frekvenci. Je nutné zahájit práci s maximální frekvencí, která odpovídá horní poloze posuvníku rezistoru R2 podle schématu.

Vezměte prosím na vědomí, že zařízení je napájeno baterií 3336L, která při zatížení dává 3,5 V, a lampa L1 je aplikována na napětí pouze 2,5 V. Vyhoří? Ne! Doba jeho záře je velmi krátká a vlákno se nemá čas přehřát. Pokud mají tranzistory vysoký zisk, pak místo žárovky 2,5 V x 0,068 A můžete použít žárovku 3,5 V x 0,16 A. Jako tranzistor T1 jsou vhodné tranzistory jako MP35-MP38 a T2-MP39-MP42.

Metronom

Pokud místo žárovky do stejného obvodu nainstalujete reproduktor, získáte další zařízení - elektronický metronom. Používá se při výuce hudby, pro načasování ve fyzických experimentech a při tisku fotografií.

Pokud trochu změníte obvod - snížíte kapacitu kondenzátoru C1 a zavedete odpor R3, pak se zvýší doba trvání pulzu generátoru. Zvuk se zvýší (obr.2). Toto zařízení může fungovat jako bytový zvonek, model bzučáku nebo šlapací auto pro děti. (V druhém případě musí být napětí zvýšeno na 9 V.) A lze jej také použít pro výuku Morseovy abecedy. Teprve poté je místo tlačítka Kn1 nutné vložit telegrafní klíč. Tón zvuku je vybrán kondenzátorem C1 a odporem R2. Čím vyšší je R3, tím hlasitější je zvuk generátoru. Pokud je však jeho hodnota větší než jeden kiloohm, pak k oscilacím v generátoru nemusí dojít.

Generátor používá stejné tranzistory jako v předchozím obvodu a jako reproduktor - sluchátka nebo hlava s odporem cívky 5 až 65 ohmů.

Indikátor vlhkosti

Asymetrický multivibrátor na tranzistorech různé vodivosti má zajímavou vlastnost: během provozu jsou oba tranzistory buď otevřené, nebo uzamčené současně. Proud spotřebovaný uzamčenými tranzistory je velmi malý. To umožňuje vytvoření ekonomických indikátorů změny neelektrických veličin, jako jsou například ukazatele vlhkosti. Schematický diagram takového indikátoru je na obrázku 3. Jak je patrné z diagramu, generátor je trvale připojen ke zdroji energie, ale nefunguje, protože oba tranzistory jsou zablokovány. Snižuje spotřebu proudu a odpor R4. K zásuvkám G1, G2 je připojen snímač vlhkosti-dva tenké pocínované dráty dlouhé 1,5 cm. K látce jsou přišity ve vzdálenosti 3–5 mm od sebe. Odpor suchého senzoru je vysoký. Když je mokrý, padá. Tranzistory se rozepnou, generátor začne pracovat Ke snížení hlasitosti je nutné snížit napájecí napětí nebo hodnotu odporu R3. Tento indikátor vlhkosti lze použít při péči o novorozence.

Indikátor vlhkosti se zvukovým a světelným signálem

Pokud obvod trochu rozšíříte, indikátor vlhkosti současně se zvukovým signálem vydá světelný signál - začne svítit kontrolka L1. V tomto případě, jak je patrné z diagramu (obr. 4), jsou v generátoru nainstalovány dva asymetrické multivibrátory s tranzistory různé vodivosti. Jeden je sestaven na tranzistorech T1, T2 a je řízen čidlem vlhkosti připojeným k zásuvkám G1, G2. Lampa L1 slouží jako zátěž tohoto multivibrátoru. Napětí z kolektoru T2 řídí činnost druhého multivibrátoru, sestaveného na tranzistorech T3, T4. Funguje jako generátor zvukové frekvence a reproduktor Gr1 je na svém výstupu zapnutý. Pokud není potřeba zvukový signál, lze druhý multivibrátor vypnout.

Tranzistory, lampa a reproduktor v tomto indikátoru vlhkosti jsou stejné jako v předchozích zařízeních.

Simulátor sirén

Zajímavá zařízení lze postavit pomocí závislosti frekvence asymetrického multivibrátoru na tranzistorech různé vodivosti na základním proudu tranzistoru T1. Například generátor, který simuluje zvuk sirény. Takové zařízení lze nainstalovat na model „sanitky“, hasičského vozu, záchranného člunu.

Schematický diagram zařízení je na obrázku 5. V počáteční poloze je tlačítko Kn1 otevřené. Tranzistory jsou zablokované. Generátor nefunguje. Když je tlačítko zavřené, kondenzátor C2 se nabíjí přes odpor R4. Tranzistory se otevřou a multivibrátor začne pracovat. Jak se kondenzátor C2 nabíjí, zvyšuje se základní proud tranzistoru T1 a zvyšuje se frekvence multivibrátoru. Po otevření tlačítka se vše opakuje v opačném pořadí. Zvuk sirény je simulován, když je tlačítko přerušovaně zavíráno a otevíráno. Rychlost stoupání a klesání zvuku je volena odporem R4 a kondenzátorem C2. Tón sirény je nastaven odporem R3 a hlasitost zvuku je nastavena výběrem odporu R5. Tranzistory a reproduktor jsou vybrány stejně jako v předchozích zařízeních.

Tranzistorový tester

Vzhledem k tomu, že tento multivibrátor používá tranzistory různé vodivosti, můžete jej použít jako zařízení pro testování tranzistorů výměnou. Schematický diagram takového zařízení je znázorněn na obrázku 6. Obvod generátoru zvuku je brán jako základ, ale se stejným úspěchem lze použít generátor světelných pulsů.

Zpočátku zavřením tlačítka Kn1 zkontrolujte funkčnost zařízení. V závislosti na typu vodivosti připojte testovaný tranzistor k zásuvkám G1 - G3 nebo G4 -G6. V takovém případě použijte přepínač P1 nebo P2. Pokud je po stisknutí tlačítka v reproduktoru zvuk, pak tranzistor funguje.

Jako přepínače P1 a P2 můžete použít přepínací přepínače se dvěma kontakty. Na obrázku jsou přepínače zobrazeny v poloze „Ovládání“. Zařízení je napájeno baterií 3336L.

Zvukový generátor pro testování zesilovačů

Na základě stejného multivibrátoru můžete postavit celkem jednoduchý generátor pro testování přijímačů a zesilovačů. Jeho schematický diagram je znázorněn na obrázku 7. Jeho rozdíl od zvukového generátoru spočívá v tom, že místo reproduktoru je na výstupu multivibrátoru zapnut 7stupňový regulátor úrovně napětí.

E. TARASOV
Rice Y. CHESNOKOBA
UT Pro zručné ruce 1979 №8