Snažan multivibrator. Multivibratori na tranzistorima. Opis rada multivibratora na tranzistorima

Ova lekcija bit će posvećena prilično važnoj i traženoj temi, o multivibratorima i njihovoj primjeni. Kad bih pokušao samo navesti gdje se i kako koriste samooscilirajući uravnoteženi i neuravnoteženi multivibratori, trebao bi pristojan broj stranica knjiga. Možda ne postoji takva grana radiotehnike, elektronike, automatizacije, pulsne ili računalne tehnologije u kojoj se takvi generatori ne koriste. Ova lekcija će dati teoretske podatke o tim uređajima, a na kraju ću dati neke primjere njihove praktične uporabe u odnosu na vašu kreativnost.

Samooscilirajući multivibrator

Multivibratori su elektronički uređaji koji stvaraju električne vibracije bliskog pravokutnog oblika. Spektar vibracija koje generira multivibrator sadrži mnoge harmonike - također električne vibracije, ali višekratnike vibracija temeljne frekvencije, što se odražava u njegovu nazivu: "više - puno", "vibro - vibriranje".

Razmotrimo krug prikazan na (slika 1, a). Prepoznajete li? Da, ovo je sklop dvostupanjskog 3CH tranzistorskog pojačala s izlazom za slušalice. Što se događa ako je izlaz takvog pojačala spojen na njegov ulaz, što je prikazano isprekidanom linijom na dijagramu? Između njih postoji pozitivna povratna informacija i pojačalo će se samo pobuditi i postati generator oscilacija audiofrekvencije, a u telefonima ćemo čuti zvuk niske visine. Protiv ove pojave vodi se odlučujuća borba u prijemnicima i pojačalima, ali za automatski upravljani uređaji ispostavlja se korisnim.

Sada pogledajte (slika 1, b). Na njemu vidite dijagram istog pojačala pokrivenog Pozitivna ocjena , kao na (sl. 1, a), samo je njegov stil neznatno promijenjen. Ovako se obično crtaju krugovi samooscilirajućih, tj. Samopobuđenih multivibratora. Iskustvo je, možda, najbolja metoda razumijevanja suštine rada elektroničkog uređaja. U to ste se uvjerili više puta. A sada, kako bih bolje razumio rad ovog univerzalnog uređaja - automata, predlažem da se s njim izvede eksperiment. Shematski dijagram samooscilirajućeg multivibratora sa svim podacima njegovih otpornika i kondenzatora možete vidjeti na (slika 2, a). Postavite ga na matičnu ploču. Tranzistori bi trebali biti niskofrekventni (MP39-MP42), budući da visokofrekventni tranzistori imaju vrlo mali probojni napon spoja emitera. Elektrolitički kondenzatori C1 i C2 - tipa K50 - 6, K50 - 3 ili njihovi uvezeni pandani za nazivni napon 10 - 12 V. Otpori otpornika mogu se razlikovati od onih navedenih na dijagramu do 50%. Važno je samo da su vrijednosti otpornika opterećenja Rl, R4 i osnovnih otpornika R2, R3 moguće iste. Za napajanje koristite bateriju Krona ili jedinicu za napajanje. U kolektorskom krugu bilo kojeg od tranzistora uključite miliampermetar (RA) za struju od 10-15 mA i spojite istosmjerni voltmetar (PU) visokog otpora na napon do 10 V na odašiljač-kolektor dio istog tranzistora.kondenzatori, spojite napajanje na multivibrator. Što pokazuju mjerni uređaji? Miliampermetar - naglo povećavajući na 8 - 10 mA, a zatim i naglo smanjujući gotovo do nule, struju kolektorskog kruga tranzistora. Voltmetar se, naprotiv, sada smanjuje gotovo na nulu, zatim se povećava na napon izvora energije, napon kolektora. O čemu govore ova mjerenja? Činjenica da tranzistor ovog kraka multivibratora radi u načinu uključivanja. Najveća struja kolektora, a ujedno i najmanji napon kolektora odgovaraju otvorenom stanju, a najniža struja i najveći napon kolektora zatvorenom stanju tranzistora. Tranzistor drugog kraka multivibratora radi na potpuno isti način, ali, kako kažu, Pomak faze 180 ° : kada je jedan od tranzistora otvoren, drugi je zatvoren. To je lako provjeriti uključivanjem istog miliampermetra u kolektorski krug tranzistora drugog kraka multivibratora; strelice mjernih instrumenata naizmjence će odstupati od nultih oznaka ljestvice. Sada, koristeći sat s drugom kazaljkom, izbrojite koliko puta u minuti tranzistori prelaze iz otvorenog u zatvoreni položaj. Približno 15 - 20 puta.To je broj električnih vibracija koje stvara multivibrator u minuti. Posljedično, razdoblje jedne oscilacije je 3 - 4 s. Nastavljajući pratiti strelicu miliampermetra, pokušajte grafički prikazati te fluktuacije. Duž vodoravne osi ordinata iscrtajte na određenoj ljestvici duljine vremena u kojima je tranzistor u otvorenom i zatvorenom stanju, a uz okomitu - struju kolektora koja odgovara tim stanjima. Dobit ćete približno isti graf kao onaj prikazan na slici. 2, b.

Stoga možemo pretpostaviti da multivibrator stvara pravokutne električne vibracije. U signalu multivibratora, bez obzira s kojeg se izlaza uklanja, mogu se razlikovati strujni impulsi i stanke između njih. Vremenski interval od trenutka pojavljivanja jednog impulsa struje (ili napona) do pojave sljedećeg impulsa istog polariteta obično se naziva razdoblje ponavljanja impulsa T, a vrijeme između impulsa s trajanjem pauze Tn - Multivibratori koji generiraju impulsi, čije je trajanje Tn jednako pauzama između njih, nazivaju se simetrični ... Stoga je iskusni multivibrator koji ste sastavili simetričan. Zamijenite kondenzatore C1 i C2 s drugim kondenzatorima od 10-15 uF. Multivibrator je ostao simetričan, ali se učestalost njihanja koje je generirao povećala 3 - 4 puta - do 60 - 80 u minuti ili, što je isto, do frekvencije od 1 Hz. Strelice mjernih uređaja jedva imaju vremena pratiti promjene struja i napona u tranzistorskim krugovima. A ako se kondenzatori C1 i C2 zamijene papirom kapaciteta 0,01 - 0,05 μF? Kako će se sada ponašati strelice mjernih instrumenata? Odstupivši od nultih oznaka ljestvice, miruju. Možda je generacija poremećena? Ne! Samo što se frekvencija titranja multivibratora povećala na nekoliko stotina herca. To su fluktuacije u audio frekvencijskom rasponu, koje DC uređaji više ne mogu popraviti. Mogu se otkriti pomoću brojača frekvencija ili slušalica spojenih preko kondenzatora kapaciteta 0,01 - 0,05 μF na bilo koji izlaz multivibratora ili ih spojiti izravno na kolektorski krug bilo kojeg od tranzistora umjesto otpornika opterećenja . Slušajte tihi ton na telefonima. Koji je princip rada multivibratora? Vratimo se dijagramu na Sl. 2, a. U trenutku uključivanja napajanja, tranzistori oba kraka multivibratora se otvaraju, budući da se na njihove baze preko odgovarajućih otpornika R2 i R3 primjenjuju negativni prednaponi. Istodobno, kondenzatori za spajanje počinju se puniti: C1 - preko spoja emitera tranzistora V2 i otpornika R1; C2 - preko spoja emitera tranzistora V1 i otpornika R4. Ti krugovi punjenja kondenzatora, kao razdjelnici napona napajanja, stvaraju negativne napone koji povećavaju vrijednost na osnovi tranzistora (u odnosu na emitere) i teže otvarati tranzistore sve više. Otvaranje tranzistora uzrokuje smanjenje negativnog napona na njegovom kolektoru, što uzrokuje smanjenje negativnog napona na bazi drugog tranzistora, zatvarajući ga. Takav se proces odvija odjednom u oba tranzistora, međutim zatvara se samo jedan od njih, na temelju čega postoji veći pozitivni napon, primjerice, zbog razlike u omjerima prijenosa struje h21e u vrijednostima otpornici i kondenzatori. Drugi tranzistor ostaje otvoren. Ali ta su stanja tranzistora nestabilna, jer se električni procesi u njihovim krugovima nastavljaju. Pretpostavimo da se neko vrijeme nakon uključivanja napajanja pokazalo da je tranzistor V2 zatvoren, a tranzistor V1 otvoren. Od ovog trenutka kondenzator C1 počinje se prazniti kroz otvoreni tranzistor V1, čiji je otpor u ovom trenutku dio emitera-kolektora mali, a otpornik R2. Kako se kondenzator C1 prazni, pozitivni napon na dnu zatvorenog tranzistora V2 opada. Čim se kondenzator potpuno isprazni i napon na bazi tranzistora V2 postane blizu nule, u kolektorskom krugu ovog tranzistora koji se sada otvara pojavljuje se struja koja djeluje kroz kondenzator C2 na bazi tranzistora V1 i snižava negativni napon na njoj. Kao rezultat toga, struja koja teče kroz tranzistor V1 počinje se smanjivati, a kroz tranzistor V2, naprotiv, povećavati. To uzrokuje isključivanje V1 i uključivanje V2. Sada će se kondenzator C2 početi prazniti, ali kroz otvoreni tranzistor V2 i otpornik R3, što u konačnici dovodi do otvaranja prvog i zatvaranja drugog tranzistora itd. Tranzistori međusobno djeluju cijelo vrijeme, zbog čega multivibrator stvara električne oscilacije. Učestalost osciliranja multivibratora ovisi kako o kapacitetu spojnih kondenzatora, što ste već provjerili, tako i o otporu baznih otpornika, kao što sada vidite. Pokušajte, na primjer, osnovne otpornike R2 i R3 zamijeniti otpornicima velikog otpora. Frekvencija vibracija multivibratora će se smanjiti. Nasuprot tome, ako su njihovi otpori manji, frekvencija vibracija će se povećati. Još jedno iskustvo: odvojite gornje (prema dijagramu) stezaljke otpornika R2 i R3 s negativnog vodiča napajanja, spojite ih zajedno, a između njih i negativnog vodiča uključite promjenjivi otpornik s otporom 30 -50 kOhm s reostatom. Okretanjem osi promjenjivog otpornika možete promijeniti frekvenciju titranja multivibratora u prilično širokom rasponu. Približna frekvencija titranja simetričnog multivibratora može se izračunati pomoću sljedeće pojednostavljene formule: F = 700 / (RC), gdje je f frekvencija u hercima, R otpor osnovnih otpornika u kilo ohmima, a C je kapacitet sprežnih kondenzatora u mikrofaradima. Pomoću ove pojednostavljene formule izračunajte oscilacije čije je frekvencije generirao vaš multivibrator. Vratimo se početnim podacima otpornika i kondenzatora eksperimentalnog multivibratora (prema dijagramu na slici 2, a). Zamijenite kondenzator C2 kondenzatorom kapaciteta 2 - 3 μF, uključite miliampermetar u kolektorskom krugu tranzistora V2, slijedeći njegovu strelicu, grafički prikazuju trenutne fluktuacije koje generira multivibrator. Sada će se struja u kolektorskom krugu tranzistora V2 pojaviti u kraćim impulsima nego prije (slika 2, c). Trajanje Th impulsa bit će približno isti broj puta manje od pauza između Th impulsa, jer se kapacitet kondenzatora C2 smanjio u usporedbi s prijašnjim kapacitetom. Sada spojite isti (ili takav) miliampermetar na kolektorski krug tranzistora V1. Što pokazuje mjerač? Također strujni impulsi, ali njihovo trajanje je mnogo duže od stanki između njih (slika 2, d). Što se dogodilo? Smanjivanjem kapaciteta kondenzatora C2 narušili ste simetriju krakova multivibratora - postalo je asimetrična ... Stoga su postale vibracije koje je ona generirala asimetrična : u kolektorskom krugu tranzistora V1, struja se javlja u relativno dugim impulsima, u kolektorskom krugu tranzistora V2 - ukratko. S izlaza 1 takvog multivibratora mogu se ukloniti impulsi kratkog napona, a s izlaza 2 - impulsi s dugim naponom. Privremeno zamijenite kondenzatore C1 i C2. Sada će kratki naponi impulsa biti na izlazu 1, a dugi na izlazu 2. Prebrojite (po satu s drugom kazaljkom) koliko električnih impulsa u minuti generira ova verzija multivibratora. Oko 80. Povećajte kapacitet kondenzatora C1 povezivanjem paralelno s njim drugi elektrolitički kondenzator kapaciteta 20-30 uF. Brzina ponavljanja impulsa će se smanjiti. A ako se, naprotiv, smanji kapacitet ovog kondenzatora? Brzina ponavljanja impulsa trebala bi se povećati. Postoji, međutim, još jedan način za reguliranje brzine ponavljanja impulsa - promjenom otpora otpornika R2: sa smanjenjem otpora ovog otpornika (ali ne manje od 3 - 5 kΩ, u protivnom će tranzistor V2 biti otvoren vrijeme i proces samoosciliranja bit će narušeni), brzina ponavljanja impulsa trebala bi se povećati, a povećanjem otpora, naprotiv, smanjiti. Provjerite empirijski - je li tako? Odaberite otpornik takve ocjene tako da broj impulsa u minuti bude točno 60. Igla miliampermetra će oscilirati na frekvenciji od 1 Hz. Multivibrator će u ovom slučaju postati, takoreći, elektronički mehanizam sata koji broji sekunde.

Multivibrator na čekanju

Takav multivibrator generira strujne (ili naponske) impulse kada se na njegov ulaz primijene okidački signali iz drugog izvora, na primjer, iz samooscilirajućeg multivibratora. Kako bi se samooscilirajući multivibrator, s kojim ste već eksperimentirali u ovoj lekciji (prema dijagramu na slici 2, a), pretvorio u multivibrator koji čeka, morate učiniti sljedeće: uklonite kondenzator C2, i umjesto toga uključite otpornik između kolektora tranzistora V2 i baze tranzistora V1 (na slici 3 - R3) s otporom 10 - 15 kOhm; između baze tranzistora V1 i uzemljenog vodiča uključite serijski spojeni element 332 (G1 ili neki drugi izvor stalnog napona) i otpornik otpora 4,7 - 5,1 kΩ (R5), ali tako da pozitivni pol element je spojen na bazu (kroz R5); na osnovni krug tranzistora V1 spojite kondenzator (na slici 3 - C2) kapaciteta 1-5 tisuća pF, čiji će drugi izlaz djelovati kao kontakt ulaznog upravljačkog signala. Početno stanje tranzistora V1 takvog multivibratora je zatvoreno, tranzistor V2 je otvoren. Provjerite - je li tako? Napon na kolektoru zatvorenog tranzistora trebao bi biti blizu napona izvora napajanja, a na kolektoru otvorenog tranzistora ne smije prelaziti 0,2 - 0,3 V. Zatim uključite miliampermetar za struju od 10 - 15 mA u kolektorski krug tranzistora V1 i, promatrajući njegovu strelicu, spajaju između Uin kontakta i uzemljenog vodiča, doslovno na trenutak, jedan ili dva elementa 332, spojena u seriju (na dijagramu GB1) ili bateriju od 3336L. Samo nemojte zbuniti: negativni pol ovog vanjskog električnog signala mora biti spojen na Uin kontakt. U tom slučaju strelica miliampermetra trebala bi odmah odstupiti do vrijednosti najveće struje kolektorskog kruga tranzistora, zamrznuti se neko vrijeme, a zatim se vratiti u prvobitni položaj kako bi čekala sljedeći signal. Ovaj eksperiment ponovite nekoliko puta. Miliampermetar pri svakom signalu pokazat će trenutačno povećanje na 8 - 10 mA, a nakon nekog vremena, kolektorska struja tranzistora V1 također će se odmah smanjiti gotovo na nulu. To su pojedinačni strujni impulsi koje generira multivibrator. A ako se baterija GB1 duže drži spojenom na Uin terminal. Ista će se stvar dogoditi kao i u prethodnim pokusima - na izlazu multivibratora pojavit će se samo jedan impuls. Pokušajte!

I još jedan eksperiment: dodirnite žicu baze tranzistora V1 bilo kojim metalnim predmetom koji vam je uzet u ruku. Možda će u ovom slučaju multivibrator na čekanju uspjeti - od elektrostatičkog naboja vašeg tijela. Ponovite iste pokuse, ali s miliampermetrom spojenim na kolektorski krug V2. Kad se primijeni upravljački signal, kolektorska struja ovog tranzistora trebala bi se naglo smanjiti gotovo na nulu, a zatim i naglo povećati na vrijednost struje otvorenog tranzistora. Ovo je također trenutni impuls, ali negativnog polariteta. Koji je princip rada multivibratora na čekanju? U takvom multivibratoru veza između kolektora tranzistora V2 i baze tranzistora V1 nije kapacitivna, kao u samooscilirajućem, već je otpornička kroz otpornik R3. Negativan napon pristranosti primjenjuje se na bazu tranzistora V2 kroz otpornik R2. Tranzistor V1 pouzdano je zatvoren pozitivnim naponom elementa G1 u njegovoj bazi. Ovo stanje tranzistora je vrlo stabilno. U ovom stanju mogu ostati koliko god žele. No, na temelju tranzistora V1 pojavio se naponski impuls negativnog polariteta. Od ovog trenutka tranzistori prelaze u nestabilno stanje. Pod djelovanjem ulaznog signala, tranzistor V1 se otvara, a napon koji se istodobno mijenja na svom kolektoru kroz kondenzator C1 zatvara tranzistor V2. Tranzistori su u tom stanju sve dok se kondenzator C1 ne isprazni (kroz otpornik R2 i otvoreni tranzistor V1, čiji je otpor u ovom trenutku mali). Čim se kondenzator isprazni, tranzistor V2 će se odmah otvoriti, a tranzistor V1 zatvoriti. Od ovog trenutka nadalje, multivibrator je ponovno u izvornom, stabilnom stanju čekanja. Tako, multivibrator na čekanju ima jedno stabilno i jedno nestabilno stanje ... Tijekom nestabilnog stanja stvara jedno pravokutni impuls struja (napon), čije trajanje ovisi o kapacitetu kondenzatora C1. Što je kapacitet ovog kondenzatora veći, trajanje impulsa je duže. Tako, na primjer, s kapacitetom kondenzatora od 50 μF, multivibrator generira strujni impuls u trajanju od oko 1,5 s, a s kondenzatorom kapaciteta 150 μF - tri puta više. Putem dodatnih kondenzatora - impulsi pozitivnog napona mogu se ukloniti s izlaza 1, a impulsi negativnog napona s izlaza 2. Je li moguće izvesti multivibrator iz stanja pripravnosti samo pomoću impulsa negativnog napona koji se primjenjuje na podnožje tranzistora V1? Ne, ne samo. To se može učiniti primjenom impulsa napona pozitivnog polariteta, ali na bazu tranzistora V2. Dakle, ostaje vam da eksperimentalno provjerite kako kapacitet kondenzatora C1 utječe na trajanje impulsa i sposobnost upravljanja multivibratorom na čekanju impulsima pozitivnog napona. Kako praktički možete koristiti multivibrator na čekanju? Različito. Na primjer, za pretvaranje sinusnog napona u naponske (ili strujne) impulse pravokutnog oblika iste frekvencije ili za uključivanje nekog uređaja neko vrijeme primjenom kratkotrajnog električnog signala na ulaz multivibratora koji čeka. Kako drugačije? Razmišljati!

Multivibrator u generatorima i elektroničkim prekidačima

Elektronički poziv. Multivibrator se može koristiti za zvono u stanu, zamijenivši ga uobičajenim električnim. Može se sastaviti prema shemi prikazanoj na (slika 4). Tranzistori V1 i V2 rade u simetričnom multivibratoru, generirajući oscilacije s frekvencijom od oko 1000 Hz, a tranzistor V3 u pojačalu snage za te oscilacije. Pojačane vibracije dinamička glava B1 pretvara u zvučne vibracije. Ako za upućivanje poziva koristite pretplatnički zvučnik, povezujući primarni namot svog prijelaznog transformatora s kolektorskim krugom tranzistora V3, u njegovo kućište smjestit će se sva zvona elektronika postavljena na ploču. Tamo će se nalaziti i baterija.

Elektroničko zvono može se instalirati u hodnik i spojiti s dvije žice na gumb S1. Kad pritisnete gumb, zvuk će se pojaviti u dinamičkoj glavi. Budući da se uređaj napaja samo tijekom signala zvona, dvije baterije od 3336L spojene u seriju ili "Krona" trajat će nekoliko mjeseci rada poziva. Postavite željeni ton zvuka zamjenom kondenzatora C1 i C2 kondenzatorima drugih kapaciteta. Multivibrator, sastavljen prema istoj shemi, može se koristiti za učenje i vježbanje slušanja telegrafske abecede - Morzeove azbuke. U tom je slučaju potrebno samo gumb zamijeniti telegrafskim ključem.

Elektronički prekidač. Ovaj uređaj, čiji je dijagram prikazan na (slika 5), ​​može se koristiti za uključivanje dva svjetla božićnog drvca koja se napajaju iz mreže izmjenične struje. Sam elektronički prekidač može se napajati iz dvije serije 3336L spojene baterije, ili iz ispravljača koji bi na izlazu davao stalan napon od 9 - 12 V.

Krug sklopke vrlo je sličan krugu elektroničkog zvona. No kapaciteti kondenzatora C1 i C2 sklopke višestruko su veći od kapacitivnosti sličnih zvonastih kondenzatora. Multivibrator prekidača, u kojem djeluju tranzistori V1 i V2, generira oscilacije s frekvencijom od oko 0,4 Hz, a opterećenje njegova pojačala snage (tranzistor V3) je namot elektromagnetskog releja K1. Relej ima jedan par sklopnih kontaktnih ploča. Prikladan je, na primjer, relej RES - 10 (putovnica RS4.524.302) ili drugi elektromagnetski relej koji pouzdano radi od napona 6 - 8 V ​​pri struji 20 - 50 mA. Kad je napajanje uključeno, multivibratorski tranzistori V1 i V2 naizmjence se otvaraju i zatvaraju, generirajući signale kvadratnog vala. Kad je V2 uključen, negativni napon napajanja dovodi se kroz otpornik R4 i ovaj tranzistor se dovodi na bazu V3, zasićujući ga. U tom slučaju, otpor sekcije odašiljač -kolektor tranzistora V3 smanjuje se na nekoliko ohma i gotovo se sav napon napajanja dovodi na namot releja K1 - relej se aktivira i svojim kontaktima povezuje jedan od žice na mrežu. Kad je V2 zatvoren, bazni napon V3 je također otvoren i zatvoren, struja ne prolazi kroz zavojnicu releja. U ovom trenutku relej oslobađa sidro i njegove kontakte, prebacujući se, povezujući drugi vijenac božićnog drvca u mrežu. Ako želite promijeniti vrijeme uključivanja žica, tada kondenzatore C1 i C2 zamijenite kondenzatorima drugih kapaciteta. Ostavite podatke otpornika R2 i R3 istim, u protivnom će biti narušen način rada tranzistora u istosmjernoj struji. Pojačalo snage, slično pojačalu na tranzistoru V3, može se uključiti u krug emitera tranzistora V1 multivibratora. U tom slučaju elektromagnetski releji (uključujući one koji se sami izrađuju) možda nemaju sklopne skupine kontakata, ali su normalno otvoreni ili normalno zatvoreni. Relejni kontakti jednog od krakova multivibratora povremeno će zatvarati i otvarati strujni krug jedne žice, a kontakti releja drugog kraka multivibratora - strujni krug drugog niza. Elektronički prekidač može se postaviti na ploču od getinaxa ili drugog izolacijskog materijala i zajedno s baterijom staviti u kutiju od šperploče. Tijekom rada sklopka ne troši više od 30 mA struje pa će energija dviju baterija od 3336L ili "Krona" biti dovoljna za sve novogodišnje praznike. Sličan prekidač može se koristiti i u druge svrhe. Na primjer, za osvjetljavanje maski, atrakcija. Zamislite figuricu junaka bajke "Mačak u čizmama" izrezanu od šperploče i obojenu. Iza prozirnih očiju nalaze se žarulje iz svjetiljke, uključene elektroničkim prekidačem, a na samoj figuri nalazi se gumb. Čim pritisnete gumb, mačka će vam odmah početi namigivati. Zar niste mogli koristiti prekidač za elektrifikaciju nekih modela, poput modela svjetionika? U ovom slučaju, umjesto elektromagnetskog releja, možete uključiti žarulju sa žarnom niti male veličine dizajniranu za malu struju užarenog tona, koja će simulirati svjetlosne signale, u krug kolektora tranzistora pojačala snage. Ako se takav prekidač nadopuni prekidačem, uz pomoć kojeg će biti moguće uključiti dvije takve svjetiljke zauzvrat u kolektorski krug izlaznog tranzistora, tada može postati pokazatelj zavoja vašeg bicikla.

Metronom- ovo je vrsta sata koji vam omogućuje odbrojavanje jednakih vremenskih intervala zvučnim signalima s točnošću u dijelovima sekunde. Takvi se uređaji koriste, na primjer, za razvoj osjećaja takta pri poučavanju glazbene pismenosti, tijekom prvih treninga za prijenos signala telegrafskom abecedom. Dijagram jednog od takvih uređaja možete vidjeti na (slika 6).

Ovo je također multivibrator, ali asimetričan. Ovaj multivibrator koristi tranzistore različitih struktura: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). To je omogućilo smanjenje ukupnog broja dijelova multivibratora. Princip njegova rada ostaje isti - generiranje se događa zbog pozitivne povratne sprege između izlaza i ulaza dvostupanjskog 3Ch pojačala; komunikacija se vrši elektrolitičkim kondenzatorom C1. Multivibrator je napunjen dinamičkom glavom male veličine B1 s glasovnom zavojnicom otpora 4-10 Ohma, na primjer 0,1GD-6, 1GD-8 (ili telefonskom kapsulom), koja stvara kratke zvukove slične klikovima strujni impulsi. Brzina ponavljanja impulsa može se podesiti promjenjivim otpornikom R1 od oko 20 do 300 impulsa u minuti. Otpornik R2 ograničava baznu struju prvog tranzistora kada je motor otpornika R1 u najnižem (prema krugu) položaju koji odgovara najvećoj frekvenciji generiranih oscilacija. Metronom se može napajati jednom baterijom od 3336L ili tri serijski povezane 332 ćelije. Struja koju troši iz baterije ne prelazi 10 mA. Promjenljivi otpornik R1 mora imati ljestvicu kalibriranu prema mehaničkom metronomu. Pomoću nje jednostavnim okretanjem gumba otpornika možete postaviti željenu frekvenciju zvučnih signala metronoma.

Praktični rad

Kao praktičan rad, savjetujem vam da prikupite kola multivibratora prikazana na slikama lekcije, što će vam pomoći da shvatite načelo rada multivibratora. Zatim predlažem da prikupim vrlo zanimljiv i koristan u kućanskim aparatima "Simulator elektroničkog slavuja", temeljen na multivibratorima, koji se može koristiti kao zvono na vratima. Krug je vrlo jednostavan, pouzdan, radi odmah u nedostatku grešaka u instalaciji i upotrebi radioelemenata koji se mogu servisirati. Koristim ga kao zvono na vratima 18 godina. Do danas. Lako je pogoditi da sam to sakupio - kad sam, poput vas, bio radio -amater početnik.

Kad ga pogledate, sva se elektronika sastoji od velikog broja pojedinačnih građevnih blokova. To su tranzistori, diode, otpornici, kondenzatori, induktivni elementi. I već od ovih cigli možete dodati sve što želite.

Od bezazlene dječje igračke, koja ispušta, na primjer, zvuk "mijau", do sustava navođenja balističke rakete s više bojnih glava za osam megatonskih naboja.

Jedan od vrlo poznatih i često korištenih krugova u elektronici je simetrični multivibrator, koji je elektronički uređaj koji generira (generira) oscilacije u obliku koji se približava pravokutnom.

Multivibrator je sastavljen na dva tranzistora ili logička kola s dodatnim elementima. To je u biti dvostupanjsko pojačalo s pozitivnom povratnom spregom (PIC). To znači da je izlaz drugog stupnja povezan kondenzatorom s ulazom prvog stupnja. Kao rezultat toga, pojačalo se zbog pozitivne povratne sprege pretvara u oscilator.

Da bi multivibrator počeo stvarati impulse, dovoljno je spojiti napon napajanja. Multivibratori mogu biti simetrična i asimetrična.

Na slici je prikazan dijagram simetričnog multivibratora.

U simetričnom multivibratoru nazivi elemenata svakog od dva kraka su apsolutno isti: R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2. Ako pogledate oscilogram izlaznog signala simetričnog multivibratora, lako ćete vidjeti da su pravokutni impulsi i pauze između njih vremenski isti. t puls ( t i) = t pauza ( t str). Otpornici u kolektorskim krugovima tranzistora ne utječu na parametre impulsa, a njihova se vrijednost odabire ovisno o vrsti upotrijebljenog tranzistora.

Brzina ponavljanja impulsa takvog multivibratora može se lako izračunati pomoću jednostavne formule:

Gdje je f frekvencija u hercima (Hz), C je kapacitet u mikrofaradima (μF), a R otpor u kilo-ohmima (kΩ). Na primjer: C = 0,02 μF, R = 39 kΩ. Zamjenjujemo ga u formuli, izvršavamo radnje i dobivamo frekvenciju u audio rasponu približno jednaku 1000 Hz, točnije 897,4 Hz.

Sam po sebi, takav multivibrator nije zanimljiv, jer proizvodi jedan nemodulirani "škrip", no ako elementi odaberu frekvenciju od 440 Hz, a ovo je nota A prve oktave, tada dobivamo minijaturnu vilicu za ugađanje koju možete, primjerice, nagoditi na gitari. Jedino što trebate učiniti je dodati jedan stupanj pojačala tranzistora i minijaturni zvučnik.

Sljedeći parametri smatraju se glavnim karakteristikama impulsnog signala:

Frekvencija... Mjerna jedinica (Hz) Hertz. 1 Hz - jedna oscilacija u sekundi. Frekvencije koje ljudsko uho opaža su u rasponu od 20 Hz - 20 kHz.

Trajanje impulsa... Mjeri se u dijelovima sekunde: milje, mikro, nano, piko i tako dalje.

Amplituda... U razmatranom multivibratoru nije predviđeno podešavanje amplitude. U profesionalnim uređajima koristi se i stepenasto i glatko upravljanje amplitudom.

Wellness... Omjer razdoblja (T) i trajanja impulsa ( t). Ako je duljina impulsa 0,5 razdoblja, tada je radni ciklus dva.

Na temelju gornje formule, lako je izračunati multivibrator za gotovo svaku frekvenciju, osim za visoke i ultra visoke frekvencije. Na djelu je nekoliko drugih fizičkih načela.

Kako bi multivibrator proizveo nekoliko diskretnih frekvencija, dovoljno je staviti prekidač s dvije sekcije i pet šest kondenzatora različitog kapaciteta, naravno istog u svakom kraku, te pomoću prekidača odabrati željenu frekvenciju. Otpornici R2, R3 također utječu na frekvenciju i radni ciklus i mogu se promijeniti. Evo još jednog kruga multivibratora s podesivom frekvencijom uključivanja.

Smanjenje otpora otpornika R2 i R4 manje od određene vrijednosti ovisno o vrsti upotrijebljenih tranzistora može uzrokovati kvar u generaciji i multivibrator neće raditi, stoga u seriju s otpornicima R2 i R4 možete spojiti promjenjivi otpornik R3 , koji se može koristiti za odabir sklopne frekvencije multivibratora.

Praktična primjena simetričnog multivibratora vrlo je opsežna. Pulsni računari, radio mjerna oprema u proizvodnji kućanskih aparata. Mnogo jedinstvene medicinske opreme izgrađeno je na sklopovima temeljenim na istom multivibratoru.

Zbog svoje iznimne jednostavnosti i niske cijene, multivibrator se naširoko koristi u dječjim igračkama. Evo primjera tipičnog LED bljeskalica.

S vrijednostima elektrolitičkih kondenzatora C1, C2 i otpornika R2, R3 naznačenima na dijagramu, frekvencija impulsa bit će 2,5 Hz, što znači da će LED diode treptati oko dva puta u sekundi. Možete koristiti gore predloženi krug i uključiti promjenjivi otpornik zajedno s otpornicima R2, R3. Zahvaljujući tome bit će moguće vidjeti kako će se mijenjati učestalost LED bljeskova pri promjeni otpora promjenjivog otpornika. Možete staviti kondenzatore različitih apoena i promatrati rezultat.

Kao školarac sastavio sam prekidač za svjetla božićnog drvca na multivibratoru. Sve je uspjelo, ali kad sam spojio vijence, moj ih je uređaj počeo prebacivati ​​s vrlo visokom frekvencijom. Zbog toga se u susjednoj prostoriji televizor počeo prikazivati ​​s divljim smetnjama, a elektromagnetski relej u krugu pucketao je poput strojnice. Bilo je i radosno (radi!) I pomalo zastrašujuće. Roditelji su bili zabrinuti što se nisu šalili.

Takav dosadni bobble s prečestim prebacivanjem nije mi dao mira. I provjerio sam krug, a kondenzatori po nominalnoj vrijednosti bili su ono što mi je trebalo. Nisam uzeo u obzir samo jedno.

Elektrolitički kondenzatori bili su vrlo stari i suhi. Njihov kapacitet bio je mali i uopće nije odgovarao onome što je navedeno na njihovom slučaju. Zbog niskog kapaciteta, multivibrator je radio na većoj frekvenciji i prečesto je mijenjao vijence.

U to vrijeme nisam imao uređaje koji bi mogli mjeriti kapacitet kondenzatora. Da, i tester je koristio pokazivač, a ne moderni digitalni multimetar.

Stoga, ako vaš multivibrator daje precijenjenu frekvenciju, prvo morate provjeriti elektrolitske kondenzatore. Srećom, sada za mali novac možete kupiti univerzalni ispitivač radio komponenti, s kojim možete mjeriti kapacitet kondenzatora.

Za generiranje pravokutnih impulsa s gornjom frekvencijom možete upotrijebiti krugove koji rade na istom principu kao i krug na Sl. 18.32. Kao što je prikazano na sl. 18.40, najjednostavnije diferencijalno pojačalo koristi se kao usporedba u takvim sklopovima.

Pozitivna povratna informacija u Schmittovom okidačkom krugu osigurava se izravnom vezom izlaza pojačala na njegov ulaz, tj. Otpor otpornika u razdjelniku napona odabran je jednak nuli. Prema formuli (18.16), u takvoj je shemi trebalo dobiti beskonačno dugo razdoblje oscilacija, ali to nije posve točno. Pri izvođenju ove jednadžbe pretpostavljeno je da pojačalo koje se koristi kao usporednik ima beskonačno veliko pojačanje, t.j. da se proces uključivanja kruga događa kada je razlika ulaznog napona jednaka nuli. U tom će slučaju sklopni prag kruga biti jednak izlaznom naponu, a napon na kondenzatoru C doseći će tu vrijednost samo jako dugo.

Riža. 18.40 Multivibrator na temelju diferencijalnog pojačala.

Krug diferencijalnog pojačala, na temelju kojeg je izrađen generator na Sl. 18.40, ima prilično nizak dobitak. Iz tog razloga, krug će se prebaciti i prije nego što razlika između ulaznih signala pojačala dosegne nulu. Ako se, na primjer, implementira takva shema, kao što je prikazano na sl. 18.41, temeljeno na linearnom pojačalu proizvedenom tehnologijom ESL (na primjer, na temelju integriranog mikro kruga, razlika u ulaznim signalima pri kojima se prekida krug bit će oko Kada je amplituda izlaznog napona približno tipična za krugove na osnova ECL tehnologije, razdoblje impulsa generira se signal

Razmatrani krug omogućuje generiranje impulsnog napona s frekvencijom do

Sličan generator može se napraviti i na temelju TTL krugova. U te svrhe prikladan je gotov Schmittov okidač (na primjer, 7414 ili 74132), jer već ima unutarnju pozitivnu povratnu informaciju. Odgovarajuće uključivanje takvog mikro kruga prikazano je na Sl. 18.42. Budući da ulazna struja TTL elementa mora teći kroz Schmittov okidački otpornik, njegov otpor ne smije prelaziti 470 ohma. To je potrebno za pouzdano uključivanje kruga na donjem pragu rada. Minimalna vrijednost ovog otpora određena je izlaznom nosivošću logičkog elementa i jednaka je oko 100 ohma. Pragovi okidanja Schmittovog okidača su 0,8 i 1,6 V. Za amplitudu izlaznog signala od oko 3 V, tipičnu za IC-ove tipa TTL, frekvencija impulsa generiranog signala je

Maksimalna dostižna frekvencija je oko 10 MHz.

Najviše generacije frekvencije postižu se korištenjem posebnih multivibratorskih krugova s ​​odašiljačkim spojnicama (na primjer, mikro krugovi ili shematski dijagram takvog multivibratora prikazan je na slici 18.43. Osim toga, ti su integrirani krugovi opremljeni dodatnim završnim stupnjevima izrađenim na temelju TTL ili ESL sklopova.

Razmotrimo princip rada kruga. Pretpostavimo da amplituda izmjeničnih napona u svim točkama kruga ne prelazi vrijednost Kada je tranzistor zatvoren, napon na njegovom kolektoru praktički je jednak naponu napajanja. Napon odašiljača tranzistora je struja emitera

Riža. 18.41. Multivibrator temeljen na linearnom pojačalu izrađenom pomoću ESL tehnologije.

Riža. 18.42. Multivibrator temeljen na Schmittovom okidaču, izrađen pomoću TTL tehnologije. Frekvencija

Riža. 18.43. Multivibrator povezan s odašiljačem.

tranzistora jednak Da bi se signal željene amplitude izolirao na otporniku, njegov otpor mora biti Tada će u razmatranom stanju kruga napon na odašiljaču tranzistora biti jednak. Tijekom vremena kada je tranzistor zatvoren, struja iz lijevog izvora teče kroz kondenzator C. uslijed čega se napon na odašiljaču tranzistora smanjuje brzinom

Tranzistor T se otvara kada napon na njegovom odašiljaču padne na vrijednost Istodobno se napon na dnu tranzistora smanjuje za 0,5 V i tranzistor se zatvara, a napon na njegovu kolektoru raste na vrijednost Zbog prisutnosti emitera sljedbenika na tranzistoru, napon na kolektoru tranzistora raste pa se povećava i osnovni napon tranzistora. Kao rezultat toga, napon na odašiljaču tranzistora naglo raste do vrijednosti Ovaj skok napona prenosi se kroz kondenzator C do odašiljača tranzistora tako da se napon u ovoj točki naglo povećava od do

Tijekom vremena dok je tranzistor isključen, struja koja teče kroz kondenzator C uzrokuje da se napon na odašiljaču tranzistora smanjuje brzinom

Tranzistor ostaje zatvoren sve dok potencijal njegovog emitera ne padne s vrijednosti na vrijednost Za tranzistor je ovo vrijeme

U ovom se članku opisuje uređaj koji je jednostavno dizajniran tako da početnički radioamater (inženjer elektrotehnike, inženjer elektronike itd.) Može bolje razumjeti dijagrame krugova i steći iskustvo tijekom montaže ovog uređaja. Iako je moguće za ovaj najjednostavniji multivibrator, koji je dolje opisan, može se pronaći i praktična primjena. Razmotrimo krug:

Slika 1 - Najjednostavniji multivibrator na releju

Kada se napajanje uključi u krug, kondenzator se počinje puniti kroz otpornik R1, kontakti K1.1 su istovremeno otvoreni, kada se kondenzator napuni na određeni napon, relej će raditi, a kontakti se zatvaraju, s zatvoreni kontakti, kondenzator će se početi prazniti kroz te kontakte i otpornik R2, kada se kondenzator isprazni na određeni napon, kontakti će se otvoriti i proces će se nastaviti ciklički ponavljati. Ovaj multivibrator radi tako što je struja aktiviranja releja veća od struje držanja. Otpori otpornika NE MOGU se mijenjati u širokom rasponu, a to je nedostatak ovog kruga. Impedancija napajanja utječe na frekvenciju i zbog toga ovaj multivibrator neće raditi na svim izvorima napajanja. Kapacitet kondenzatora može se povećati, dok će se učestalost zatvaranja kontakata smanjiti. Ako relej ima drugu skupinu kontakata i koristi ogromne vrijednosti kapaciteta kondenzatora, tada se ovaj krug može koristiti za povremeno automatsko uključivanje / isključivanje uređaja. Postupak montaže prikazan je na donjim fotografijama:

Priključak otpornika R2

Priključak kondenzatora

Priključak otpornika R1

Spajanje kontakata releja s njegovim namotom

Spajanje žica za napajanje

Relej se može kupiti u trgovini radio dijelovima ili nabaviti iz stare pokvarene opreme, na primjer, možete lemiti releje s pločica iz hladnjaka:

Ako relej ima loše kontakte, tada se mogu malo očistiti.

Radio kola za početnike radio -amatere

U ovom članku predstavljamo nekoliko uređaja temeljenih na jednom krugu - asimetrični multivibrator na tranzistorima različite vodljivosti.

bljeskalica

Pomoću ovog dijagrama možete sastaviti uređaj s trepćućom žaruljom (vidi sliku 1) i koristiti ga u različite svrhe. Na primjer, instalirajte na bicikl za napajanje pokazivača smjera ili u model svjetionika, signalnu lampu, na model automobila ili broda kao trepćuću svjetiljku.

Opterećenje asimetričnog multivibratora, sastavljenog na tranzistorima T1, T2, je žarulja L1. Brzina ponavljanja impulsa određena je vrijednošću kapacitivnosti kondenzatora C1 i otpornika R1, R2. Otpornik R1 ograničava maksimalnu frekvenciju bljeskova, a otpornik R2 može glatko promijeniti njihovu učestalost. Potrebno je započeti rad s najvećom frekvencijom, koja odgovara gornjem položaju klizača otpornika R2 prema dijagramu.

Imajte na umu da se uređaj napaja baterijom od 3336L, koja daje 3,5 V pod opterećenjem, a žarulja L1 se primjenjuje na napon od samo 2,5 V. Hoće li izgorjeti? Ne! Trajanje njegovog sjaja vrlo je kratko, a nit nema vremena za pregrijavanje. Ako tranzistori imaju veliko pojačanje, tada umjesto žarulje od 2,5 V x 0,068 A možete koristiti žarulju od 3,5 V x 0,16 A. Kao tranzistor T1 prikladni su tranzistori poput MP35-MP38, a T2-MP39-MP42.

Metronom

Ako umjesto žarulje u isti krug postavite zvučnik, dobit ćete drugi uređaj - elektronički metronom. Koristi se u nastavi glazbe, za mjerenje vremena u fizičkim pokusima i u ispisu fotografija.

Ako malo promijenite krug - smanjite kapacitet kondenzatora C1 i uvedite otpornik R3, tada će se trajanje impulsa generatora povećati. Zvuk će se pojačati (slika 2). Ovaj uređaj može djelovati kao stambeno zvono, model zujalice ili automobil s pedalinom za djecu. (U potonjem slučaju, napon se mora povećati na 9 V.) Također se može koristiti za učenje Morseove azbuke. Tek tada je umjesto gumba Kn1 potrebno staviti telegrafski ključ. Ton zvuka odabire kondenzator C1 i otpornik R2. Što je veći R3, to je glasniji zvuk generatora. Međutim, ako je njegova vrijednost veća od jednog kilo-ohma, tada se oscilacije u generatoru možda neće pojaviti.

Generator koristi iste tranzistore kao u prethodnom krugu, a kao zvučnik - slušalice ili glavu s otporom zavojnice od 5 do 65 ohma.

Pokazivač vlage

Asimetrični multivibrator na tranzistorima različite vodljivosti ima zanimljivo svojstvo: tijekom rada oba su tranzistora ili otvorena ili zaključana u isto vrijeme. Struja koju troše zaključani tranzistori vrlo je mala. To omogućuje stvaranje ekonomskih pokazatelja promjene neelektričnih veličina, poput pokazatelja vlage. Shematski dijagram takvog pokazatelja prikazan je na slici 3. Kao što se može vidjeti iz dijagrama, generator je trajno spojen na izvor napajanja, ali ne radi, jer su oba tranzistora zaključana. Smanjuje potrošnju struje i otpornik R4. Senzor vlažnosti spojen je na utičnice G1, G2-dvije tanke pocinčane žice duljine 1,5 cm. Prišivene su za tkaninu na udaljenosti 3-5 mm jedna od druge. Otpor suhog senzora je velik. Kad je mokar, pada. Tranzistori se otvaraju, generator počinje raditi.Za smanjenje glasnoće potrebno je smanjiti napon napajanja ili vrijednost otpornika R3. Ovaj pokazatelj vlage može se koristiti za njegu novorođenčadi.

Pokazivač vlažnosti sa zvučnim i svjetlosnim signalom

Ako malo proširite krug, tada će indikator vlažnosti, istovremeno sa zvučnim signalom, dati svjetlosni signal - svjetlo L1 počet će svijetliti. U ovom slučaju, kao što se može vidjeti iz dijagrama (slika 4), u generator su ugrađena dva asimetrična multivibratora s tranzistorima različite vodljivosti. Jedan je sastavljen na tranzistorima T1, T2 i kontrolira se senzorom vlažnosti spojenim na utičnice G1, G2. Svjetiljka L1 služi kao opterećenje ovog multivibratora. Napon iz kolektora T2 kontrolira rad drugog multivibratora, montiranog na tranzistorima T3, T4. Radi kao generator frekvencije zvuka, a na izlazu je uključen zvučnik Gr1. Ako nema potrebe za zvučnim signalom, tada se drugi multivibrator može isključiti.

Tranzistori, svjetiljka i zvučnik u ovom pokazivaču vlage isti su kao i u prethodnim uređajima.

Simulator sirene

Zanimljivi uređaji mogu se izgraditi ovisno o frekvenciji asimetričnog multivibratora o tranzistorima različite vodljivosti o osnovnoj struji tranzistora T1. Na primjer, generator koji simulira zvuk sirene. Takav uređaj može se instalirati po uzoru na "ambulantna kola", vatrogasna vozila, spasilački čamac.

Shematski dijagram uređaja prikazan je na slici 5. U početnom položaju, gumb Kn1 je otvoren. Tranzistori su zaključani. Generator ne radi. Kad je gumb zatvoren, kondenzator C2 se puni kroz otpornik R4. Tranzistori se otvaraju i multivibrator počinje raditi. Kako se kondenzator C2 puni, struja baze tranzistora T1 raste, a frekvencija multivibratora raste. Kad se gumb otvori, sve se ponavlja obrnutim redoslijedom. Zvuk sirene simulira se kad se gumb povremeno zatvara i otvara. Brzinu uspona i pada zvuka odabiru otpornik R4 i kondenzator C2. Ton sirene postavlja otpornik R3, a glasnoća zvuka odabirom otpornika R5. Tranzistori i zvučnik odabrani su isto kao i u prethodnim uređajima.

Tranzistorski tester

S obzirom da ovaj multivibrator koristi tranzistore različite vodljivosti, možete ga koristiti kao uređaj za ispitivanje tranzistora zamjenom. Shematski dijagram takvog uređaja prikazan je na slici 6. Krug generatora zvuka uzet je za osnovu, ali se generator svjetla može koristiti s jednakim uspjehom.

U početku, zatvaranjem gumba Kn1, provjerite rad uređaja. Ovisno o vrsti vodljivosti, priključite ispitani tranzistor na utičnice G1 - G3 ili G4 -G6. U tom slučaju upotrijebite prekidač P1 ili P2. Ako se u zvučniku čuje zvuk kada se pritisne gumb, tranzistor radi.

Kao prekidači P1 i P2, za prebacivanje možete uzeti prekidače s dva kontakta. Na slici su prekidači prikazani u položaju "Upravljanje". Uređaj se napaja baterijom od 3336L.

Generator zvuka za ispitivanje pojačala

Na temelju istog multivibratora možete izgraditi prilično jednostavan generator za testiranje prijamnika i pojačala. Njegov shematski dijagram prikazan je na slici 7. Njegova razlika od generatora zvuka je u tome što se umjesto zvučnika na izlazu multivibratora uključuje 7-stepeni regulator razine napona.

E. TARASOV
Riža Y. ČESNOKOBA
UT Za vješte ruke 1979. №8