Multivibratore potente. Multivibratori su transistor. Descrizione del funzionamento del multivibratore sui transistor

Questa lezione sarà dedicata ad un argomento piuttosto importante e richiesto, sui multivibratori e la loro applicazione. Se provassi a elencare solo dove e come vengono utilizzati i multivibratori bilanciati e sbilanciati auto-oscillanti, ci vorrebbe un numero decente di pagine di libro. Non esiste, forse, un tale ramo dell'ingegneria radio, dell'elettronica, dell'automazione, della tecnologia a impulsi o dei computer, in cui tali generatori non vengano utilizzati. Questa lezione fornirà informazioni teoriche su questi dispositivi e, alla fine, fornirò alcuni esempi del loro uso pratico in relazione alla tua creatività.

Multivibratore autooscillante

I multivibratori sono dispositivi elettronici che generano vibrazioni elettriche di forma simile a quella rettangolare. Lo spettro delle vibrazioni generate dal multivibratore contiene molte armoniche - anche vibrazioni elettriche, ma multipli delle vibrazioni di frequenza fondamentale, che si riflette nel suo nome: "multi - a lot", "vibro - vibrate".

Si consideri il circuito mostrato in (Fig. 1, a). Riconosci? Sì, questo è un circuito di un amplificatore a transistor 3CH a due stadi con un'uscita per le cuffie. Cosa succede se l'uscita di un tale amplificatore è collegata al suo ingresso, come mostrato dalla linea tratteggiata nel diagramma? C'è un feedback positivo tra di loro e l'amplificatore si autoecciterà e diventerà un generatore di oscillazioni di frequenza audio, e sentiremo un suono basso nei telefoni.Una lotta decisiva è condotta contro un tale fenomeno nei ricevitori e negli amplificatori, ma per i dispositivi a funzionamento automatico risulta essere utile.

Ora guarda (Fig. 1, b). Su di esso vedete uno schema dello stesso amplificatore coperto da riscontro positivo , come in (Fig. 1, a), solo il suo contorno è leggermente modificato. È così che vengono solitamente disegnati i circuiti dei multivibratori auto-oscillanti, cioè autoeccitati. L'esperienza è, forse, il metodo migliore per comprendere l'essenza del funzionamento di un dispositivo elettronico. Ne sei stato convinto più di una volta. E ora, per comprendere meglio il funzionamento di questo dispositivo universale - un automa, propongo di condurre un esperimento con esso. Puoi vedere un diagramma schematico di un multivibratore autooscillante con tutti i dati dei suoi resistori e condensatori in (Fig. 2, a). Montalo sulla breadboard. I transistor dovrebbero essere a bassa frequenza (MP39 - MP42), poiché i transistor ad alta frequenza hanno una tensione di rottura molto piccola della giunzione dell'emettitore. Condensatori elettrolitici C1 e C2 - tipo K50 - 6, K50 - 3 o le loro controparti importate per una tensione nominale di 10 - 12 V. Le resistenze dei resistori possono differire da quelle indicate nel diagramma fino al 50%. È importante solo che i valori nominali dei resistori di carico Rl, R4 e dei resistori di base R2, R3 siano possibilmente gli stessi. Utilizzare una batteria Krona o un alimentatore per l'alimentazione. Nel circuito del collettore di uno qualsiasi dei transistor, accendi un milliamperometro (RA) per una corrente di 10-15 mA e collega un voltmetro CC (PU) ad alta resistenza a una tensione fino a 10 V all'emettitore-collettore sezione dello stesso transistor condensatori, collegare l'alimentazione al multivibratore. Cosa mostrano i dispositivi di misurazione? Milliametro: aumenta bruscamente a 8 - 10 mA, e poi diminuisce anche bruscamente quasi a zero, la corrente del circuito del collettore del transistor. Il voltmetro, al contrario, ora scende quasi a zero, quindi aumenta fino alla tensione della fonte di alimentazione, la tensione del collettore. Di cosa parlano queste misurazioni? Il fatto che il transistor di questo braccio del multivibratore funzioni in modalità di commutazione. La corrente di collettore più alta e allo stesso tempo la tensione di collettore più bassa corrispondono allo stato aperto e la corrente più bassa e la tensione di collettore più alta corrispondono allo stato chiuso del transistor. Il transistor del secondo braccio del multivibratore funziona esattamente allo stesso modo, ma, come si suol dire, Sfasamento di 180° : quando uno dei transistor è aperto, l'altro è chiuso. È facile verificarlo includendo lo stesso milliamperometro nel circuito di collettore del transistor del secondo braccio del multivibratore; le frecce degli strumenti di misura si discostano alternativamente dalle tacche di zero delle scale. Ora, usando un orologio con una lancetta dei secondi, conta quante volte al minuto i transistor passano da aperti a chiusi. Circa 15 - 20 volte Questo è il numero di vibrazioni elettriche generate dal multivibratore al minuto. Di conseguenza, il periodo di un'oscillazione è di 3 - 4 s. Continuando a seguire la freccia del milliamperometro, prova a rappresentare graficamente queste fluttuazioni. Lungo l'asse orizzontale delle ordinate, traccia su una certa scala le lunghezze di tempo in cui il transistor si trova negli stati aperto e chiuso e lungo la verticale - la corrente del collettore corrispondente a questi stati. Otterrai approssimativamente lo stesso grafico di quello mostrato in Fig. 2, b.

Quindi possiamo supporre che il multivibratore genera vibrazioni elettriche rettangolari. Nel segnale del multivibratore, indipendentemente da quale uscita viene rimosso, si possono distinguere gli impulsi di corrente e le pause tra di loro. L'intervallo di tempo dal momento della comparsa di un impulso di corrente (o tensione) fino alla comparsa dell'impulso successivo della stessa polarità è solitamente chiamato periodo di ripetizione dell'impulso T e il tempo tra gli impulsi con la durata della pausa Tn - Generazione di multivibratori gli impulsi, la cui durata di Tn è uguale alle pause tra di loro, sono chiamati simmetrici ... Pertanto, il multivibratore esperto che hai assemblato è simmetrico. Sostituire i condensatori C1 e C2 con altri condensatori da 10-15 uF. Il multivibratore è rimasto simmetrico, ma la frequenza delle oscillazioni da esso generate è aumentata di 3 - 4 volte - fino a 60 - 80 al minuto o, che è lo stesso, fino a circa 1 Hz. Le frecce dei dispositivi di misurazione hanno appena il tempo di seguire i cambiamenti di correnti e tensioni nei circuiti a transistor. E se i condensatori C1 e C2 vengono sostituiti con capacità della carta di 0,01 - 0,05 μF? Come si comporteranno ora le frecce degli strumenti di misura? Dopo aver deviato dallo zero della bilancia, stanno fermi. Forse la generazione è stata interrotta? No! È solo che la frequenza di oscillazione del multivibratore è aumentata a diverse centinaia di hertz. Si tratta di fluttuazioni nella gamma di frequenze audio, che i dispositivi CC non possono più correggere. Possono essere rilevati utilizzando un frequenzimetro o cuffie collegate tramite un condensatore con una capacità di 0,01 - 0,05 μF a una qualsiasi delle uscite del multivibratore o collegandole direttamente al circuito del collettore di uno qualsiasi dei transistor invece di un resistore di carico. Ascolta un tono basso sui telefoni. Qual è il principio di funzionamento del multivibratore? Torniamo allo schema di Fig. 2, a. Al momento dell'accensione, i transistor di entrambi i bracci del multivibratore si aprono, poiché alle loro basi vengono applicate tensioni di polarizzazione negative attraverso i corrispondenti resistori R2 e R3. Allo stesso tempo, i condensatori di accoppiamento iniziano a caricarsi: C1 - attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor V2 e il resistore R1; C2 - attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor V1 e il resistore R4. Questi circuiti di carica dei condensatori, essendo divisori di tensione dell'alimentatore, creano tensioni negative che aumentano di valore sulle basi dei transistori (rispetto agli emettitori) e tendono ad aprire sempre di più i transistori. L'apertura di un transistor provoca una diminuzione della tensione negativa al suo collettore, che provoca una diminuzione della tensione negativa alla base di un altro transistor, chiudendolo. Tale processo avviene contemporaneamente in entrambi i transistor, tuttavia, solo uno di essi si chiude, in base al quale vi è una tensione positiva più elevata, ad esempio, a causa della differenza nei rapporti di trasferimento di corrente h21e nei valori di resistori e condensatori. Il secondo transistor rimane aperto. Ma questi stati dei transistor sono instabili, perché i processi elettrici nei loro circuiti continuano. Supponiamo che qualche tempo dopo aver acceso l'alimentazione, il transistor V2 risultasse chiuso e il transistor V1 fosse aperto. Da questo momento, il condensatore C1 inizia a scaricarsi attraverso il transistor aperto V1, la cui resistenza della sezione emettitore-collettore è piccola in questo momento e il resistore R2. Man mano che il condensatore C1 si scarica, la tensione positiva alla base del transistor chiuso V2 diminuisce. Non appena il condensatore è completamente scarico e la tensione alla base del transistor V2 si avvicina allo zero, nel circuito di collettore di questo transistor ora in apertura, che agisce attraverso il condensatore C2 sulla base del transistor V1 e abbassa la tensione negativa ai suoi capi. Di conseguenza, la corrente che scorre attraverso il transistor V1 inizia a diminuire e attraverso il transistor V2, al contrario, aumenta. Questo fa sì che V1 si spenga e V2 si accenda. Ora il condensatore C2 inizierà a scaricarsi, ma attraverso il transistor aperto V2 e il resistore R3, che alla fine porta all'apertura del primo e alla chiusura del secondo transistor, ecc. I transistor interagiscono continuamente, per cui il multivibratore genera oscillazioni elettriche. La frequenza di oscillazione del multivibratore dipende sia dalla capacità dei condensatori di accoppiamento, che hai già verificato, sia dalla resistenza dei resistori di base, come puoi vedere ora. Prova, ad esempio, a sostituire i resistori di base R2 e R3 con resistori ad alta resistenza. La frequenza di vibrazione del multivibratore diminuirà. Viceversa, se le loro resistenze sono inferiori, la frequenza di vibrazione aumenterà. Un'altra esperienza: scollegare i terminali superiori (secondo lo schema) dei resistori R2 e R3 dal conduttore negativo dell'alimentazione, collegarli insieme e tra loro e il conduttore negativo, accendere un resistore variabile con una resistenza di 30 -50 kOhm con un reostato. Ruotando l'asse del resistore variabile, è possibile modificare la frequenza di oscillazione dei multivibratori entro un intervallo abbastanza ampio. La frequenza di oscillazione approssimativa di un multivibratore simmetrico può essere calcolata utilizzando la seguente formula semplificata: F = 700 / (RC), dove f è la frequenza in hertz, R è la resistenza dei resistori di base in kilo-ohm e C è la capacità dei condensatori di accoppiamento in microfarad. Usando questa formula semplificata, calcola le oscillazioni di quali frequenze ha generato il tuo multivibratore. Torniamo ai dati iniziali dei resistori e dei condensatori del multivibratore sperimentale (secondo lo schema di Fig. 2, a). Sostituire il condensatore C2 con un condensatore con una capacità di 2 - 3 uF, accendere il milliamperometro nel circuito del collettore del transistor V2, seguendo la sua freccia, rappresentare graficamente le fluttuazioni di corrente generate dal multivibratore. Ora la corrente nel circuito del collettore del transistor V2 apparirà in impulsi più brevi rispetto a prima (Fig. 2, c). La durata degli impulsi Th sarà circa lo stesso numero di volte inferiore alle pause tra gli impulsi Th, poiché la capacità del condensatore C2 è diminuita rispetto alla sua capacità precedente. Ora collega lo stesso (o tale) milliamperometro al circuito del collettore del transistor V1. Cosa mostra il contatore? Anche impulsi di corrente, ma la loro durata è molto più lunga delle pause tra di loro (Fig. 2, d). Quello che è successo? Riducendo la capacità del condensatore C2, hai violato la simmetria dei bracci multivibratori - è diventata asimmetrico ... Pertanto, le vibrazioni generate da esso divennero asimmetrico : nel circuito collettore del transistor V1, la corrente appare in impulsi relativamente lunghi, nel circuito collettore del transistor V2 - in breve. Dall'uscita 1 di un tale multivibratore, è possibile rimuovere brevi impulsi di tensione e dall'uscita 2 - impulsi di tensione lunghi. Scambiare temporaneamente i condensatori C1 e C2. Ora gli impulsi di tensione brevi saranno sull'uscita 1 e quelli lunghi sull'uscita 2. Conta (a ore con una lancetta dei secondi) quanti impulsi elettrici al minuto genera questa versione del multivibratore. Circa 80. Aumentare la capacità del condensatore C1 collegando in parallelo ad esso un secondo condensatore elettrolitico con una capacità di 20-30 uF. La frequenza di ripetizione degli impulsi diminuirà. E se, al contrario, si riduce la capacità di questo condensatore? La frequenza di ripetizione degli impulsi dovrebbe aumentare. C'è, tuttavia, un altro modo per regolare la frequenza di ripetizione degli impulsi - cambiando la resistenza del resistore R2: con una diminuzione della resistenza di questo resistore (ma non inferiore a 3 - 5 kΩ, altrimenti il ​​transistor V2 sarà tutto aperto il tempo e il processo di autooscillazione saranno violati), la frequenza di ripetizione dell'impulso dovrebbe aumentare e con un aumento della sua resistenza, al contrario, diminuire. Controlla empiricamente - è così? Scegli un resistore di tale valore in modo che il numero di impulsi al minuto sia esattamente 60. L'ago del milliamperometro oscillerà a una frequenza di 1 Hz. Il multivibratore in questo caso diventerà, per così dire, un meccanismo elettronico di un orologio che conta i secondi.

Multivibratore in attesa

Un tale multivibratore genera impulsi di corrente (o tensione) quando i segnali di attivazione da un'altra sorgente vengono applicati al suo ingresso, ad esempio da un multivibratore autooscillante. Affinché il multivibratore autooscillante, che hai già sperimentato in questa lezione (secondo lo schema di Fig. 2, a), possa essere trasformato in un multivibratore in attesa, devi fare quanto segue: rimuovere il condensatore C2, e invece, accendere un resistore tra il collettore del transistor V2 e la base del transistor V1 (in Fig. 3 - R3) con una resistenza di 10 - 15 kOhm; tra la base del transistor V1 e il conduttore messo a terra, accendere l'elemento 332 collegato in serie (G1 o un'altra sorgente di tensione costante) e un resistore con una resistenza di 4,7 - 5,1 kΩ (R5), ma in modo che il polo positivo di l'elemento è collegato alla base (tramite R5); al circuito di base del transistor V1 collegare un condensatore (in Fig. 3 - C2) con una capacità di 1-5 mila pF, la cui seconda uscita fungerà da contatto del segnale di controllo di ingresso. Lo stato iniziale del transistor V1 di un tale multivibratore è chiuso, il transistor V2 è aperto. Controlla - è così? La tensione sul collettore del transistor chiuso deve essere vicina alla tensione della fonte di alimentazione e sul collettore del transistor aperto non deve superare 0,2 - 0,3 V. Quindi accendere il milliamperometro per una corrente di 10 - 15 mA in il circuito collettore del transistor V1 e, osservandone la freccia , collegare tra il contatto Uin e il conduttore di terra, letteralmente per un istante, uno o due elementi 332, collegati in serie (sul diagramma GB1) o una batteria 3336L. Basta non confondere: il polo negativo di questo segnale elettrico esterno deve essere collegato al contatto Uin. In questo caso, la freccia del milliamperometro dovrebbe immediatamente deviare al valore della corrente più alta del circuito del collettore del transistor, congelarsi per un po', quindi tornare alla sua posizione originale per attendere il segnale successivo. Ripeti questo esperimento più volte. Il milliamperometro ad ogni segnale mostrerà un aumento istantaneo a 8 - 10 mA e dopo un po' anche la corrente di collettore del transistor V1 diminuirà istantaneamente quasi a zero. Si tratta di singoli impulsi di corrente generati dal multivibratore. E se la batteria GB1 viene tenuta collegata al terminale Uin più a lungo. Accadrà la stessa cosa degli esperimenti precedenti: un solo impulso apparirà all'uscita del multivibratore Provalo!

E un altro esperimento: tocca il cavo della base del transistor V1 con qualsiasi oggetto metallico preso in mano. Forse, in questo caso, il multivibratore in attesa funzionerà - dalla carica elettrostatica del tuo corpo. Ripetere gli stessi esperimenti, ma con un milliamperometro collegato al circuito del collettore di V2. Quando viene applicato un segnale di controllo, la corrente di collettore di questo transistor dovrebbe diminuire bruscamente quasi a zero, e quindi anche aumentare bruscamente al valore della corrente del transistor aperto. Anche questo è un impulso di corrente, ma di polarità negativa. Qual è il principio di funzionamento del multivibratore in attesa? In un tale multivibratore, il collegamento tra il collettore del transistore V2 e la base del transistore V1 non è capacitivo, come in uno autooscillante, ma resistivo attraverso il resistore R3. Una tensione di polarizzazione negativa viene applicata alla base del transistor V2 attraverso il resistore R2. Il transistore V1 è chiuso in modo affidabile dalla tensione positiva dell'elemento G1 alla sua base. Questo stato dei transistor è molto stabile. Possono rimanere in questo stato per tutto il tempo che vogliono. Ma sulla base del transistor V1 è apparso un impulso di tensione di polarità negativa. Da questo momento, i transistor entrano in uno stato instabile. Sotto l'azione del segnale di ingresso, il transistor V1 si apre e la tensione che cambia contemporaneamente al suo collettore attraverso il condensatore C1 chiude il transistor V2. I transistor sono in questo stato fino a quando il condensatore C1 viene scaricato (attraverso il resistore R2 e il transistor aperto V1, la cui resistenza è piccola in questo momento). Non appena il condensatore si scarica, il transistor V2 si aprirà immediatamente e il transistor V1 si chiuderà. Da questo momento in poi, il multivibratore è di nuovo nella sua modalità standby originale e stabile. Così, il multivibratore in attesa ha uno stato stabile e uno instabile ... Durante uno stato instabile, ne genera uno impulso rettangolare corrente (tensione), la cui durata dipende dalla capacità del condensatore C1. Maggiore è la capacità di questo condensatore, maggiore è la durata dell'impulso. Quindi, ad esempio, con una capacità del condensatore di 50 μF, il multivibratore genera un impulso di corrente con una durata di circa 1,5 s e con un condensatore con una capacità di 150 μF - tre volte di più. Attraverso condensatori aggiuntivi - gli impulsi di tensione positivi possono essere rimossi dall'uscita 1 e gli impulsi di tensione negativi dall'uscita 2. È possibile portare il multivibratore fuori dalla modalità standby solo da un impulso di tensione negativo applicato alla base del transistor V1? No, non solo. Questo può essere fatto applicando un impulso di tensione di polarità positiva, ma alla base del transistor V2. Quindi, resta da verificare sperimentalmente come la capacità del condensatore C1 influenzi la durata dell'impulso e la capacità di controllare il multivibratore in attesa con impulsi di tensione positivi. Come puoi praticamente usare un multivibratore in attesa? Diversamente. Ad esempio, per convertire una tensione sinusoidale in impulsi di tensione (o corrente) di forma rettangolare della stessa frequenza, o per accendere un altro dispositivo per qualche tempo applicando un segnale elettrico a breve termine all'ingresso di un multivibratore in attesa. Come altro? Pensare!

Multivibratore in generatori e interruttori elettronici

Chiamata elettronica. Il multivibratore può essere utilizzato per un campanello d'appartamento, sostituendolo con uno elettrico convenzionale. Puoi assemblarlo secondo lo schema mostrato in (Fig. 4). I transistor V1 e V2 operano in un multivibratore simmetrico generando oscillazioni con una frequenza di circa 1000 Hz, e il transistor V3 in un amplificatore di potenza per queste oscillazioni. Le vibrazioni amplificate vengono convertite dalla testina dinamica B1 in vibrazioni sonore. Se si utilizza un altoparlante abbonato per effettuare una chiamata, collegando l'avvolgimento primario del suo trasformatore di transizione al circuito collettore del transistor V3, la sua custodia ospiterà tutta l'elettronica del campanello montata sulla scheda. Anche la batteria si troverà lì.

La suoneria elettronica può essere installata in corridoio e collegata con due fili al pulsante S1. Quando si preme il pulsante, nella testa dinamica apparirà un suono. Poiché il dispositivo è alimentato solo durante i segnali di chiamata, due batterie 3336L collegate in serie o "Krona" dureranno per diversi mesi di funzionamento della chiamata. Imposta il tono del suono desiderato sostituendo i condensatori C1 e C2 con condensatori di altre capacità. Un multivibratore, assemblato secondo lo stesso schema, può essere utilizzato per l'apprendimento e l'addestramento all'ascolto dell'alfabeto telegrafico - codice Morse. In questo caso è sufficiente sostituire il pulsante con un tasto telegrafico.

Interruttore elettronico. Questo dispositivo, il cui circuito è mostrato in (Fig. 5), può essere utilizzato per accendere due luci dell'albero di Natale alimentate da corrente alternata. L'interruttore elettronico stesso può essere alimentato da due batterie 3336L collegate in serie o da un raddrizzatore che darebbe una tensione costante di 9 - 12 V in uscita.

Il circuito dell'interruttore è molto simile al circuito del campanello elettronico. Ma le capacità dei condensatori C1 e C2 dell'interruttore sono molte volte maggiori delle capacità di condensatori a campana simili. Il multivibratore dell'interruttore, in cui operano i transistor V1 e V2, genera oscillazioni con una frequenza di circa 0,4 Hz e il carico del suo amplificatore di potenza (transistor V3) è la bobina del relè elettromagnetico K1. Il relè ha una coppia di piastre di contatto di commutazione. Adatto, ad esempio, un relè RES - 10 (passaporto RS4.524.302) o un altro relè elettromagnetico che funziona in modo affidabile da una tensione di 6 - 8 V ​​​​a una corrente di 20 - 50 mA. All'accensione, i transistor multivibratori V1 e V2 si aprono e si chiudono alternativamente, generando segnali ad onda quadra. Quando V2 è acceso, viene fornita una tensione di alimentazione negativa tramite il resistore R4 e questo transistor viene alimentato alla base di V3, saturandolo. In questo caso, la resistenza della sezione emettitore-collettore del transistor V3 diminuisce a diversi ohm e quasi tutta la tensione della fonte di alimentazione viene applicata all'avvolgimento del relè K1 - il relè viene attivato e collega una delle stringhe a la rete con i suoi contatti. Quando V2 è chiuso, anche l'alimentazione di base di V3 è aperta e chiusa, nessuna corrente scorre attraverso la bobina del relè. In questo momento, il relè rilascia l'ancora e i suoi contatti, commutando, collegano la seconda ghirlanda dell'albero di Natale alla rete. Se si desidera modificare il tempo di commutazione delle stringhe, sostituire i condensatori C1 e C2 con condensatori di altre capacità. Lasciare uguali i dati dei resistori R2 e R3, altrimenti verrà violata la modalità di funzionamento dei transistor in corrente continua. Un amplificatore di potenza, simile all'amplificatore sul transistor V3, può essere incluso nel circuito di emettitore del transistor V1 del multivibratore. In questo caso, i relè elettromagnetici (compresi quelli autocostruiti) potrebbero non avere gruppi di contatti di commutazione, ma normalmente aperti o normalmente chiusi. I contatti del relè di uno dei bracci del multivibratore chiuderanno e apriranno periodicamente il circuito di alimentazione di una stringa e i contatti del relè dell'altro braccio del multivibratore, il circuito di alimentazione della seconda stringa. L'interruttore elettronico può essere montato su una scheda in getinax o altro materiale isolante e, insieme alla batteria, può essere riposto in una scatola di compensato. Durante il funzionamento, l'interruttore non consuma più di 30 mA di corrente, quindi l'energia di due batterie 3336L o "Krona" sarà sufficiente per tutte le vacanze di Capodanno. Un interruttore simile può essere utilizzato anche per altri scopi. Ad esempio, per illuminare maschere, attrazioni. Immagina una figurina dell'eroe della fiaba "Il gatto con gli stivali" ritagliata in compensato e dipinta. Dietro gli occhi trasparenti ci sono le lampadine di una torcia, azionate da un interruttore elettronico, e sulla figura stessa c'è un pulsante. Non appena premi il pulsante, il gatto inizierà immediatamente a farti l'occhiolino. Non potresti usare un interruttore per elettrificare alcuni modelli, come un modello di faro? In questo caso, invece di un relè elettromagnetico, è possibile includere una lampadina a incandescenza di piccole dimensioni progettata per una piccola corrente incandescente nel circuito del collettore del transistor dell'amplificatore di potenza, che simulerà i lampeggi del segnale. Se un tale interruttore è integrato con un interruttore a levetta, con l'aiuto del quale sarà possibile accendere a turno due di tali lampade nel circuito del collettore del transistor di uscita, allora può diventare un indicatore dei giri della bicicletta.

Metronomo- questo è un tipo di orologio che consente di contare intervalli di tempo uguali tramite segnali sonori con una precisione di frazioni di secondo. Tali dispositivi vengono utilizzati, ad esempio, per sviluppare un senso del tatto durante l'insegnamento dell'alfabetizzazione musicale, durante i primi corsi di formazione per la trasmissione di segnali tramite l'alfabeto telegrafico. Puoi vedere uno schema di uno di questi dispositivi in ​​(Fig. 6).

Anche questo è un multivibratore, ma asimmetrico. Questo multivibratore utilizza transistor di diverse strutture: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Ciò ha permesso di ridurre il numero totale di parti del multivibratore. Il principio del suo funzionamento rimane lo stesso: la generazione avviene a causa del feedback positivo tra l'uscita e l'ingresso di un amplificatore 3Ch a due stadi; la comunicazione è effettuata da un condensatore elettrolitico C1. Il multivibratore è caricato con una testina dinamica B1 di piccole dimensioni con una bobina mobile con una resistenza di 4-10 ohm, ad esempio 0,1GD - 6, 1GD - 8 (o una capsula telefonica), che crea suoni simili a clic durante brevi -impulsi di corrente a termine. La frequenza di ripetizione degli impulsi può essere regolata con un resistore variabile R1 da circa 20 a 300 impulsi al minuto. Il resistore R2 limita la corrente di base del primo transistor quando il motore del resistore R1 si trova nella posizione più bassa (secondo il circuito) corrispondente alla frequenza più alta delle oscillazioni generate. Il metronomo può essere alimentato da una singola batteria 3336L o da tre celle 332 collegate in serie. La corrente da esso consumata dalla batteria non supera i 10 mA. Il resistore variabile R1 deve avere una scala calibrata su un metronomo meccanico. Usandolo, semplicemente ruotando la manopola del resistore, è possibile impostare la frequenza desiderata dei segnali sonori del metronomo.

Lavoro pratico

Come lavoro pratico, ti consiglio di raccogliere i circuiti multivibratore presentati nei disegni della lezione, che aiuteranno a comprendere il principio di funzionamento del multivibratore. Successivamente, propongo di raccogliere un "Simulatore dell'usignolo elettronico" molto interessante e utile negli elettrodomestici, basato su multivibratori, che possono essere utilizzati come campanello. Il circuito è molto semplice, affidabile, funziona immediatamente in assenza di errori nell'installazione e nell'uso di radioelementi riparabili. Lo uso come campanello da 18 anni, fino ad oggi. Non è difficile indovinare che l'ho raccolto - quando, come te, ero un radioamatore alle prime armi.

Quando lo guardi, tutta l'elettronica è composta da un gran numero di singoli elementi costitutivi. Questi sono transistor, diodi, resistori, condensatori, elementi induttivi. E già da questi mattoni puoi aggiungere tutto ciò che vuoi.

Da un innocuo giocattolo per bambini, che emette, ad esempio, il suono del "miao", al sistema di guida di un missile balistico con una testata multipla da otto megatoni.

Uno dei circuiti molto conosciuti e frequentemente utilizzati in elettronica è un multivibratore simmetrico, ovvero un dispositivo elettronico che genera (genera) oscillazioni di forma prossima al rettangolo.

Il multivibratore è assemblato su due transistor o circuiti logici con elementi aggiuntivi. È essenzialmente un amplificatore a feedback positivo (PIC) a due stadi. Ciò significa che l'uscita del secondo stadio è collegata tramite un condensatore all'ingresso del primo stadio. Di conseguenza, l'amplificatore si trasforma in un oscillatore a causa del feedback positivo.

Affinché il multivibratore inizi a generare impulsi, è sufficiente collegare la tensione di alimentazione. I multivibratori possono essere simmetrico e asimmetrico.

La figura mostra un diagramma di un multivibratore simmetrico.

In un multivibratore simmetrico le denominazioni degli elementi di ciascuno dei due bracci sono assolutamente le stesse: R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2. Se guardi l'oscillogramma del segnale di uscita di un multivibratore simmetrico, è facile vedere che gli impulsi rettangolari e le pause tra di loro sono gli stessi nel tempo. t impulso ( t e) = t pausa ( t p). I resistori nei circuiti del collettore dei transistor non influiscono sui parametri degli impulsi e il loro valore viene selezionato in base al tipo di transistor utilizzato.

La frequenza di ripetizione degli impulsi di un tale multivibratore può essere facilmente calcolata utilizzando una semplice formula:

Dove f è la frequenza in hertz (Hz), C è la capacità in microfarad (μF) e R è la resistenza in kilo-ohm (kΩ). Ad esempio: C = 0,02 μF, R = 39 kΩ. Lo sostituiamo nella formula, eseguiamo le azioni e otteniamo la frequenza nella gamma audio pari a circa 1000 Hz, ovvero 897,4 Hz.

Di per sé, un tale multivibratore non è interessante, poiché produce uno "squittio" non modulato, ma se gli elementi selezionano la frequenza di 440 Hz, e questa è la nota LA della prima ottava, allora otteniamo un diapason in miniatura, con che puoi, ad esempio, accordare la chitarra durante un'escursione. L'unica cosa da fare è aggiungere un singolo stadio amplificatore a transistor e un altoparlante in miniatura.

I seguenti parametri sono considerati le caratteristiche principali di un segnale a impulsi:

Frequenza... Unità di misura (Hz) Hertz. 1 Hz - un'oscillazione al secondo. Le frequenze percepite dall'orecchio umano sono nell'intervallo 20 Hz - 20 kHz.

Durata dell'impulso... Viene misurato in frazioni di secondo: miglia, micro, nano, pico e così via.

Ampiezza... Nel multivibratore considerato, non è prevista la regolazione dell'ampiezza. Nei dispositivi professionali vengono utilizzati sia il controllo graduale che regolare dell'ampiezza.

Benessere... Il rapporto tra il periodo (T) e la durata dell'impulso ( T). Se la lunghezza dell'impulso è 0,5 periodi, il ciclo di lavoro è due.

Sulla base della formula sopra, è facile calcolare un multivibratore per quasi tutte le frequenze eccetto per le frequenze alte e ultra-alte. Ci sono molti altri principi fisici al lavoro.

Affinché il multivibratore produca diverse frequenze discrete, è sufficiente inserire un interruttore a due sezioni e cinque sei condensatori di capacità diverse, naturalmente uguali in ciascun braccio, e selezionare la frequenza richiesta utilizzando l'interruttore. I resistori R2, R3 influenzano anche la frequenza e il ciclo di lavoro e possono essere resi variabili. Ecco un altro circuito di un multivibratore con frequenza di commutazione regolabile.

Ridurre la resistenza dei resistori R2 e R4 al di sotto di un certo valore a seconda del tipo di transistor utilizzati può causare un'interruzione della generazione e il multivibratore non funzionerà, quindi, in serie con i resistori R2 e R4, è possibile collegare un resistore variabile R3 , che può essere utilizzato per selezionare la frequenza di commutazione del multivibratore.

L'applicazione pratica di un multivibratore simmetrico è molto ampia. Computer a impulsi, apparecchiature di misurazione radio nella produzione di elettrodomestici. Molte apparecchiature mediche uniche sono costruite su circuiti basati sullo stesso multivibratore.

Grazie alla sua eccezionale semplicità e al basso costo, il multivibratore è ampiamente utilizzato nei giocattoli per bambini. Ecco un esempio di un tipico lampeggiatore a LED.

Con i valori dei condensatori elettrolitici C1, C2 e dei resistori R2, R3 indicati sul diagramma, la frequenza degli impulsi sarà di 2,5 Hz, il che significa che i LED lampeggeranno circa due volte al secondo. Puoi usare il circuito proposto sopra e accendere il resistore variabile insieme ai resistori R2, R3. Grazie a ciò, sarà possibile vedere come cambierà la frequenza dei lampeggi del LED quando cambia la resistenza del resistore variabile. Puoi mettere condensatori di diverse denominazioni e osservare il risultato.

Da scolaro, ho assemblato un interruttore per le luci dell'albero di Natale su un multivibratore. Tutto ha funzionato, ma quando ho collegato le ghirlande, il mio dispositivo ha iniziato a cambiarle con una frequenza molto alta. Per questo motivo, nella stanza accanto, la TV iniziò a mostrare un'interferenza selvaggia e il relè elettromagnetico nel circuito crepitava come una mitragliatrice. Era sia gioioso (funziona!) E un po' spaventoso. I genitori erano allarmati per non scherzare.

Un bobble così fastidioso con il cambio troppo frequente non mi ha dato riposo. E ho controllato il circuito e i condensatori al valore nominale erano ciò di cui avevo bisogno. Non ho preso in considerazione solo una cosa.

I condensatori elettrolitici erano molto vecchi e secchi. La loro capacità era ridotta e non corrispondeva affatto a quella indicata sulla custodia. A causa della bassa capacità, il multivibratore funzionava a una frequenza più elevata e cambiava ghirlande troppo spesso.

A quel tempo, non avevo dispositivi in ​​grado di misurare la capacità dei condensatori. Sì, e il tester è stato utilizzato da un puntatore, non da un moderno multimetro digitale.

Pertanto, se il tuo multivibratore emette una frequenza sovrastimata, la prima cosa da fare è controllare i condensatori elettrolitici. Fortunatamente, ora puoi acquistare un tester universale di componenti radio per pochi soldi, con il quale puoi misurare la capacità di un condensatore.

Per generare impulsi rettangolari con una frequenza superiore, è possibile utilizzare circuiti che funzionano secondo lo stesso principio del circuito di Fig. 18.32. Come mostrato in fig. 18.40, l'amplificatore differenziale più semplice viene utilizzato come comparatore in tali circuiti.

La retroazione positiva nel circuito di trigger di Schmitt è fornita dal collegamento diretto dell'uscita dell'amplificatore al suo ingresso, cioè la resistenza del resistore nel partitore di tensione è scelta uguale a zero. Secondo la formula (18.16), in tale schema si sarebbe dovuto ottenere un periodo di oscillazioni infinitamente lungo, ma ciò non è del tutto vero. Nel derivare questa equazione, si è ipotizzato che l'amplificatore utilizzato come comparatore abbia un guadagno infinitamente grande, cioè che il processo di commutazione del circuito si verifica quando la differenza di tensione di ingresso è uguale a zero. In questo caso, la soglia di commutazione del circuito sarà uguale alla tensione di uscita e la tensione ai capi del condensatore C raggiungerà questo valore solo per un tempo molto lungo.

Riso. 18.40 Multivibratore basato su un amplificatore differenziale.

Il circuito amplificatore differenziale, sulla base del quale è realizzato il generatore in Fig. 18.40, ha un guadagno piuttosto contenuto. Per questo motivo, il circuito commuterà anche prima che la differenza tra i segnali di ingresso dell'amplificatore raggiunga lo zero. Se, ad esempio, viene implementato un tale schema, come mostrato in Fig. 18.41, basato su un amplificatore lineare prodotto utilizzando la tecnologia ESL (ad esempio, basato su un microcircuito integrato, la differenza nei segnali di ingresso a cui il circuito viene commutato sarà di circa Quando l'ampiezza della tensione di uscita è circa una tipica per i circuiti realizzati su la base della tecnologia ECL, il periodo di impulso viene generato segnale è

Il circuito considerato consente di generare una tensione a impulsi con una frequenza fino a

Un generatore simile può essere realizzato anche sulla base di circuiti TTL. Per questi scopi, è adatto un chip trigger Schmitt già pronto (ad esempio 7414 o 74132), poiché ha già un feedback positivo interno. La corrispondente inclusione di un tale microcircuito è mostrata in Fig. 18.42. Poiché la corrente di ingresso dell'elemento TTL deve fluire attraverso il resistore di trigger di Schmitt, la sua resistenza non deve superare i 470 ohm. Ciò è necessario per la commutazione sicura del circuito alla soglia di funzionamento inferiore. Il valore minimo di tale resistenza è determinato dalla capacità di carico in uscita dell'elemento logico ed è pari a circa 100 ohm. Le soglie di trigger del trigger di Schmitt sono 0,8 e 1,6 V. Per un'ampiezza del segnale di uscita di circa 3 V, tipica per circuiti integrati di tipo TTL, la frequenza degli impulsi del segnale generato è

La frequenza massima raggiungibile è di circa 10 MHz.

Le frequenze di generazione più elevate si ottengono quando si utilizzano speciali circuiti multivibratore con giunti di emettitore (ad esempio, microcircuiti o un diagramma schematico di tale multivibratore è mostrato in Fig. 18.43. Inoltre, questi circuiti integrati sono dotati di ulteriori stadi finali realizzati sulla base di circuiti TTL o ESL.

Consideriamo il principio di funzionamento del circuito. Supponiamo che l'ampiezza delle tensioni alternate in tutti i punti del circuito non superi il valore Quando il transistor è chiuso, la tensione al suo collettore è praticamente uguale alla tensione di alimentazione. La tensione dell'emettitore del transistor è la corrente dell'emettitore

Riso. 18.41. Multivibratore basato su un amplificatore lineare realizzato con tecnologia ESL.

Riso. 18.42. Multivibratore basato su trigger Schmitt, realizzato con tecnologia TTL. Frequenza

Riso. 18.43. Multivibratore accoppiato ad emettitore.

del transistor è uguale Affinché il segnale dell'ampiezza desiderata sia isolato sul resistore, la sua resistenza deve essere Quindi, nello stato considerato del circuito, la tensione all'emettitore del transistor sarà uguale. Durante il tempo in cui il transistor è chiuso, la corrente dalla sorgente di sinistra scorre attraverso il condensatore C. per cui la tensione all'emettitore del transistor diminuisce ad una velocità

Il transistor T si apre quando la tensione sul suo emettitore diminuisce a un valore Allo stesso tempo, la tensione alla base del transistor diminuisce di 0,5 V e il transistor si chiude e la tensione sul suo collettore aumenta a valore A causa della presenza di un emettitore follower sul transistor, la tensione al collettore del transistor aumenta così è la tensione di base del transistor. Di conseguenza, la tensione all'emettitore del transistor aumenta bruscamente al valore Questo salto di tensione attraverso il condensatore C viene trasmesso all'emettitore del transistor in modo che la tensione a questo punto aumenti bruscamente da a

Durante il tempo in cui il transistor è spento, la corrente che scorre attraverso il condensatore C fa diminuire la tensione all'emettitore del transistor ad una velocità

Il transistor rimane chiuso fino a quando il potenziale del suo emettitore scende da un valore all'altro Per un transistor, questa volta è

Questo articolo descrive un dispositivo progettato semplicemente in modo che un radioamatore alle prime armi (ingegnere elettrico, ingegnere elettronico, ecc.) possa comprendere meglio gli schemi circuitali e acquisire esperienza durante l'assemblaggio di questo dispositivo. Sebbene sia possibile per questo multivibratore più semplice, descritto di seguito, è possibile trovare anche un'applicazione pratica. Considera il circuito:

Figura 1 - Il multivibratore più semplice sul relè

Quando viene applicata l'alimentazione al circuito, il condensatore inizia a caricarsi attraverso il resistore R1, i contatti K1.1 sono aperti contemporaneamente, quando il condensatore viene caricato a una certa tensione, il relè funzionerà e i contatti si chiuderanno, con contatti chiusi, il condensatore inizierà a scaricarsi attraverso questi contatti e il resistore R2, quando il condensatore viene scaricato a una certa tensione, i contatti si apriranno e il processo continuerà a ripetersi ciclicamente. Questo multivibratore funziona grazie al fatto che la corrente di attivazione del relè è maggiore della corrente di mantenimento. Le resistenze dei resistori NON POSSONO essere modificate su un ampio intervallo e questo è un inconveniente di questo circuito. L'impedenza dell'alimentatore influisce sulla frequenza e per questo motivo questo multivibratore non funzionerà su tutte le fonti di alimentazione. La capacità del condensatore può essere aumentata, mentre la frequenza di chiusura del contatto diminuirà. Se il relè ha un secondo gruppo di contatti e utilizza valori enormi della capacità del condensatore, questo circuito può essere utilizzato per accendere / spegnere periodicamente automaticamente i dispositivi. Il processo di assemblaggio è mostrato nelle foto qui sotto:

Collegamento del resistore R2

Collegamento condensatore

Collegamento del resistore R1

Collegamento dei contatti del relè con il suo avvolgimento

Collegamento dei cavi per l'alimentazione

Il relè può essere acquistato in un negozio di ricambi radio o ottenuto da vecchie apparecchiature rotte, ad esempio è possibile saldare i relè dai circuiti stampati dai frigoriferi:

Se il relè ha contatti difettosi, possono essere leggermente puliti.

Circuiti radio per radioamatori alle prime armi

In questo articolo, presentiamo diversi dispositivi basati su un circuito: un multivibratore asimmetrico su transistor di diversa conduttività.

lampeggiante

Usando questo schema, puoi assemblare un dispositivo con una luce lampeggiante di una lampadina elettrica (vedi Fig. 1) e usarlo per vari scopi. Ad esempio, installa su una bicicletta per alimentare un indicatore di direzione o in un modello di faro, una lampada di segnalazione, su un modello di auto o nave come luce lampeggiante.

Il carico di un multivibratore asimmetrico, assemblato sui transistor T1, T2, è una lampada L1. La frequenza di ripetizione degli impulsi è determinata dal valore della capacità del condensatore C1 e dei resistori R1, R2. Il resistore R1 limita la frequenza massima dei flash e il resistore R2 può cambiare facilmente la loro frequenza. È necessario iniziare a lavorare con la frequenza massima, che corrisponde alla posizione superiore del cursore del resistore R2 secondo il diagramma.

Si prega di notare che il dispositivo è alimentato da una batteria 3336L, che fornisce 3,5 V sotto carico, e la lampada L1 è applicata a una tensione di soli 2,5 V. Si brucerà? No! La durata del suo bagliore è molto breve e il filo non ha il tempo di surriscaldarsi. Se i transistor hanno un guadagno elevato, invece di una lampadina da 2,5 V x 0,068 A, è possibile utilizzare una lampadina da 3,5 V x 0,16 A. Come transistor T1, sono adatti transistor come MP35-MP38 e T2 - MP39-MP42.

Metronomo

Se installi un altoparlante invece di una lampadina nello stesso circuito, otterrai un altro dispositivo: un metronomo elettronico. Viene utilizzato nell'insegnamento della musica, per il cronometraggio negli esperimenti fisici e per la stampa fotografica.

Se cambi leggermente il circuito, riduci la capacità del condensatore C1 e introduci il resistore R3, quindi la durata dell'impulso del generatore aumenterà. Il suono aumenterà (fig. 2). Questo dispositivo può fungere da campanello d'appartamento, cicalino modello o automobile a pedali per bambini. (In quest'ultimo caso, la tensione deve essere aumentata a 9 V.) E può essere utilizzato anche per insegnare il codice Morse. Solo allora, al posto del pulsante Kn1, è necessario mettere un tasto telegrafico. Il tono del suono è selezionato dal condensatore C1 e dal resistore R2. Più alto è R3, più forte è il suono del generatore. Tuttavia, se il suo valore è superiore a un kilo-ohm, le oscillazioni nel generatore potrebbero non verificarsi.

Il generatore utilizza gli stessi transistor del circuito precedente e come altoparlante: cuffie o una testa con una resistenza della bobina da 5 a 65 ohm.

Indicatore di umidità

Un multivibratore asimmetrico su transistor di diversa conduttività ha una proprietà interessante: durante il funzionamento, entrambi i transistor sono aperti o bloccati contemporaneamente. La corrente consumata dai transistor bloccati è molto piccola. Ciò consente la creazione di indicatori economici del cambiamento di quantità non elettriche, come gli indicatori di umidità. Un diagramma schematico di tale indicatore è mostrato nella Figura 3. Come si può vedere dal diagramma, il generatore è collegato in modo permanente a una fonte di alimentazione, ma non funziona, poiché entrambi i transistor sono bloccati. Riduce il consumo di corrente e la resistenza R4. Un sensore di umidità è collegato alle prese G1, G2 - due sottili fili stagnati lunghi 1,5 cm, cuciti al tessuto a una distanza di 3-5 mm l'uno dall'altro, la resistenza di un sensore a secco è elevata. Quando è bagnato, cade. I transistor si aprono, il generatore entra in funzione, per diminuire il volume è necessario ridurre la tensione di alimentazione o il valore della resistenza R3. Questo indicatore di umidità può essere utilizzato durante la cura dei neonati.

Indicatore di umidità con segnale sonoro e luminoso

Se espandi leggermente il circuito, l'indicatore di umidità, contemporaneamente al segnale sonoro, emetterà un segnale luminoso: la luce L1 inizierà ad accendersi. In questo caso, come si può vedere dallo schema (Fig. 4), nel generatore sono installati due multivibratori asimmetrici con transistor di diversa conduttività. Uno è montato sui transistor T1, T2 ed è controllato da un sensore di umidità collegato alle prese G1, G2. La lampada L1 funge da carico di questo multivibratore. La tensione dal collettore T2 controlla il funzionamento del secondo multivibratore, assemblato sui transistor T3, T4. Funziona come un generatore di frequenze audio e l'altoparlante Gr1 è acceso alla sua uscita. Se non è necessario un segnale sonoro, è possibile disattivare il secondo multivibratore.

I transistor, la lampada e l'altoparlante in questo indicatore di umidità sono gli stessi dei dispositivi precedenti.

Simulatore di sirena

Dispositivi interessanti possono essere costruiti utilizzando la dipendenza della frequenza di un multivibratore asimmetrico su transistor di diversa conduttività dalla corrente di base del transistor T1. Ad esempio, un generatore che simula il suono di una sirena. Tale dispositivo può essere installato sul modello di un'ambulanza, un'autopompa dei pompieri, una barca di salvataggio.

Il diagramma schematico del dispositivo è mostrato in Figura 5. Nella posizione iniziale, il pulsante Kn1 è aperto. I transistor sono bloccati. Il generatore non funziona. Quando il pulsante è chiuso, il condensatore C2 viene caricato attraverso il resistore R4. I transistor si aprono e il multivibratore inizia a funzionare. Man mano che il condensatore C2 si carica, la corrente di base del transistore T1 aumenta e la frequenza del multivibratore aumenta. Quando il pulsante viene aperto, tutto viene ripetuto nell'ordine inverso. Il suono della sirena viene simulato quando il pulsante viene chiuso e aperto in modo intermittente. La velocità di salita e discesa del suono è selezionata dal resistore R4 e dal condensatore C2. Il tono della sirena è impostato dal resistore R3 e il volume del suono è impostato dalla selezione del resistore R5. I transistor e l'altoparlante sono selezionati come nei dispositivi precedenti.

Tester per transistor

Considerando che questo multivibratore utilizza transistor di diversa conduttività, è possibile utilizzarlo come dispositivo per testare i transistor in sostituzione. Un diagramma schematico di un tale dispositivo è mostrato nella Figura 6. Il circuito del generatore di suoni è preso come base, ma un generatore di impulsi luminosi può essere utilizzato con uguale successo.

Inizialmente, chiudendo il pulsante Kn1, verificare l'operatività del dispositivo. A seconda del tipo di conduttività, collegare il transistor testato alle prese G1 - G3 o G4-G6. In questo caso, utilizzare l'interruttore P1 o P2. Se viene emesso un suono nell'altoparlante quando si preme il pulsante, il transistor funziona.

Come interruttori P1 e P2, puoi prendere interruttori a levetta con due contatti per la commutazione. La figura mostra gli interruttori in posizione "Control". Il dispositivo è alimentato da una batteria 3336L.

Generatore di suoni per testare amplificatori

Basato sullo stesso multivibratore, puoi costruire un generatore abbastanza semplice per testare ricevitori e amplificatori. Il suo diagramma schematico è mostrato nella Figura 7. La sua differenza rispetto a un generatore di suoni è che invece di un altoparlante, un regolatore di livello di tensione a 7 fasi è acceso all'uscita del multivibratore.

E. TARASOV
Riso Y. CHESNOKOBA
UT Per mani abili 1979 №8