egy közel téglalap alakú impulzusgenerátor, amelyet erősítő elem formájában hoztak létre pozitív visszacsatolású áramkörrel. Kétféle multivibrátor létezik.
Az első típus az önoszcilláló multivibrátorok, amelyeknek nincs állandósult állapotuk. Két típusa van: szimmetrikus - tranzisztorai azonosak és a szimmetrikus elemek paraméterei is megegyeznek. Ennek eredményeképpen az oszcillációs periódus két része egyenlő egymással, a munkaciklus pedig kettővel egyenlő. Ha az elemek paraméterei nem egyenlőek, akkor ez már aszimmetrikus multivibrátor lesz.
A második típus a várakozó multivibrátorok, amelyek stabil egyensúlyi állapotúak, és gyakran nevezik egyetlen vibrátornak. A multivibrátor használata különféle rádióamatőr eszközökben meglehetősen gyakori.
A működési elvet a következő séma példáján elemezzük.
Könnyen belátható, hogy gyakorlatilag egy szimmetrikus flip-flop kapcsolási rajzát másolja. Az egyetlen különbség az, hogy a kapcsolóegységek közötti kapcsolatokat, mind az egyen-, mind a fordított irányt, váltakozó árammal, és nem egyenárammal végzik. Ez radikálisan megváltoztatja az eszköz tulajdonságait, hiszen a szimmetrikus triggerhez képest a multivibrátor áramkörnek nincsenek olyan stabil egyensúlyi állapotai, amelyekben hosszú ideig tudna lenni.
Ehelyett két kvázi-stabil egyensúlyi állapot van, amelyek miatt az eszköz szigorúan mindegyikben van. pontos idő. Minden ilyen időtartamot az áramkörben fellépő tranziens folyamatok határoznak meg. A készülék működése ezen állapotok állandó változásából áll, ami a kimeneten egy feszültség megjelenésével jár együtt, ami nagyon emlékeztet egy téglalap alakúra.
A szimmetrikus multivibrátor lényegében egy kétfokozatú erősítő, és az áramkör úgy épül fel, hogy az első fokozat kimenete a második bemenetére csatlakozik. Ennek eredményeként az áramkör áramellátása után szükségszerűen kiderül, hogy az egyik nyitott, a másik pedig zárt állapotban van.
Tegyük fel, hogy a VT1 tranzisztor nyitott és telített állapotban van az R3 ellenálláson átfolyó árammal. A VT2 tranzisztor, amint fentebb említettük, zárva van. Most az áramkörben vannak folyamatok, amelyek a C1 és C2 kondenzátorok újratöltéséhez kapcsolódnak. Kezdetben a C2 kondenzátor teljesen lemerül, majd a VT1 telítését követően fokozatosan feltöltődik az R4 ellenálláson keresztül.
Mivel a C2 kondenzátor a VT2 tranzisztor kollektor-emitter átmenetét söntöli a VT1 tranzisztor emitter átmenetén, a töltési sebessége határozza meg a VT2 kollektor feszültségváltozásának sebességét. A C2 feltöltése után a VT2 tranzisztor zár. Ennek a folyamatnak az időtartama (a kollektor feszültségemelkedési ideje) a következő képlettel számítható ki:
t1a = 2,3*R1*C1
Az áramkör működésében is megtörténik a második folyamat, amely az előzőleg feltöltött C1 kondenzátor kisütésével jár. Kisülése a VT1 tranzisztoron, az R2 ellenálláson és a tápegységen keresztül történik. Ahogy a kondenzátor kisül a VT1 alján, megjelenik egy pozitív potenciál, és az elkezd kinyílni. Ez a folyamat a C1 teljes kisütése után ér véget. A folyamat (impulzus) időtartama egyenlő:
t2a = 0,7*R2*C1
A t2a idő elteltével a VT1 tranzisztor záródik, és a VT2 tranzisztor telített lesz. Ezt követően a folyamat egy hasonló séma szerint megismétlődik, és a következő folyamatok intervallumainak időtartama is kiszámítható a képletekkel:
t1b = 2,3*R4*C2 És t2b = 0,7*R3*C2
A multivibrátor rezgési frekvenciájának meghatározásához a következő kifejezés igaz:
f = 1/(t2a+t2b)
Hordozható USB oszcilloszkóp, 2 csatornás, 40 MHz...
Ha megnézi, az összes elektronika nagyszámú egyedi téglából áll. Ezek tranzisztorok, diódák, ellenállások, kondenzátorok, induktív elemek. És ezekből a téglákból bármit hozzáadhat, amit akar.
Egy ártalmatlan gyermekjátéktól, amely például a „miau” hangot ad ki, a ballisztikus rakéta-irányító rendszerig nyolc megatonnás robbanófejjel.
Az egyik nagyon jól ismert és gyakran használt áramkör az elektronikában a szimmetrikus multivibrátor, amely egy olyan elektronikus eszköz, amely téglalap alakúhoz közelítő alakú lengéseket generál (generál).
A multivibrátor két tranzisztorra vagy logikai áramkörre van felszerelve, további elemekkel. Valójában ez egy kétfokozatú erősítő pozitív áramkörrel Visszacsatolás(POZÍCIÓ). Ez azt jelenti, hogy a második fokozat kimenete kondenzátoron keresztül csatlakozik az első fokozat bemenetéhez. Ennek eredményeként az erősítő a pozitív visszacsatolás miatt generátorrá alakul.
Ahhoz, hogy a multivibrátor elkezdjen impulzusokat generálni, elegendő a tápfeszültséget csatlakoztatni. Multivibrátorok lehetnek szimmetrikusÉs aszimmetrikus.
Az ábrán egy szimmetrikus multivibrátor diagramja látható.
Egy szimmetrikus multivibrátorban a két kar elemeinek értéke pontosan megegyezik: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Ha megnézzük egy szimmetrikus multivibrátor kimenő jelének hullámformáját, akkor könnyen beláthatjuk, hogy a téglalap alakú impulzusok és a köztük lévő szünetek időben megegyeznek. t pulzus ( t és) = t szünetel ( t p). A tranzisztorok kollektoráramköreiben lévő ellenállások nem befolyásolják az impulzusparamétereket, és értéküket a használt tranzisztor típusától függően választják ki.
Az ilyen multivibrátor impulzusismétlési sebessége könnyen kiszámítható egy egyszerű képlettel:
Ahol f a frekvencia hertzben (Hz), C a kapacitás mikrofaradban (uF), R pedig az ellenállás kiloohmban (kΩ). Például: C \u003d 0,02 uF, R = 39 kOhm. Behelyettesítjük a képletet, műveleteket hajtunk végre, és körülbelül 1000 Hz-nek, vagy inkább 897,4 Hz-nek megfelelő frekvenciát kapunk a hangtartományban.
Önmagában egy ilyen multivibrátor érdektelen, mivel egy modulálatlan „kukucskát” produkál, de ha az elemekkel kiválasztjuk a 440 Hz-es frekvenciát, és ez az első oktáv A hangja, akkor egy miniatűr hangvillát kapunk. , amivel például gitárt hangolhatsz egy túrán. Csak egyetlen tranzisztoros erősítő fokozatot és egy miniatűr hangszórót kell hozzáadni.
A következő paraméterek tekinthetők az impulzusjel fő jellemzőinek:
Frekvencia. Mértékegység (Hz) Hertz. 1 Hz másodpercenként egy rezgés. Az emberi fül által érzékelt frekvenciák a 20 Hz-20 kHz tartományba esnek.
Impulzus időtartam. A másodperc törtrészeiben mérve: mérföld, mikro, nano, pico stb.
Amplitúdó. A szóban forgó multivibrátorban nincs amplitúdó-beállítás. A professzionális eszközökben mind a lépés, mind a sima amplitúdó beállítást alkalmazzák.
munkaciklus. A periódus (T) és az impulzus időtartamának aránya ( t). Ha az impulzus hossza 0,5 periódus, akkor a munkaciklus kettő.
A fenti képlet alapján szinte bármilyen frekvenciára könnyen kiszámítható multivibrátor, kivéve a magas és az ultramagas frekvenciákat. Számos más fizikai elv is működik.
Ahhoz, hogy a multivibrátor több diszkrét frekvenciát adjon ki, elegendő egy kétszakaszos kapcsolót és 5-6 különböző kapacitású kondenzátort helyezni, természetesen mindegyik karba azonos, és a kapcsoló segítségével kiválasztani a kívánt frekvenciát. Az R2, R3 ellenállások szintén befolyásolják a frekvenciát és a munkaciklust, és változtathatóvá tehetők. Itt van egy másik multivibrátor áramkör állítható kapcsolási frekvenciával.
Ha az R2 és R4 ellenállások ellenállását egy bizonyos érték alá csökkentik a használt tranzisztorok típusától függően, az generálás meghibásodását okozhatja, és a multivibrátor nem fog működni, ezért az R2 és R4 ellenállásokkal sorba kapcsolva egy R3 változó ellenállást csatlakoztathat, amely kiválaszthatja a multivibrátor kapcsolási frekvenciáját.
A szimmetrikus multivibrátor gyakorlati alkalmazása igen széleskörű. Impulzusszámítástechnika, rádiós mérőberendezések háztartási gépek gyártásában. Számos egyedi orvosi berendezés épül ugyanazon a multivibrátoron alapuló áramkörökre.
Kivételes egyszerűségének és alacsony költségének köszönhetően a multivibrátor megtalálta széles körű alkalmazás a gyermekjátékokban. Íme egy példa a hagyományos LED-es villogóra.
A diagramon feltüntetett C1, C2 elektrolitkondenzátorok és R2, R3 ellenállások értékeivel az impulzusfrekvencia 2,5 Hz lesz, ami azt jelenti, hogy a LED-ek körülbelül másodpercenként kétszer villannak fel. Használhatja a fent javasolt áramkört, és tartalmazhat egy változó ellenállást az R2, R3 ellenállásokkal együtt. Ennek köszönhetően látható lesz, hogy a LED-ek villanási frekvenciája hogyan változik a változó ellenállás ellenállásának változásával. Különböző teljesítményű kondenzátorokat helyezhet el, és megfigyelheti az eredményt.
Még iskolás koromban összeállítottam egy karácsonyfa-füzér kapcsolót egy multivibrátoron. Minden sikerült, de amikor csatlakoztattam a füzéreket, a készülékem nagyon magas frekvencián kezdte kapcsolni őket. Emiatt a szomszéd szobában vad zajjal kezdett mutatni a tévé, és az elektromágneses relé az áramkörben géppuskaként recsegett. Egyszerre volt örömteli (működik!) és egy kicsit ijesztő is. A szülők felháborodtak.
Egy ilyen bosszantó baklövés a túl gyakori váltással nem adott nyugalmat. És megnéztem az áramkört, és a névértéken lévő kondenzátorokra volt szükség. Nem csak egyet vettem figyelembe.
Az elektrolit kondenzátorok nagyon régiek és kiszáradtak. Kapacitásuk kicsi volt, és egyáltalán nem felelt meg az esetükön feltüntetettnek. Az alacsony kapacitás miatt a multivibrátor magasabb frekvencián működött, és túl gyakran kapcsolt koszorúkat.
Ekkor még nem volt olyan műszerem, amivel a kondenzátorok kapacitását meg tudnám mérni. Igen, és mutatós tesztert használtam, nem modern digitális multimétert.
Ezért, ha a multivibrátor túlbecsült frekvenciát produkál, először ellenőrizze az elektrolitkondenzátorokat. Szerencsére ma már kevés pénzért is lehet venni egy univerzális rádióalkatrész tesztert, amivel egy kondenzátor kapacitását mérhetjük.
Ezt a leckét egy meglehetősen fontos és népszerű témának szenteljük, a multivibrátorokról és azok alkalmazásáról. Ha megpróbálnám csak felsorolni, hogy hol és hogyan használják az önoszcilláló szimmetrikus és aszimmetrikus multivibrátorokat, akkor ehhez megfelelő számú könyvoldalra lenne szükség. A rádiótechnikának, elektronikának, automatizálásnak, impulzustechnikának, ill Számítástechnika ahol ilyen generátorokat használnak. Ez az oktatóanyag néhány elméleti információt ad ezekről az eszközökről, a végén pedig néhány példát adok. gyakorlati használat kreativitásoddal kapcsolatban
Önoszcilláló multivibrátor
Multivibrátorokat hívnak elektronikus eszközök, téglalap alakúhoz közeli elektromos rezgéseket generál. A multivibrátor által generált rezgésspektrum sok harmonikust tartalmaz - elektromos rezgéseket is, de az alapfrekvenciás rezgések többszörösét, ami a nevében is tükröződik: "több - sok", "rezgés - oszcilláció".
Tekintsük az (1a. ábra) ábrán látható áramkört. Felismered? Igen, ez egy 3H kétfokozatú tranzisztoros erősítő áramkör fejhallgató kimenettel. Mi történik, ha egy ilyen erősítő kimenetét a bemenetére csatlakoztatjuk, amint azt a diagramon a szaggatott vonal mutatja? Pozitív visszacsatolás lép fel közöttük, és az erősítő öngerjeszti és oszcillációs generátorrá válik hangfrekvencia, a telefonokban pedig halk hangot fogunk hallani.Egy ilyen jelenséggel a vevőkben és az erősítőkben döntően harcolnak, de az automatikusan működő készülékeknél ez hasznosnak bizonyul.
Rizs. 1 A pozitív visszacsatolás által lefedett kétfokozatú erősítő multivibrátorrá válik
Most nézze meg (1b. ábra). Rajta ugyanaz az erősítő áramköre látható, lefedve pozitív visszajelzést , mint az (1. ábra, a), csak a körvonala módosult némileg. Így szokták megrajzolni az önoszcilláló, azaz öngerjesztő multivibrátorok áramköreit. A tapasztalat talán a legjobb módja annak, hogy megértsük egy elektronikus eszköz működésének lényegét. Ezt már sokszor bebizonyítottad. És most, hogy jobban megértsük ennek az univerzális eszköznek - egy automata gépnek a működését, azt javaslom, hogy végezzünk kísérletet vele. Egy önoszcilláló multivibrátor vázlatos diagramját láthatja az ellenállások és kondenzátorok összes adatával (2. ábra, a). Szerelje fel egy kenyérsütő deszkára. A tranzisztoroknak alacsony frekvenciájúaknak kell lenniük (MP39 - MP42), mivel a nagyfrekvenciás tranzisztoroknak nagyon kicsi az emitter csomópont áttörési feszültsége. C1 és C2 elektrolitkondenzátorok - K50 - 6, K50 - 3 típusú vagy importált társaik 10 - 12 V névleges feszültséghez. Az ellenállások ellenállása 50%-ig eltérhet az ábrán feltüntetettektől. Csak az a fontos, hogy az Rl, R4 terhelési ellenállások és az R2, R3 alapellenállások névleges értékei lehetőleg azonosak legyenek. Az áramellátáshoz használja a Krona akkumulátort vagy a tápegységet. Bármely tranzisztor kollektoráramkörében kapcsoljon be egy milliampermérőt (PA) 10-15 mA áramerősségre, és csatlakoztasson egy nagy ellenállású egyenáramú voltmérőt (PU) legfeljebb 10 V feszültségre az emitter-kollektorhoz. Ugyanannak a tranzisztornak a szakasza.A beszerelés és különösen az elektrolitkondenzátorok bekapcsolásának polaritásának ellenőrzése után csatlakoztasson áramforrást a multivibrátorhoz. Mit mutatnak a mérők? Milliamméter - a tranzisztor kollektoráramkörének árama élesen 8-10 mA-re emelkedik, majd szinte nullára csökken. A voltmérő éppen ellenkezőleg, vagy majdnem nullára csökken, vagy az áramforrás feszültségére, a kollektor feszültségére nő. Mit mondanak ezek a mérések? Az a tény, hogy a multivibrátor ezen karjának tranzisztora kapcsolási módban működik. A legnagyobb kollektoráram és egyben a kollektoron lévő legkisebb feszültség a nyitott állapotnak, a legkisebb áram és a legnagyobb kollektorfeszültség pedig a tranzisztor zárt állapotának felel meg. A multivibrátor második karjának tranzisztorja pontosan ugyanúgy működik, de ahogy mondják, 180°-os fáziseltolással : amikor az egyik tranzisztor nyitva van, a másik zárva van. Ezt könnyű ellenőrizni, ha a multivibrátor második karjának tranzisztorának kollektoráramkörébe beépítjük ugyanazt a milliampermérőt; a mérőműszerek nyilai felváltva térnek el a mérleg nullapontjaitól. Most egy másodpercmutatóval ellátott óra segítségével számolja meg, hogy percenként hányszor váltanak a tranzisztorok nyitott állapotból zárt állapotba. Körülbelül 15-20-szor ennyi elektromos oszcillációt kelt a multivibrátor percenként. Ezért egy rezgés periódusa 3-4 s. Továbbra is a milliamperméter nyilát követve próbálja meg grafikusan ábrázolni ezeket az ingadozásokat. Az ordináták vízszintes tengelyén ábrázolja egy adott skálán azt az időintervallumot, amikor a tranzisztor nyitott és zárt állapotban van, a függőleges tengely mentén pedig az ezeknek az állapotoknak megfelelő kollektoráramot. Körülbelül ugyanazt a grafikont kapja, mint az ábrán látható. 2b.
Rizs. 2 Egy szimmetrikus multivibrátor diagramja (a) és az általa generált áramimpulzusok (b, c, d).
Tehát ennek tekinthető a multivibrátor téglalap alakú elektromos rezgéseket generál. A multivibrátoros jelben, függetlenül attól, hogy melyik kimenetről veszik, az áramimpulzusok és a köztük lévő szünetek megkülönböztethetők. Az egyetlen áram- (vagy feszültség-) impulzus megjelenésének pillanatától a következő azonos polaritású impulzus megjelenéséig eltelt időt általában T impulzusismétlési periódusnak nevezik, és a Tn szünet időtartamú impulzusok közötti időt - Tn időtartamú impulzusokat generáló multivibrátorok egyenlő a köztük lévő szüneteket szimmetrikusnak nevezzük. Ezért az Ön által összeállított tapasztalt multivibrátor - szimmetrikus. Cserélje ki a C1 és C2 kondenzátorokat más 10-15 uF-os kondenzátorokra. A multivibrátor szimmetrikus maradt, de az általa generált oszcillációk frekvenciája 3-4-szeresére nőtt - percenként akár 60-80-ra, vagy ami ugyanaz, körülbelül 1 Hz-es frekvenciáig. A mérőműszerek nyilainak alig van ideje követni a tranzisztoros áramkörök áram- és feszültségváltozásait. És ha a C1 és C2 kondenzátorokat 0,01-0,05 mikrofarad papírkapacitásokra cseréljük? Hogyan fognak most viselkedni a mérőműszerek nyilai? Miután eltértek a mérleg nullajegyétől, mozdulatlanul állnak. Talán megtört a generáció? Nem! Csak hát a multivibrátor rezgési frekvenciája több száz hertzre nőtt. Ezek a hangfrekvencia-tartomány ingadozásai, amelyeket az egyenáramú eszközök már nem tudnak kijavítani. Érzékelheti őket frekvenciamérővel vagy fejhallgatóval, amely 0,01 - 0,05 mikrofarad kapacitású kondenzátoron keresztül van csatlakoztatva a multivibrátor bármelyik kimenetéhez, vagy közvetlenül csatlakoztathatja őket bármelyik tranzisztor kollektoráramköréhez terhelési ellenállás helyett. A telefonokon halk hangot fog hallani. Mi a multivibrátor működési elve? Térjünk vissza az ábra diagramjához. 2, a. A tápfeszültség bekapcsolásakor a multivibrátor mindkét karjának tranzisztorai kinyílnak, mivel a megfelelő R2 és R3 ellenállásokon keresztül negatív előfeszítési feszültségek kapcsolódnak a bázisukhoz. Ugyanakkor a csatoló kondenzátorok elkezdenek tölteni: C1 - a V2 tranzisztor és az R1 ellenállás emitter csatlakozásán keresztül; C2 - a V1 tranzisztor és az R4 ellenállás emitter csatlakozásán keresztül. Ezek a kondenzátortöltő áramkörök a tápegység feszültségosztóiként a tranzisztorok alapjain (az emitterekhez viszonyítva) negatív feszültségeket hoznak létre, amelyek felértékelődnek, és egyre jobban felnyitják a tranzisztorokat. Egy tranzisztor kinyitásakor a kollektor negatív feszültsége leesik, ami a másik tranzisztor alján lévő negatív feszültség csökkenését okozza, ami kikapcsolja azt. Egy ilyen folyamat mindkét tranzisztorban azonnal megtörténik, azonban csak az egyik zár, amely alapján magasabb pozitív feszültség, például az ellenállás és a kondenzátor névleges teljesítményének h21e áramátviteli együtthatóinak különbsége miatt. A második tranzisztor nyitva marad. De a tranzisztorok ezen állapotai instabilok, mivel áramköreikben az elektromos folyamatok folytatódnak. Tegyük fel, hogy egy idő után a tápfeszültség bekapcsolása után a V2 tranzisztor zártnak, a V1 tranzisztor pedig nyitottnak bizonyult. Ettől a pillanattól kezdve a C1 kondenzátor kisülni kezd a nyitott V1 tranzisztoron, amelynek emitter-kollektor szakaszának ellenállása jelenleg alacsony, és az R2 ellenálláson keresztül. Ahogy a C1 kondenzátor kisül, a pozitív feszültség a zárt V2 tranzisztor alján csökken. Amint a kondenzátor teljesen lemerül és a V2 tranzisztor bázisán a feszültség nullához közelít, ennek a most nyíló tranzisztornak a kollektoráramkörében áram jelenik meg, amely a V1 tranzisztor talpán lévő C2 kondenzátoron keresztül hat és csökkenti rajta a negatív feszültséget. Ennek eredményeként a V1 tranzisztoron átfolyó áram csökkenni kezd, a V2 tranzisztoron keresztül pedig éppen ellenkezőleg, nő. Emiatt a V1 tranzisztor kikapcsol, a V2 tranzisztor pedig bekapcsol. Most a C2 kondenzátor kisütni kezd, de a nyitott V2 tranzisztoron és az R3 ellenálláson keresztül, ami végül az első tranzisztor nyitásához és a második tranzisztor bezárásához vezet stb. A tranzisztorok folyamatosan kölcsönhatásba lépnek, aminek következtében a multivibrátor elektromos rezgéseket generál. A multivibrátor rezgési frekvenciája függ mind a csatoló kondenzátorok kapacitásától, amit már ellenőriztél, mind az alapellenállások ellenállásától, amint azt most láthatod. Próbálja meg például az R2 és R3 alapellenállásokat nagy ellenállású ellenállásokra cserélni. A multivibrátor rezgési frekvenciája csökkenni fog. Ezzel szemben, ha az ellenállásuk kisebb, az oszcillációs frekvencia nő. Egy másik tapasztalat: válassza le az R2 és R3 ellenállások felső (diagram szerint) kivezetését az áramforrás negatív vezetőjéről, kösse össze őket, és közöttük és a negatív vezető között kapcsoljon be egy 30-as ellenállású változó ellenállást. - 50 kOhm reosztáttal. A változtatható ellenállás tengelyének elforgatásával a multivibrátorok rezgési frekvenciáját elég széles tartományon belül lehet változtatni. A szimmetrikus multivibrátor hozzávetőleges rezgési frekvenciája a következő egyszerűsített képlettel számítható ki: F = 700 / (RC), ahol f a frekvencia hertzben, R az alapellenállások ellenállása kiloohmban, C a csatolókondenzátorok mikrofaradokban. Ezzel az egyszerűsített képlettel számítsa ki, milyen frekvenciákat generált a multivibrátor. Térjünk vissza a kísérleti multivibrátor ellenállásainak és kondenzátorainak kezdeti adataihoz (a 2. ábra a diagramja szerint). Cserélje ki a C2 kondenzátort egy 2-3 μF kapacitású kondenzátorra, kapcsoljon be egy milliampermérőt a V2 tranzisztor kollektoráramkörében, annak nyilát követve, grafikusan ábrázolja a multivibrátor által generált áramingadozásokat. Most a V2 tranzisztor kollektoráramkörében az áram rövidebb impulzusokban jelenik meg, mint korábban (2. ábra, c). A Th impulzusok időtartama körülbelül annyiszor lesz kevesebb, mint a Th impulzusok közötti szünetek, amennyivel csökkent a C2 kondenzátor kapacitása a korábbi kapacitásához képest. És most fordítsa ugyanazt (vagy ilyen) milliampert a V1 tranzisztor kollektoráramkörébe. Mit mutat a mérő? Áramimpulzusok is, de időtartamuk jóval hosszabb, mint a közöttük lévő szünetek (2. ábra, d). Mi történt? A C2 kondenzátor kapacitásának csökkentésével megsértette a multivibrátor karjainak szimmetriáját - ez lett aszimmetrikus . Ezért az általa keltett rezgések lettek aszimmetrikus : a V1 tranzisztor kollektorkörében az áram viszonylag hosszú impulzusokban, a V2 tranzisztor kollektorkörében rövid impulzusokban jelenik meg. Egy ilyen multivibrátor 1. kimenetéből rövid, a 2. kimenetből pedig hosszú feszültségimpulzusokat vehet fel. Ideiglenesen cserélje ki a C1 és C2 kondenzátorokat. Most a rövid feszültségimpulzusok az 1. kimeneten, a hosszú feszültségimpulzusok a 2. kimeneten lesznek. Számolja meg (az óra segítségével egy másodpercmutatóval), hogy a multivibrátor ezen változata percenként hány elektromos impulzust generál. Körülbelül 80. Növelje a C1 kondenzátor kapacitását egy második, 20-30 mikrofarad kapacitású elektrolit kondenzátor csatlakoztatásával párhuzamosan. A pulzusismétlési gyakoriság csökkenni fog. És ha éppen ellenkezőleg, ennek a kondenzátornak a kapacitása csökken? A pulzusismétlési gyakoriságnak növekednie kell. Van azonban egy másik módja az impulzusismétlési sebesség szabályozásának - az R2 ellenállás ellenállásának megváltoztatásával: ennek az ellenállásnak az ellenállásának csökkenésével (de legalább 3 - 5 kOhm, különben a V2 tranzisztor teljesen nyitva lesz az idő és az önoszcillációs folyamat megszakad), az impulzusismétlési frekvenciának növekednie kell, ellenállásának növekedésével pedig csökkennie kell. Nézze meg empirikusan – így van? Olyan értékű ellenállást válasszunk, hogy az 1 perc alatti impulzusok száma pontosan 60 legyen. A milliamperes tű 1 Hz-es frekvencián rezeg. A multivibrátor ebben az esetben egy elektronikus óraszerkezet lesz, amely másodperceket számol.
Várakozó multivibrátor
Egy ilyen multivibrátor áram- (vagy feszültség-) impulzusokat generál, amikor egy másik forrásból, például egy önoszcilláló multivibrátorból triggerjeleket adnak a bemenetére. Ahhoz, hogy az önoszcilláló multivibrátort, amellyel ebben a leckében már végzett kísérleteket (a 2. ábra a diagramja szerint), várakozó multivibrátorrá alakítsa, a következőket kell tennie: távolítsa el a C2 kondenzátort, és helyette csatlakoztasson egy ellenállást a V2 tranzisztor kollektora és a V1 tranzisztor alapja közé (3. ábra - R3) 10-15 kOhm ellenállással; a V1 tranzisztor alapja és a földelt vezető közé csatlakoztasson egy sorba kötött 332 elemet (G1 vagy más állandó feszültségforrás) és egy 4,7 - 5,1 kOhm (R5) ellenállású ellenállást, de úgy, hogy a elem csatlakozik az alaphoz (R5-ön keresztül); csatlakoztasson egy 1-5 ezer pF kapacitású kondenzátort (a 3. ábrán - C2) a V1 tranzisztor alapáramköréhez, amelynek második kimenete a bemeneti vezérlőjel érintkezőjeként működik. Egy ilyen multivibrátor V1 tranzisztorának kezdeti állapota zárt, a V2 tranzisztor nyitott. Ellenőrizze – igaz? A zárt tranzisztor kollektorán a feszültségnek közel kell lennie az áramforrás feszültségéhez, és a nyitott tranzisztor kollektorán nem haladhatja meg a 0,2-0,3 V-ot. , kapcsolja be az Uin érintkező és a földelt vezető között, szó szerint egy pillanatra egy vagy két sorba kapcsolt 332-es elem (a GB1 diagramon) vagy egy 3336L-es akkumulátor. Csak ne keverje össze:, ennek a külsőnek a negatív pólusát elektromos jel csatlakoztatni kell az Uin érintkezőhöz. Ebben az esetben a milliampermérő nyílának azonnal el kell térnie a tranzisztor kollektoráramkörének legnagyobb áramának értékéhez, egy ideig le kell fagynia, majd vissza kell térnie az eredeti helyzetébe, hogy megvárja a következő jelet. Ismételje meg ezt az élményt többször. A milliampermérő minden jelnél azonnali emelkedést mutat 8-10 mA-re, és egy idő után a V1 tranzisztor kollektorárama is azonnal majdnem nullára csökken. Ezek egy multivibrátor által generált egyedi áramimpulzusok. És ha az akkumulátor GB1 hosszabb tartani csatlakoztatva a bilincs Uin. Ugyanaz fog történni, mint az előző kísérletekben - csak egy impulzus jelenik meg a multivibrátor kimenetén. Próbáld ki!
Rizs. 3 Tapasztalt várakozó multivibrátor.
És még egy kísérlet: érintse meg a V1 tranzisztor talpának kimenetét valamilyen fém tárggyal a kezében. Talán ebben az esetben a várakozó multivibrátor működni fog - a test elektrosztatikus töltésétől. Ismételje meg ugyanazokat a kísérleteket, de a V2 tranzisztor kollektoráramkörébe egy milliampermétert kell beépíteni. Vezérlőjel alkalmazásakor ennek a tranzisztornak a kollektoráramának élesen le kell csökkennie majdnem nullára, majd ugyanolyan élesen növekednie kell a nyitott tranzisztor áramának értékére. Ez is egy áramimpulzus, de negatív polaritású. Mi a várakozó multivibrátor működési elve? Egy ilyen multivibrátorban a V2 tranzisztor kollektora és a V1 tranzisztor alapja közötti kapcsolat nem kapacitív, mint egy önoszcillálóban, hanem rezisztív - az R3 ellenálláson keresztül. A V2 tranzisztor bázisára az R2 ellenálláson keresztül negatív előfeszítő feszültség kerül. A V1 tranzisztort biztonságosan lezárja a G1 elem pozitív feszültsége az alján. A tranzisztorok ezen állapota nagyon stabil. Ebben az állapotban maradhatnak, ameddig csak akarnak. De a V1 tranzisztor alapján negatív polaritású feszültségimpulzus jelent meg. Ettől kezdve a tranzisztorok instabil állapotba kerülnek. Befolyása alatt bemeneti jel A V1 tranzisztor kinyílik, és a kollektorán a C1 kondenzátoron keresztül változó feszültség zárja a V2 tranzisztort. A tranzisztorok ebben az állapotban vannak addig, amíg a C1 kondenzátor le nem merül (az R2 ellenálláson és a V1 nyitott tranzisztoron keresztül, amelynek ellenállása jelenleg alacsony). Amint a kondenzátor lemerül, a V2 tranzisztor azonnal kinyílik, és a V1 tranzisztor zár. Ettől kezdve a multivibrátor ismét az eredeti, stabil készenléti módban találja magát. És így, a készenléti multivibrátornak egy stabil és egy instabil állapota van . Instabil állapot alatt generál egyet négyzethullám áram (feszültség), amelynek időtartama a C1 kondenzátor kapacitásától függ. Minél nagyobb ennek a kondenzátornak a kapacitása, annál hosszabb az impulzus időtartama. Így például 50 μF kondenzátorkapacitással a multivibrátor körülbelül 1,5 s időtartamú áramimpulzust generál, 150 μF kapacitású kondenzátorral pedig háromszor többet. Kiegészítő kondenzátorokon keresztül - pozitív feszültségimpulzusok az 1-es kimenetről, negatívak a 2-es kimenetről vehetőek. A multivibrátort csak a V1 tranzisztor bázisára adott negatív feszültségimpulzussal lehet kihozni készenléti üzemmódból? Nem, nem csak. Ez megtehető pozitív polaritású feszültségimpulzus alkalmazásával is, de a V2 tranzisztor alapjára. Tehát továbbra is kísérletileg ellenőriznie kell, hogy a C1 kondenzátor kapacitása hogyan befolyásolja az impulzusok időtartamát és a várakozó multivibrátor pozitív feszültségimpulzusokkal történő vezérlésének képességét. Hogyan használható a gyakorlatban egy készenléti multivibrátor? Eltérően. Például egy szinuszos feszültséget azonos frekvenciájú téglalap alakú feszültség- (vagy áram-) impulzusokká alakítani, vagy egy másik eszközt egy időre bekapcsolni úgy, hogy egy várakozó multivibrátor bemenetére rövid idejű elektromos jelet adunk. Hogyan másképp? Gondol!
Multivibrátor generátorokban és elektronikus kapcsolókban
Elektronikus hívás. A multivibrátor házi hívásra használható, helyettesítve vele a hagyományos elektromosat. A (4. ábra) ábrán látható séma szerint szerelhető össze. A V1 és V2 tranzisztorok szimmetrikus multivibrátorban működnek, amely körülbelül 1000 Hz frekvenciájú rezgéseket generál, a V3 tranzisztor pedig ezen rezgések teljesítményerősítőjében működik. A felerősített rezgéseket a dinamikus B1 fej alakítja át hangrezgésekké. Ha híváshoz előfizetői hangszórót használ, az átmeneti transzformátor primer tekercsének beépítésével a V3 tranzisztor kollektoráramkörébe, a kártyára szerelt összes hívóelektronika a tokjába kerül. Az akkumulátor is ott lesz.
Rizs. 4. Multivibrátoron alapuló elektronikus hívás.
A folyosóra elektronikus csengő szerelhető fel, ha azt két vezetékkel az S1 gombhoz csatlakoztatjuk. Ha megnyomja a - gombot, hang jelenik meg a dinamikus fejben. Mivel a készülék csak csengetés közben kap áramot, két sorba vagy "Krona"-ba kapcsolt 3336L akkumulátor több hónapig kitart a csengetés során. Állítsa be a kívánt hangszínt úgy, hogy a C1 és C2 kondenzátorokat más kapacitású kondenzátorokra cseréli. Az ugyanazon séma szerint összeállított multivibrátor használható a távíró ábécé - Morse-kód - tanulmányozására és hallgatására. Ebben az esetben csak a gombot kell távírókulcsra cserélni.
Elektronikus kapcsoló. Ezzel a készülékkel, melynek áramköre az (5. ábra) látható, két, váltóáramú hálózatról táplált karácsonyfafüzér kapcsolására használható. Maga az elektronikus kapcsoló két sorba kapcsolt 3336L-es akkumulátorral, vagy egy egyenirányítóval is táplálható, amely 9-12 V állandó feszültséget adna ki.
Rizs. 5. Multivibrátoron alapuló elektronikus kapcsoló.
A kapcsoló áramkör nagyon hasonló az elektronikus csengő áramkörhöz. De a kapcsoló C1 és C2 kondenzátorainak kapacitása sokszor nagyobb, mint a hasonló harangkondenzátorok kapacitása. A kapcsoló multivibrátor, amelyben a V1 és V2 tranzisztorok működnek, körülbelül 0,4 Hz frekvenciájú rezgéseket generál, teljesítményerősítőjének (V3 tranzisztor) terhelése a K1 elektromágneses relé tekercselése. A relének egy pár érintkezőlapja van a kapcsoláshoz. Például egy RES - 10 relé (RS4.524.302 útlevél) vagy egy másik elektromágneses relé, amely megbízhatóan működik 6-8 V feszültségről 20-50 mA áramerősséggel. A tápfeszültség bekapcsolásakor a multivibrátor V1 és V2 tranzisztorai felváltva nyitnak és zárnak, négyszögjeleket generálva. Amikor a V2 tranzisztor be van kapcsolva, az R4 ellenálláson keresztül negatív tápfeszültség lép fel, és ez a tranzisztor rákapcsolódik a V3 tranzisztor alapjára, telítve azt. Ebben az esetben a V3 tranzisztor emitter-kollektor szakaszának ellenállása több ohmra csökken, és az áramforrás szinte teljes feszültsége a K1 relé tekercselésére kerül - a relé aktiválódik, és csatlakoztatja az egyik füzért a hálózathoz. kapcsolataival. A V2 tranzisztor zárásakor a V3 tranzisztor talpának tápáramköre megszakad, és az is zárt, a relé tekercsén nem folyik áram. Ekkor a relé kiengedi a horgonyt és érintkezőit, átkapcsolva, csatlakoztassa a második karácsonyfa füzért a hálózathoz. Ha módosítani szeretné a füzérek kapcsolási idejét, cserélje ki a C1 és C2 kondenzátorokat más kapacitású kondenzátorokra. Az R2 és R3 ellenállások adatait hagyja változatlanok, ellenkező esetben a tranzisztorok működési módja megsérül. egyenáram. A multivibrátor V1 tranzisztorának emitter áramkörébe a V3 tranzisztoron lévő erősítőhöz hasonló teljesítményerősítő is beépíthető. Ebben az esetben az elektromágneses relék (beleértve a saját készítésűeket is) nem rendelkezhetnek kapcsolóérintkezőkkel, de általában nyitottak vagy zártak. Az egyik multivibrátorkar reléérintkezői időszakonként zárják és kinyitják az egyik füzér tápellátási áramkörét, a másik multivibrátorkar reléérintkezői pedig időszakosan lezárják a második füzér tápáramkörét. Az elektronikus kapcsoló getinaxból vagy más szigetelőanyagból készült táblára szerelhető és az akkumulátorral együtt rétegelt lemez dobozba helyezhető. Működés közben a kapcsoló legfeljebb 30 mA áramot fogyaszt, így két darab 3336L-es vagy Krona akkumulátor energiája mindenre elegendő újévi ünnepek. Egy hasonló kapcsoló más célokra is használható. Például maszkok, attrakciók megvilágítására. Képzeld el a "Csizmás cica" című mese hősének figuráját rétegelt lemezből kivágva és festve. Az átlátszó szemek mögött egy zseblámpa izzói vannak, amelyeket elektronikus kapcsoló kapcsol, és magán az ábrán van egy gomb. Amint megnyomja a gombot, a macska azonnal kacsintgatni kezd. Nem lehet kapcsolót használni egyes modellek, például világítótorony-modell villamosítására? Ebben az esetben a teljesítményerősítő tranzisztor kollektoráramkörébe elektromágneses relé helyett egy kis méretű, kis izzóáramra tervezett izzót lehet beépíteni, amely jeladó villanásokat imitál. Ha egy ilyen kapcsolót kiegészítünk egy billenőkapcsolóval, amellyel a kimeneti tranzisztor kollektoráramkörében felváltva két ilyen izzót lehet bekapcsolni, akkor ez a kerékpár irányjelzője lehet.
Metronóm- ez egyfajta óra, amely lehetővé teszi, hogy hangjelzésekkel egyenlő időtartamokat számoljon a másodperc töredékének pontossággal. Ilyen eszközöket használnak például a tapintat érzésének fejlesztésére a zenei műveltség oktatása során, az első távirati ábécé jelzési képzés során. Ezen eszközök egyikének diagramja látható (6. ábra).
Rizs. 6. Multivibrátoron alapuló metronóm.
Ez is egy multivibrátor, de aszimmetrikus. Egy ilyen multivibrátor különböző felépítésű tranzisztorokat használ: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Ez lehetővé tette a multivibrátor alkatrészeinek teljes számának csökkentését. Működésének elve változatlan marad - a generálás a kétfokozatú 3H erősítő kimenete és bemenete közötti pozitív visszacsatolás miatt következik be; a bekötést C1 elektrolitkondenzátor végzi. A multivibrátor terhelése egy kis méretű B1 dinamikus fej, 4 - 10 ohm ellenállású hangtekerccsel, például 0,1GD - 6, 1GD - 8 (vagy telefonkapszula), amely a kattanáshoz hasonló hangokat kelt. rövid távú áramimpulzusok. Az impulzusismétlési sebesség az R1 változtatható ellenállással körülbelül 20-300 impulzus/perc között állítható be. Az R2 ellenállás korlátozza az első tranzisztor bázisáramát, amikor az R1 ellenállás csúszkája a legalacsonyabb (az áramkörnek megfelelő) pozíciójában van, ami megfelel a generált rezgések legmagasabb frekvenciájának. A metronómot egyetlen 3336 literes akkumulátor vagy három sorba kapcsolt 332-es cella táplálhatja. Az akkumulátor által fogyasztott áram nem haladja meg a 10 mA-t. Az R1 változó ellenállásnak mechanikus metronóm szerint kalibrált skálával kell rendelkeznie. Használatával az ellenállás gomb egyszerű elforgatásával beállíthatja a metronóm audiojelek kívánt frekvenciáját.
Praktikus munka
Mint praktikus munka, azt tanácsolom, hogy gyűjtse össze a lecke rajzain bemutatott multivibrátor áramköröket, amelyek segítenek megérteni a multivibrátor elvét. Továbbá azt javaslom, hogy állítsunk össze egy nagyon érdekes és a háztartásban hasznos "Elektronikus Nightingale Simulator"-ot, amely multivibrátorokon alapul, és amely ajtócsengőként használható. Az áramkör nagyon egyszerű, megbízható, azonnal működik, ha nincs hiba a beszerelésben és a szervizelhető rádióelemek használatában. 18 éve használom csengőnek, a mai napig. Könnyű kitalálni, hogy én gyűjtöttem – amikor hozzád hasonlóan kezdő rádióamatőr voltam.
Multivibrátorokon alapuló elektronikus csengő
multivibrátor
kördiagramm"klasszikus" legegyszerűbb tranzisztoros multivibrátor
multivibrátor- rövid frontú elektromos téglalap alakú rezgések relaxációs jelgenerátora. A kifejezést Van der Pol holland fizikus javasolta, mivel a multivibrátor rezgésspektrumában sok harmonikus található - ellentétben a szinuszos rezgés generátorral ("monovibrátor").
A bistabil multivibrátor egyfajta készenléti multivibrátor, amelynek két stabil állapota van, amelyeket különböző kimeneti feszültségszintek jellemeznek. Ezeket az állapotokat általában a különböző bemenetekre adott jelek váltják, amint az az ábrán látható. 3. Ebben az esetben a bistabil multivibrátor egy RS-típusú flip-flop. Egyes áramkörökben egyetlen bemenetet használnak a kapcsoláshoz, amelyre eltérő vagy azonos polaritású impulzusok kerülnek.
A bistabil multivibrátor a trigger funkció ellátása mellett külső jellel szinkronizált generátorok építésére is szolgál. Az ilyen típusú bistabil multivibrátorok mindegyikében minimális tartózkodási idő vagy minimális rezgési periódus jellemző. A multivibrátor állapotának megváltoztatása csak egy bizonyos idő elteltével lehetséges az utolsó kapcsolás óta, és a szinkronizáló jel megérkezésekor következik be.
ábrán. A 4. ábra egy szinkron oszcillátor példáját mutatja, amely szinkron D flip-flop felhasználásával készült. A multivibrátor kapcsolása pozitív feszültségeséssel történik a bemeneten (az impulzus széle mentén).
Ebben a cikkben részletesen leírom, hogyan készítsünk multivibrátort, amely szinte minden második rádióamatőr első áramköre. Mint tudjuk, a multivibrátor egy olyan elektronikus eszköz, amely alakjában a téglalap alakúhoz közeli elektromos rezgéseket generál, ami a nevében is tükröződik: "multi-sok", "vibro-oszcilláció". Más szóval, a multivibrátor relaxációs típusú négyszögletes impulzusok rezisztív-kapacitív pozitív visszacsatolású generátora, egy pozitív visszacsatoló gyűrűbe zárt kétfokozatú erősítő segítségével. Amikor a multivibrátor önoszcillációs üzemmódban működik, időszakosan ismétlődő téglalap alakú impulzusok generálódnak. A generált impulzusok frekvenciáját az időzítő áramkör paraméterei, az áramkör tulajdonságai és tápellátási módja határozzák meg. A rákapcsolt terhelés az önlengés frekvenciáját is befolyásolja. Általában egy multivibrátort viszonylag hosszú impulzusok generátoraként használnak, amelyeket aztán a szükséges időtartamú és amplitúdójú impulzusok generálására használnak.A multivibrátor áramkör működése
Szimmetrikus multivibrátor tranzisztoron
Sematikusan a multivibrátor áll két erősítő fokozat, közös emitterrel, kimeneti feszültség amelyek mindegyike a másik bemenetére van táplálva. Amikor az áramkört Ek áramforráshoz csatlakoztatjuk, mindkét tranzisztor áthalad a kollektorpontokon - működési pontjaik az aktív tartományban vannak, mivel az RB1 és RB2 ellenállásokon keresztül negatív előfeszítést alkalmaznak a bázisokra. Az áramkör ezen állapota azonban instabil. Az áramkörben lévő pozitív visszacsatolás miatt a Ku>1 feltétel teljesül, és a kétfokozatú erősítő öngerjesztett. Megkezdődik a regenerációs folyamat - az egyik tranzisztor áramának gyors növekedése és a másik tranzisztor áramának csökkenése. Hagyja, hogy a VT1 tranzisztor IK1 árama enyhén növekedjen a bázisokon vagy kollektorokon bekövetkező véletlenszerű feszültségváltozások következtében. Ez növeli a feszültségesést az RK1 ellenálláson, és a VT1 tranzisztor kollektora pozitív potenciálnövekedést kap. Mivel az SB1 kondenzátor feszültsége nem változhat azonnal, ez a növekmény a VT2 tranzisztor alapjára kerül, blokkolva azt. Ugyanakkor az IK2 kollektoráram csökken, a VT2 tranzisztor kollektorának feszültsége negatívabbá válik, és az SB2 kondenzátoron áthaladva a VT1 tranzisztor alapjához még jobban kinyitja, növelve az IK1 áramot. Ez a folyamat lavinaszerűen megy végbe, és azzal a ténnyel végződik, hogy a VT1 tranzisztor telítési módba lép, a VT2 tranzisztor pedig levágási módba. Az áramkör belép az egyik átmenetileg stabil egyensúlyi állapotába. Ebben az esetben a VT1 tranzisztor nyitott állapotát az Ek áramforrásból az RB1 ellenálláson keresztül érkező előfeszítés, a VT2 tranzisztor zárolt állapotát pedig az SB1 kondenzátoron lévő pozitív feszültség (Ucm = UB2 > 0) biztosítja. ), amely a VT1 nyitott tranzisztoron keresztül kapcsolódik a VT2 tranzisztor bázis-emitter réséhez.
Multivibrátor építéséhez a szükséges rádióalkatrészekből:1. Két KT315 típusú tranzisztor.
2. Két elektrolit kondenzátor 16V-hoz, 10-200 mikrofaradhoz (Minél kisebb a kapacitás, annál jobban villog).
3. 4db névleges értékű ellenállás: 100-500 ohm 2 db (ha 100 ohmot állítasz be, akkor még 2,5v-tól is működik az áramkör), 10 kOhm 2 db. Az összes ellenállás 0,125 watt.
4. Két nem fényes LED (a fehéren kívül bármilyen más színű).
Nyomtatott áramköri lap Lay6 formátumban. Kezdjük a gyártást. Önmaga nyomtatott áramkörígy néz ki:
Két tranzisztort forrasztunk, ne keverjük össze a kollektort és a bázist a tranzisztorra - ez gyakori hiba.
10-200 mikrofarad kondenzátorokat forrasztunk. Vegye figyelembe, hogy a 10 V-os kondenzátorok nagyon nem kívánatosak ennél az áramkörnél, ha 12 V-ot táplál. Ne feledje, hogy az elektrolitkondenzátoroknak polaritásuk van!
A multivibrátor majdnem kész. Marad a LED-ek és a bemeneti vezetékek forrasztása. A kész készülék fotója így néz ki:
És hogy minden világos legyen számodra, egy videó egy egyszerű multivibrátor működéséről:
A gyakorlatban a multivibrátorokat impulzusgenerátorként, frekvenciaosztóként, impulzusformálóként, közelítéskapcsolóként stb. használják. elektronikus játékok, automatizálási eszközök, számítógép és mérőberendezések, időrelék és master eszközök. volt veled Forraljuk-:D . (Az anyag kérésre készült Demyan" a)
Beszéljétek meg a MULTIVIBRATOR cikket
