Cum funcționează un circuit multivibrator? Circuitul unui multivibrator simplu pentru o sarcină puternică (KT972, KT973) Schema circuitului electric al unui multivibrator simetric

Acest articol descrie un dispozitiv conceput simplu astfel încât un radioamator începător (electrician, inginer electronic etc.) să poată înțelege mai bine schemele de circuit și să câștige experiență în timpul asamblarii acestui dispozitiv. Deși este posibil ca acest mai simplu multivibrator, care este descris mai jos, să găsească și aplicație practică. Să ne uităm la diagramă:

Figura 1 - Cel mai simplu multivibrator de pe un releu

Rezistorul de conectare R2

Conectarea unui condensator

Rezistorul de conectare R1

Conectarea contactelor releului la înfășurarea acestuia

Cabluri de conectare pentru alimentare

Puteți cumpăra un releu de la un magazin de piese radio sau îl puteți obține de la echipamente vechi stricate. De exemplu, puteți deslipi releele de la plăci de la frigidere:

Dacă releul are contacte proaste, le puteți curăța puțin.

Circuitul multivibrator prezentat în figura 1 este o conexiune în cascadă a amplificatoarelor cu tranzistori în care ieșirea primei trepte este conectată la intrarea celei de-a doua printr-un circuit care conține un condensator, iar ieșirea celei de-a doua trepte este conectată la intrarea primei trepte. printr-un circuit care contine un condensator. Amplificatoarele multivibratoare sunt comutatoare cu tranzistori care pot fi în două stări. Circuitul multivibrator din figura 1 diferă de circuitul de declanșare discutat în articolul „”. Deoarece are elemente reactive în circuitele de reacție, circuitul poate genera deci oscilații nesinusoidale. Puteți găsi rezistența rezistențelor R1 și R4 din relațiile 1 și 2:

Unde I KBO = 0,5 μA este curentul maxim de colector invers al tranzistorului KT315a,

Ikmax=0.1A este curentul maxim de colector al tranzistorului KT315a, Up=3V este tensiunea de alimentare. Să alegem R1=R4=100Ohm. Condensatorii C1 și C2 sunt selectați în funcție de frecvența de oscilație necesară a multivibratorului.

Figura 1 - Multivibrator bazat pe tranzistoare KT315A

Puteți elibera tensiunea între punctele 2 și 3 sau între punctele 2 și 1. Graficele de mai jos arată cât de aproximativ se va schimba tensiunea între punctele 2 și 3 și între punctele 2 și 1.

T - perioada de oscilație, t1 - constanta de timp a brațului stâng al multivibratorului, t2 - constanta de timp a brațului drept al multivibratorului poate fi calculată folosind formulele:

Puteți seta frecvența și ciclul de lucru al impulsurilor generate de multivibrator prin modificarea rezistenței rezistențelor de tăiere R2 și R3. De asemenea, puteți înlocui condensatoarele C1 și C2 cu condensatoare variabile (sau trimmer) și, prin modificarea capacității acestora, puteți seta frecvența și ciclul de lucru al impulsurilor generate de multivibrator, această metodă este și mai de preferat, așa că dacă există trimmer (sau mai bine variabile), atunci este mai bine să le folosiți și setați rezistențele variabile R2 și R3 la cele constante. Fotografia de mai jos arată multivibratorul asamblat:

Pentru a vă asigura că multivibratorul asamblat funcționează, la acesta a fost conectat un difuzor piezodinamic (între punctele 2 și 3). După ce a aplicat alimentarea circuitului, difuzorul piezo a început să trosnească. Modificările rezistenței rezistențelor de acord au dus fie la o creștere a frecvenței sunetului emis de piezodinamică, fie la scăderea acestuia, fie la faptul că multivibratorul a încetat să mai genereze.
Un program pentru calcularea frecvenței, perioadei și constantelor de timp, ciclul de funcționare al impulsurilor preluate de la un multivibrator:

Dacă programul nu funcționează, copiați codul său html în notepad și salvați-l în format html.
Dacă utilizați browserul Internet Explorer și acesta blochează programul, trebuie să permiteți conținutul blocat.

Această lecție va fi dedicată unui subiect destul de important și popular: multivibratoarele și aplicațiile lor. Dacă aș încerca doar să enumerez unde și cum sunt folosite multivibratoarele simetrice și asimetrice auto-oscilante, ar necesita un număr decent de pagini ale cărții. Nu există, probabil, nicio ramură a ingineriei radio, electronică, automatizare, puls sau tehnologie computerizată în care astfel de generatoare să nu fie utilizate. Această lecție vă va oferi informații teoretice despre aceste dispozitive, iar la final, voi da câteva exemple de utilizare practică a acestora în legătură cu creativitatea dumneavoastră.

Multivibrator auto-oscilant

Multivibratoarele sunt dispozitive electronice care generează oscilații electrice care sunt aproape de formă dreptunghiulară. Spectrul de oscilații generate de un multivibrator conține multe armonice - de asemenea oscilații electrice, dar multipli ai oscilațiilor frecvenței fundamentale, care se reflectă în numele său: „multi-multi”, „vibro-oscilați”.

Să luăm în considerare circuitul prezentat în (Fig. 1, a). Recunoști? Da, acesta este un circuit al unui amplificator cu tranzistor în două trepte 3H cu ieșire la căști. Ce se întâmplă dacă ieșirea unui astfel de amplificator este conectată la intrarea sa, așa cum se arată prin linia întreruptă din diagramă? Între ei apare un feedback pozitiv, iar amplificatorul se va autoexcita și va deveni un generator de oscilații de frecvență audio, iar în telefoane vom auzi un sunet joasă.Acest fenomen este combatut energic la receptoare și amplificatoare, dar pentru dispozitivele care funcționează automat. se dovedește a fi util.

Acum priviți (Fig. 1, b). Pe ea vedeți o diagramă a aceluiași amplificator acoperit feedback pozitiv , ca în (Fig. 1, a), doar conturul său este ușor modificat. Exact așa sunt de obicei desenate circuite de multivibratoare auto-oscilante, adică multivibratoare autoexcitante. Experiența este poate cea mai bună metodă de a înțelege esența acțiunii unui anumit dispozitiv electronic. Ai fost convins de asta de mai multe ori. Și acum, pentru a înțelege mai bine funcționarea acestui dispozitiv universal - o mașină automată, îmi propun să efectuăm un experiment cu acesta. Puteți vedea schema schematică a unui multivibrator auto-oscilant cu toate datele despre rezistențele și condensatorii săi în (Fig. 2, a). Montați-l pe o placă. Tranzistoarele trebuie să fie de joasă frecvență (MP39 - MP42), deoarece tranzistoarele de înaltă frecvență au o tensiune de defalcare foarte scăzută a joncțiunii emițătorului. Condensatoarele electrolitice C1 și C2 - tip K50 - 6, K50 - 3 sau analogii lor importați pentru o tensiune nominală de 10 - 12 V. Rezistențele rezistențelor pot diferi de cele indicate în diagramă cu până la 50%. Este important doar ca valorile rezistențelor de sarcină Rl, R4 și ale rezistențelor de bază R2, R3 să fie cât mai asemănătoare posibil. Pentru alimentare, utilizați o baterie sau o sursă de alimentare Krona. Conectați un miliampermetru (PA) la circuitul colector al oricărui tranzistor pentru un curent de 10 - 15 mA și conectați un voltmetru DC de înaltă rezistență (PU) la secțiunea emițător-colector a aceluiași tranzistor pentru o tensiune de până la la 10 V. După ce ați verificat instalația și mai ales cu atenție polaritatea condensatoarelor electrolitice de comutare, conectați o sursă de alimentare la multivibrator. Ce arată instrumentele de măsură? Miliampermetru - curentul circuitului colector al tranzistorului crește brusc la 8 - 10 mA și apoi scade brusc aproape la zero. Voltmetrul, dimpotrivă, fie scade la aproape zero, fie crește până la tensiunea sursei de alimentare, tensiunea colectorului. Ce indică aceste măsurători? Faptul că tranzistorul acestui braț al multivibratorului funcționează în modul de comutare. Cel mai mare curent de colector și, în același timp, cea mai mică tensiune de pe colector corespund stării deschise, iar cel mai mic curent și cea mai mare tensiune a colectorului corespund stării închise a tranzistorului. Tranzistorul celui de-al doilea braț al multivibratorului funcționează exact în același mod, dar, după cum se spune, cu defazaj de 180° : Când unul dintre tranzistori este deschis, celălalt este închis. Este ușor de verificat acest lucru prin conectarea aceluiași miliampermetru la circuitul colector al tranzistorului celui de-al doilea braț al multivibratorului; săgețile instrumentelor de măsură se vor abate alternativ de la semnele scarii zero. Acum, folosind un ceas cu a doua a doua, numărați de câte ori pe minut tranzistoarele trec de la deschis la închis. De aproximativ 15 - 20 de ori.Acesta este numărul de oscilații electrice generate de multivibrator pe minut. Prin urmare, perioada unei oscilații este de 3 - 4 s. În timp ce continuați să monitorizați acul miliampermetrului, încercați să reprezentați grafic aceste fluctuații. Pe axa ordonatelor orizontale se trasează, pe o anumită scară, intervalele de timp în care tranzistorul se află în stările deschis și închis, iar pe axa verticală se grafică curentul de colector corespunzător acestor stări. Veți obține aproximativ același grafic ca cel prezentat în Fig. 2, b.

Asta înseamnă că putem presupune că Multivibratorul generează oscilații electrice dreptunghiulare. În semnalul multivibrator, indiferent de ce ieșire este luată, este posibil să se distingă între ele impulsurile și pauzele de curent. Intervalul de timp de la momentul apariției unui impuls de curent (sau de tensiune) până la momentul apariției următorului impuls de aceeași polaritate se numește de obicei perioada de repetare a impulsului T, iar timpul dintre impulsuri cu o durată de pauză Tn - Multivibratoarele care generează impulsuri a căror durată Tn este egală cu pauzele dintre ele se numesc simetrice. Prin urmare, multivibratorul cu experiență pe care l-ați asamblat este simetric. Înlocuiți condensatorii C1 și C2 cu alți condensatori cu o capacitate de 10 - 15 µF. Multivibratorul a rămas simetric, dar frecvența oscilațiilor pe care le-a generat a crescut de 3 - 4 ori - la 60 - 80 pe minut sau, ceea ce este același, la aproximativ 1 Hz. Săgețile instrumentelor de măsură abia au timp să urmărească modificările curenților și tensiunilor din circuitele tranzistoarelor. Și dacă condensatoarele C1 și C2 sunt înlocuite cu capacități de hârtie de 0,01 - 0,05 μF? Cum se vor comporta acum săgețile instrumentelor de măsură? După ce s-au abătut de la semnele zero ale cântarilor, ei stau nemișcați. Poate că generația a fost întreruptă? Nu! Doar că frecvența de oscilație a multivibratorului a crescut la câteva sute de herți. Acestea sunt vibrații în intervalul de frecvență audio pe care dispozitivele DC nu le mai pot detecta. Acestea pot fi detectate folosind un frecvențămetru sau căști conectate printr-un condensator cu o capacitate de 0,01 - 0,05 μF la oricare dintre ieșirile multivibratorului sau conectându-le direct la circuitul colector al oricărui tranzistor în loc de un rezistor de sarcină. Veți auzi un sunet scăzut pe telefoane. Care este principiul de funcționare al unui multivibrator? Să revenim la diagrama din fig. 2, a. În momentul în care alimentarea este pornită, tranzistoarele ambelor brațe ale multivibratorului se deschid, deoarece tensiunile de polarizare negative sunt aplicate bazelor lor prin rezistențele corespunzătoare R2 și R3. În același timp, condensatorii de cuplare încep să se încarce: C1 - prin joncțiunea emițătorului tranzistorului V2 și rezistenței R1; C2 - prin joncțiunea emițătorului tranzistorului V1 și rezistenței R4. Aceste circuite de încărcare a condensatoarelor, fiind divizoare de tensiune ale sursei de alimentare, creează tensiuni din ce în ce mai negative la bazele tranzistorilor (față de emițători), având tendința de a deschide din ce în ce mai mult tranzistoarele. Pornirea unui tranzistor face ca tensiunea negativă la colectorul său să scadă, ceea ce face ca tensiunea negativă de la baza celuilalt tranzistor să scadă, oprindu-l. Acest proces are loc în ambele tranzistoare simultan, dar numai unul dintre ei se închide, pe baza căreia există o tensiune pozitivă mai mare, de exemplu, datorită diferenței de coeficienți de transfer de curent h21e ai rezistențelor și condensatorilor. Al doilea tranzistor rămâne deschis. Dar aceste stări ale tranzistorilor sunt instabile, deoarece procesele electrice din circuitele lor continuă. Să presupunem că la ceva timp după pornirea alimentării, tranzistorul V2 s-a dovedit a fi închis, iar tranzistorul V1 s-a dovedit a fi deschis. Din acest moment, condensatorul C1 începe să se descarce prin tranzistorul deschis V1, a cărui rezistență a secțiunii emițător-colector este scăzută în acest moment, și rezistența R2. Pe măsură ce condensatorul C1 se descarcă, tensiunea pozitivă la baza tranzistorului închis V2 scade. De îndată ce condensatorul este complet descărcat și tensiunea de la baza tranzistorului V2 devine aproape de zero, apare un curent în circuitul colector al acestui tranzistor care se deschide acum, care acționează prin condensatorul C2 pe baza tranzistorului V1 și scade negativul. tensiune pe el. Ca urmare, curentul care trece prin tranzistorul V1 începe să scadă, iar prin tranzistorul V2, dimpotrivă, crește. Acest lucru face ca tranzistorul V1 să se oprească și tranzistorul V2 să se deschidă. Acum condensatorul C2 va începe să se descarce, dar prin tranzistorul deschis V2 și rezistența R3, ceea ce duce în cele din urmă la deschiderea primului și închiderea celui de-al doilea tranzistor etc. Tranzistoarele interacționează tot timpul, determinând multivibratorul să genereze oscilații electrice. Frecvența de oscilație a multivibratorului depinde atât de capacitatea condensatoarelor de cuplare, pe care ați verificat-o deja, cât și de rezistența rezistențelor de bază, pe care o puteți verifica acum. Încercați, de exemplu, să înlocuiți rezistențele de bază R2 și R3 cu rezistențe de mare rezistență. Frecvența de oscilație a multivibratorului va scădea. În schimb, dacă rezistența lor este mai mică, frecvența de oscilație va crește. Un alt experiment: deconectați bornele superioare (conform diagramei) ale rezistențelor R2 și R3 de la conductorul negativ al sursei de alimentare, conectați-le împreună, iar între ele și conductorul negativ, porniți un rezistor variabil cu o rezistență de 30 - 50 kOhm ca reostat. Prin rotirea axei rezistenței variabile, puteți modifica frecvența de oscilație a multivibratoarelor într-un interval destul de larg. Frecvența aproximativă de oscilație a unui multivibrator simetric poate fi calculată folosind următoarea formulă simplificată: F = 700/(RC), unde f este frecvența în herți, R este rezistența rezistențelor de bază în kilo-ohmi, C este capacitatea a condensatorilor de cuplare în microfarad. Folosind această formulă simplificată, calculați ce oscilații de frecvență a generat multivibratorul dvs. Să revenim la datele inițiale ale rezistențelor și condensatoarelor multivibratorului experimental (conform diagramei din fig. 2, a). Înlocuiți condensatorul C2 cu un condensator cu o capacitate de 2 - 3 μF, conectați un miliampermetru la circuitul colector al tranzistorului V2, urmați săgeata acestuia și descrieți grafic fluctuațiile curentului generate de multivibrator. Acum curentul din circuitul colector al tranzistorului V2 va apărea în impulsuri mai scurte decât înainte (Fig. 2, c). Durata impulsurilor Th va fi aproximativ de același număr de ori mai mică decât pauzele dintre impulsurile Th, deoarece capacitatea condensatorului C2 a scăzut în comparație cu capacitatea sa anterioară. Acum conectați același miliampermetru (sau similar) la circuitul colector al tranzistorului V1. Ce arată dispozitivul de măsurare? De asemenea impulsuri de curent, dar durata lor este mult mai mare decât pauzele dintre ele (Fig. 2, d). Ce s-a întâmplat? Prin reducerea capacității condensatorului C2, ați rupt simetria brațelor multivibratorului - a devenit asimetric . Prin urmare, vibrațiile generate de acesta au devenit asimetric : în circuitul colector al tranzistorului V1, curentul apare în impulsuri relativ lungi, în circuitul colector al tranzistorului V2 - în impulsuri scurte. Impulsurile scurte de tensiune pot fi eliminate de la Ieșirea 1 a unui astfel de multivibrator, iar impulsurile lungi de tensiune pot fi eliminate de la Ieșirea 2. Schimbați temporar condensatoarele C1 și C2. Acum impulsurile scurte de tensiune vor fi la Ieșirea 1, iar cele lungi la Ieșirea 2. Numărați (pe un ceas cu acul secund) câte impulsuri electrice pe minut generează această versiune a multivibratorului. Aproximativ 80. Măriți capacitatea condensatorului C1 prin conectarea unui al doilea condensator electrolitic cu o capacitate de 20 - 30 μF în paralel cu acesta. Frecvența de repetare a pulsului va scădea. Ce se întâmplă dacă, dimpotrivă, capacitatea acestui condensator este redusă? Frecvența de repetare a pulsului ar trebui să crească. Există, totuși, o altă modalitate de a regla rata de repetare a impulsului - prin schimbarea rezistenței rezistorului R2: cu o scădere a rezistenței acestui rezistor (dar nu mai puțin de 3 - 5 kOhm, altfel tranzistorul V2 va fi deschis tot timpul iar procesul de auto-oscilare va fi perturbat), frecvența de repetare a pulsului ar trebui să crească, iar odată cu creșterea rezistenței sale, dimpotrivă, scade. Verificați empiric - este adevărat? Selectați un rezistor de o astfel de valoare încât numărul de impulsuri pe minut să fie exact 60. Acul miliampermetrului va oscila la o frecvență de 1 Hz. Multivibratorul în acest caz va deveni ca un mecanism de ceas electronic care numără secundele.

Multivibrator în așteptare

Un astfel de multivibrator generează impulsuri de curent (sau tensiune) atunci când semnalele de declanșare sunt aplicate la intrarea sa de la o altă sursă, de exemplu, de la un multivibrator auto-oscilant. Pentru a transforma multivibratorul auto-oscilant, cu care ați efectuat deja experimente în această lecție (conform diagramei din Fig. 2a), într-un multivibrator în așteptare, trebuie să faceți următoarele: îndepărtați condensatorul C2 și conectați în schimb un rezistență între colectorul tranzistorului V2 și baza tranzistorului V1 (în Fig. 3 - R3) cu o rezistență de 10 - 15 kOhm; între baza tranzistorului V1 și conductorul împământat, conectați un element conectat în serie 332 (G1 sau altă sursă de tensiune constantă) și un rezistor cu o rezistență de 4,7 - 5,1 kOhm (R5), dar astfel încât polul pozitiv al elementului este conectat la bază (prin R5); Conectați un condensator (în Fig. 3 - C2) cu o capacitate de 1 - 5 mii pF la circuitul de bază al tranzistorului V1, a cărui ieșire a doua va acționa ca contact pentru semnalul de control de intrare. Starea inițială a tranzistorului V1 a unui astfel de multivibrator este închisă, tranzistorul V2 este deschis. Verificați - este adevărat? Tensiunea de pe colectorul tranzistorului închis ar trebui să fie apropiată de tensiunea sursei de alimentare, iar pe colectorul tranzistorului deschis nu trebuie să depășească 0,2 - 0,3 V. Apoi, porniți un miliampermetru cu un curent de 10 - 15 mA. în circuitul colector al tranzistorului V1 și, observând săgeata acestuia , conectați între contactul Uin și conductorul împământat, literalmente pentru o clipă, unul sau două elemente 332 conectate în serie (în diagrama GB1) sau o baterie 3336L. Doar nu-l confunda: polul negativ al acestui semnal electric extern trebuie conectat la contactul Uin. În acest caz, acul miliampermetrului ar trebui să devieze imediat la valoarea celui mai mare curent din circuitul colector al tranzistorului, să înghețe pentru un timp și apoi să revină la poziția inițială pentru a aștepta următorul semnal. Repetați acest experiment de mai multe ori. Cu fiecare semnal, miliampermetrul va arăta că curentul de colector al tranzistorului V1 crește instantaneu la 8 - 10 mA și, după un timp, scade instantaneu la aproape zero. Acestea sunt impulsuri unice de curent generate de un multivibrator. Și dacă păstrați bateria GB1 conectată la terminalul Uin mai mult timp. Același lucru se va întâmpla ca în experimentele anterioare - la ieșirea multivibratorului va apărea un singur impuls. Încercați!

Și încă un experiment: atingeți borna de bază a tranzistorului V1 cu un obiect metalic luat în mână. Poate că în acest caz, multivibratorul în așteptare va funcționa - de la încărcarea electrostatică a corpului tău. Repetați aceleași experimente, dar conectând miliampermetrul la circuitul colector al tranzistorului V2. Când se aplică un semnal de control, curentul de colector al acestui tranzistor ar trebui să scadă brusc până la aproape zero și apoi să crească la fel de brusc la valoarea curentului tranzistorului deschis. Acesta este și un impuls de curent, dar de polaritate negativă. Care este principiul de funcționare al unui multivibrator în așteptare? Într-un astfel de multivibrator, legătura dintre colectorul tranzistorului V2 și baza tranzistorului V1 nu este capacitivă, ca într-unul auto-oscilant, ci rezistivă - prin rezistența R3. O tensiune de polarizare negativă care o deschide este furnizată la baza tranzistorului V2 prin rezistorul R2. Tranzistorul V1 este închis în mod fiabil de tensiunea pozitivă a elementului G1 la baza sa. Această stare a tranzistorilor este foarte stabilă. Ele pot rămâne în această stare pentru orice perioadă de timp. Dar la baza tranzistorului V1 a apărut un impuls de tensiune cu polaritate negativă. Din acest moment, tranzistoarele intră într-o stare instabilă. Sub influența semnalului de intrare, tranzistorul V1 se deschide, iar tensiunea în schimbare pe colectorul său prin condensatorul C1 închide tranzistorul V2. Tranzistoarele rămân în această stare până când condensatorul C1 este descărcat (prin rezistorul R2 și tranzistorul deschis V1, a cărui rezistență este scăzută în acest moment). De îndată ce condensatorul este descărcat, tranzistorul V2 se va deschide imediat, iar tranzistorul V1 se va închide. Din acest moment, multivibratorul este din nou în modul de așteptare original, stabil. Prin urmare, un multivibrator în așteptare are o stare stabilă și una instabilă . În timpul unei stări instabile, generează una puls pătrat curent (tensiune), a cărui durată depinde de capacitatea condensatorului C1. Cu cât capacitatea acestui condensator este mai mare, cu atât durata impulsului este mai mare. Deci, de exemplu, cu o capacitate a condensatorului de 50 µF, multivibratorul generează un impuls de curent care durează aproximativ 1,5 s, iar cu un condensator cu o capacitate de 150 µF - de trei ori mai mult. Prin condensatori suplimentari, impulsurile de tensiune pozitive pot fi eliminate de la ieșirea 1, iar cele negative de la ieșirea 2. Numai cu un impuls de tensiune negativ aplicat la baza tranzistorului V1 multivibratorul poate fi scos din modul standby? Nu, nu numai. Acest lucru se poate face și prin aplicarea unui impuls de tensiune cu polaritate pozitivă, dar la baza tranzistorului V2. Deci, tot ce trebuie să faceți este să verificați experimental modul în care capacitatea condensatorului C1 afectează durata impulsurilor și capacitatea de a controla multivibratorul de așteptare cu impulsuri de tensiune pozitivă. Cum poți folosi practic un multivibrator standby? Diferit. De exemplu, pentru a converti tensiunea sinusoidală în impulsuri dreptunghiulare de tensiune (sau curent) cu aceeași frecvență sau pentru a porni un alt dispozitiv pentru o perioadă de timp prin aplicarea unui semnal electric pe termen scurt la intrarea unui multivibrator în așteptare. Cum altfel? Gândi!

Multivibrator în generatoare și întrerupătoare electronice

Apel electronic. Un multivibrator poate fi folosit pentru un sonerie de apartament, inlocuind unul electric obisnuit. Poate fi asamblat conform diagramei prezentate în (Fig. 4). Tranzistoarele V1 și V2 funcționează într-un multivibrator simetric, generând oscilații cu o frecvență de aproximativ 1000 Hz, iar tranzistorul V3 funcționează într-un amplificator de putere pentru aceste oscilații. Vibrațiile amplificate sunt convertite de capul dinamic B1 în vibrații sonore. Dacă utilizați un difuzor de abonat pentru a efectua un apel, conectând înfășurarea primară a transformatorului său de tranziție la circuitul colector al tranzistorului V3, carcasa acestuia va găzdui toată electronica de sonerie montată pe placă. Bateria va fi de asemenea amplasată acolo.

Un sonerie electronică poate fi instalată pe coridor și conectată cu două fire la butonul S1. Când apăsați butonul, sunetul va apărea în capul dinamic. Deoarece alimentarea dispozitivului este furnizată numai în timpul semnalelor de apel, două baterii 3336L conectate în serie sau „Krona” vor dura câteva luni de funcționare. Setați tonul sonor dorit prin înlocuirea condensatoarelor C1 și C2 cu condensatoare de alte capacități. Un multivibrator asamblat conform aceluiași circuit poate fi folosit pentru a studia și a se antrena în ascultarea alfabetului telegrafic - codul Morse. În acest caz, trebuie doar să înlocuiți butonul cu o cheie telegrafică.

Comutator electronic. Acest dispozitiv, a cărui diagramă este prezentată în (Fig. 5), poate fi folosit pentru a comuta două ghirlande de brad de Crăciun alimentate de o rețea de curent alternativ. Comutatorul electronic în sine poate fi alimentat de la două baterii 3336L conectate în serie, sau de la un redresor care ar furniza o tensiune constantă de 9 - 12 V la ieșire.

Circuitul comutatorului este foarte asemănător cu circuitul soneriei electronice. Dar capacitățile condensatoarelor C1 și C2 ale comutatorului sunt de multe ori mai mari decât capacitățile condensatoarelor similare. Multivibratorul comutator, în care funcționează tranzistoarele V1 și V2, generează oscilații cu o frecvență de aproximativ 0,4 Hz, iar sarcina amplificatorului său de putere (tranzistorul V3) este înfășurarea releului electromagnetic K1. Releul are o pereche de plăci de contact care funcționează pentru comutare. Potrivit, de exemplu, este un releu RES-10 (pașaport RS4.524.302) sau un alt releu electromagnetic care funcționează în mod fiabil de la o tensiune de 6 - 8 V ​​​​la un curent de 20 - 50 mA. Când alimentarea este pornită, tranzistoarele V1 și V2 ale multivibratorului se deschid și se închid alternativ, generând semnale de unde pătrate. Când tranzistorul V2 este pornit, o tensiune de alimentare negativă este aplicată prin rezistorul R4 și acest tranzistor la baza tranzistorului V3, conducându-l în saturație. În acest caz, rezistența secțiunii emițător-colector a tranzistorului V3 scade la câțiva ohmi și aproape întreaga tensiune a sursei de alimentare este aplicată înfășurării releului K1 - releul este declanșat și contactele sale conectează una dintre ghirlande la rețeaua. Când tranzistorul V2 este închis, circuitul de alimentare de la baza tranzistorului V3 este întrerupt și este, de asemenea, închis; nu trece curent prin înfășurarea releului. În acest moment, releul eliberează ancora și contactele acesteia, comutând, conectează a doua ghirlandă de brad de Crăciun la rețea. Dacă doriți să schimbați timpul de comutare al ghirlandelor, înlocuiți condensatoarele C1 și C2 cu condensatoare de alte capacități. Lăsați datele pentru rezistențele R2 și R3 la fel, altfel modul de funcționare DC al tranzistoarelor va fi perturbat. Un amplificator de putere similar cu amplificatorul de pe tranzistorul V3 poate fi de asemenea inclus în circuitul emițător al tranzistorului V1 al multivibratorului. În acest caz, releele electromagnetice (inclusiv cele de casă) pot să nu aibă grupuri de comutare de contacte, dar în mod normal deschise sau normal închise. Contactele releului unuia dintre brațele multivibratorului vor închide și deschide periodic circuitul de alimentare al unei ghirlande, iar contactele releului celuilalt braț al multivibratorului vor deschide periodic circuitul de alimentare al celei de-a doua ghirlande. Comutatorul electronic poate fi montat pe o placă din getinax sau alt material izolator și, împreună cu bateria, așezat într-o cutie de placaj. În timpul funcționării, întrerupătorul consumă un curent de cel mult 30 mA, astfel încât energia a două baterii 3336L sau Krona este suficientă pentru toate vacanțele de Anul Nou. Un comutator similar poate fi folosit în alte scopuri. De exemplu, pentru iluminarea măștilor și a atracțiilor. Imaginați-vă o figurină a eroului basmului „Puss in Boots” tăiată din placaj și pictată. În spatele ochilor transparenți sunt becuri de la o lanternă, comutate de un întrerupător electronic, iar pe figură în sine există un buton. De îndată ce apăsați butonul, pisica va începe imediat să vă facă cu ochiul. Nu se poate folosi un comutator pentru a electriza unele modele, precum modelul far? În acest caz, în circuitul colector al tranzistorului amplificatorului de putere, în locul unui releu electromagnetic, puteți include un bec cu incandescență de dimensiuni mici, proiectat pentru un curent de filament mic, care va imita fulgerele unui far. Dacă un astfel de comutator este completat cu un comutator basculant, cu ajutorul căruia două astfel de becuri pot fi pornite alternativ în circuitul colector al tranzistorului de ieșire, atunci poate deveni un indicator de direcție pentru bicicleta ta.

Metronom- acesta este un fel de ceas care vă permite să numărați perioade egale de timp folosind semnale sonore cu o precizie de fracțiuni de secundă. Astfel de dispozitive sunt folosite, de exemplu, pentru a dezvolta simțul tactului atunci când se preda alfabetizarea muzicală, în timpul primei instruiri în transmiterea semnalelor folosind alfabetul telegrafic. Puteți vedea o diagramă a unuia dintre aceste dispozitive în (Fig. 6).

Acesta este, de asemenea, un multivibrator, dar asimetric. Acest multivibrator folosește tranzistori de diferite structuri: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). Acest lucru a făcut posibilă reducerea numărului total de piese ale multivibratorului. Principiul funcționării sale rămâne același - generarea are loc datorită feedback-ului pozitiv între ieșirea și intrarea unui amplificator 3CH în două trepte; comunicarea se realizează prin condensatorul electrolitic C1. Sarcina multivibratorului este un cap dinamic B1 de dimensiuni mici, cu o bobină vocală cu o rezistență de 4 - 10 ohmi, de exemplu 0,1GD - 6, 1GD - 8 (sau o capsulă telefonică), care creează sunete similare cu clicurile în timpul impulsuri de curent de scurtă durată. Frecvența de repetare a impulsurilor poate fi ajustată prin rezistența variabilă R1 de la aproximativ 20 la 300 de impulsuri pe minut. Rezistorul R2 limitează curentul de bază al primului tranzistor atunci când glisorul rezistorului R1 se află în poziția cea mai joasă (în funcție de circuit), corespunzătoare frecvenței celei mai mari a oscilațiilor generate. Metronomul poate fi alimentat de o baterie 3336L sau trei celule 332 conectate în serie. Curentul pe care îl consumă de la baterie nu depășește 10 mA. Rezistorul variabil R1 trebuie să aibă o scară calibrată conform unui metronom mecanic. Folosind-o, prin simpla rotire a butonului de rezistență, puteți seta frecvența dorită a semnalelor sonore ale metronomului.

Munca practica

Pentru lucrări practice, vă sfătuiesc să asamblați circuitele multivibratoare prezentate în imaginile lecției, ceea ce vă va ajuta să înțelegeți principiul de funcționare al multivibratorului. În continuare, îmi propun să asamblam un „Simulator Electronic Nightingale” foarte interesant și util, bazat pe multivibratoare, care poate fi folosit ca sonerie. Circuitul este foarte simplu, fiabil și funcționează imediat dacă nu există erori în instalarea și utilizarea elementelor radio care pot fi reparate. O folosesc ca sonerie de 18 ani, până astăzi. Nu este greu de ghicit că l-am colectat când, ca tine, eram un radioamator începător.

Funcționarea circuitului multivibrator

Multivibrator cu tranzistor simetric

Schematic, multivibratorul constă a două trepte de amplificare cu un emițător comun, tensiunea de ieșire a fiecăruia fiind aplicată la intrarea celeilalte. Când circuitul este conectat la sursa de alimentare Ek, ambii tranzistori trec prin punctele colectoare - punctele lor de funcționare sunt în regiunea activă, deoarece bazele se aplică o polarizare negativă prin rezistențele RB1 și RB2. Cu toate acestea, această stare a circuitului este instabilă. Datorită prezenței feedback-ului pozitiv în circuit, condiția?Ku>1 este satisfăcută și amplificatorul în două trepte este autoexcitat. Începe procesul de regenerare - o creștere rapidă a curentului unui tranzistor și o scădere a curentului celuilalt tranzistor. Fie ca urmare a oricărei modificări aleatorii a tensiunilor la baze sau colectoare, curentul IK1 al tranzistorului VT1 crește ușor. În acest caz, căderea de tensiune pe rezistorul RK1 va crește, iar colectorul tranzistorului VT1 va primi o creștere a potențialului pozitiv. Deoarece tensiunea de pe condensatorul SB1 nu se poate schimba instantaneu, această creștere este aplicată la baza tranzistorului VT2, oprindu-l. În același timp, curentul de colector IK2 scade, tensiunea la colectorul tranzistorului VT2 devine mai negativă și, transmisă prin condensatorul SB2 la baza tranzistorului VT1, o deschide și mai mult, crescând curentul IK1. Acest proces se desfășoară ca o avalanșă și se termină cu tranzistorul VT1 care intră în modul de saturație și tranzistorul VT2 care intră în modul cutoff. Circuitul intră într-una dintre stările sale de echilibru temporar stabile. În acest caz, starea deschisă a tranzistorului VT1 este asigurată de o polarizare de la sursa de alimentare Ek prin rezistorul RB1, iar starea închisă a tranzistorului VT2 este asigurată de tensiunea pozitivă pe condensatorul SB1 (Ucm = UB2 > 0), care este conectat prin tranzistorul deschis VT1 la golul bază-emițător al tranzistorului VT2.

1. Două tranzistoare de tip KT315.
2. Două condensatoare electrolitice 16V, 10-200 microfarads (Cu cât capacitatea este mai mică, cu atât clipește mai des).
3. 4 rezistențe cu valoarea nominală de: 100-500 ohmi, 2 bucăți (dacă setați 100 ohmi, circuitul va funcționa chiar și de la 2.5V), 10 ohmi, 2 bucăți. Toate rezistențele sunt de 0,125 wați.
4. Două LED-uri slabe (orice culoare, cu excepția albului).

Placa de circuit imprimat format Lay6. Să începem producția. Placa de circuit imprimat în sine arată astfel:

Lipim două tranzistoare, nu confundați colectorul și baza pe tranzistor - aceasta este o greșeală comună.

Lipim condensatori 10-200 Microfarads. Vă rugăm să rețineți că condensatoarele de 10 volți sunt extrem de nedorite pentru utilizarea în acest circuit dacă veți furniza energie de 12 volți. Amintiți-vă că condensatorii electrolitici au polaritate!

Multivibratorul este aproape gata. Tot ce rămâne este să lipiți LED-urile și firele de intrare. O fotografie a dispozitivului terminat arată cam așa:

Și pentru a vă face totul mai clar, iată un videoclip cu un multivibrator simplu în acțiune:

În practică, multivibratoarele sunt utilizate ca generatoare de impulsuri, divizoare de frecvență, modelatori de impulsuri, întrerupătoare fără contact și așa mai departe, în jucării electronice, dispozitive de automatizare, echipamente de calcul și de măsurare, în relee de timp și dispozitive master. am fost cu tine Fierbe-:D . (materialul a fost pregătit la cerere Demyan" A)

Discutați articolul MULTIVIBRATOR

Multivibratoarele sunt o altă formă de oscilatoare. Un oscilator este un circuit electronic care este capabil să mențină un semnal de curent alternativ la ieșire. Poate genera semnale pătrate, liniare sau puls. Pentru a oscila, generatorul trebuie să îndeplinească două condiții Barkhausen:

Câștigul buclei T ar trebui să fie puțin mai mare decât unitatea.

Defazatul ciclului trebuie să fie de 0 grade sau 360 de grade.

Pentru a satisface ambele condiții, oscilatorul trebuie să aibă o formă de amplificator, iar o parte din ieșirea sa trebuie regenerată în intrare. Dacă câștigul amplificatorului este mai mic de unu, circuitul nu va oscila, iar dacă este mai mare de unu, circuitul va fi supraîncărcat și va produce o formă de undă distorsionată. Un generator simplu poate genera o undă sinusoidală, dar nu poate genera o undă pătrată. O undă pătrată poate fi generată folosind un multivibrator.

Un multivibrator este o formă de generator care are două etape, datorită cărora putem obține o cale de ieșire din oricare dintre stări. Acestea sunt practic două circuite amplificatoare aranjate cu feedback regenerativ. În acest caz, niciunul dintre tranzistori nu conduce simultan. Doar un tranzistor este conducător la un moment dat, în timp ce celălalt este în starea oprită. Unele circuite au anumite stări; starea cu tranziție rapidă se numește procese de comutare, unde există o schimbare rapidă a curentului și a tensiunii. Această comutare se numește declanșare. Prin urmare, putem rula circuitul intern sau extern.

Circuitele au două stări.

Una este starea de echilibru, în care circuitul rămâne pentru totdeauna fără nicio declanșare.
Cealaltă stare este instabilă: în această stare, circuitul rămâne pentru o perioadă limitată de timp fără nicio declanșare externă și trece la o altă stare. Prin urmare, utilizarea multivibartoarelor se face în două circuite de stare, cum ar fi cronometre și flip-flops.

Multivibrator stabil folosind tranzistor

Este un generator cu funcționare liberă care comută continuu între două stări instabile. În absența unui semnal extern, tranzistoarele trec alternativ de la starea oprită la starea de saturație la o frecvență determinată de constantele de timp RC ale circuitelor de comunicație. Dacă aceste constante de timp sunt egale (R și C sunt egale), atunci va fi generată o undă pătrată cu o frecvență de 1/1,4 RC. Prin urmare, un multivibrator astable este numit generator de impulsuri sau generator de unde pătrate. Cu cât valoarea sarcinii de bază R2 și R3 este mai mare în raport cu sarcina colectorului R1 și R4, cu atât câștigul de curent este mai mare și cu atât marginea semnalului va fi mai ascuțită.

Principiul de bază al funcționării unui multivibrator astable este o ușoară modificare a proprietăților sau caracteristicilor electrice ale tranzistorului. Această diferență face ca un tranzistor să pornească mai repede decât celălalt atunci când este aplicată pentru prima dată alimentarea, provocând oscilații.

Explicația diagramei

Un multivibrator astable este format din două amplificatoare RC cuplate în cruce.
Circuitul are două stări instabile
Când V1 = LOW și V2 = HIGH, atunci Q1 ON și Q2 OFF
Când V1 = HIGH și V2 = LOW, Q1 este OPRIT. și Q2 ON.
În acest caz, R1 = R4, R2 = R3, R1 trebuie să fie mai mare decât R2
C1 = C2
Când circuitul este pornit pentru prima dată, niciunul dintre tranzistori nu este pornit.
Tensiunea de bază a ambelor tranzistoare începe să crească. Oricare tranzistor pornește mai întâi din cauza diferenței de dopaj și a caracteristicilor electrice ale tranzistorului.

Orez. 1: Schema schematică a funcționării unui multivibrator astable cu tranzistor

Nu putem spune care tranzistor conduce primul, așa că presupunem că Q1 conduce primul și Q2 este oprit (C2 este complet încărcat).

Q1 este conducător și Q2 este oprit, prin urmare VC1 = 0V, deoarece tot curentul la masă se datorează scurtcircuitului Q1 și VC2 = Vcc deoarece toată tensiunea pe VC2 scade din cauza circuitului deschis TR2 (egal cu tensiunea de alimentare).
Datorită tensiunii înalte a VC2, condensatorul C2 începe să se încarce prin Q1 prin R4 și C1 începe să se încarce prin R2 prin Q1. Timpul necesar pentru încărcarea C1 (T1 = R2C1) este mai mare decât timpul necesar pentru încărcarea C2 (T2 = R4C2).
Deoarece placa dreaptă C1 este conectată la baza lui Q2 și se încarcă, atunci această placă are un potențial ridicat și atunci când depășește tensiunea de 0,65 V, pornește Q2.
Deoarece C2 este complet încărcat, placa sa din stânga are o tensiune de -Vcc sau -5V și este conectată la baza lui Q1. Prin urmare, oprește Q2
TR Acum TR1 este oprit și Q2 este conducător, deci VC1 = 5 V și VC2 = 0 V. Placa din stânga a lui C1 era anterior la -0,65 V, care începe să crească la 5 V și se conectează la colectorul lui Q1. C1 se descarcă mai întâi de la 0 la 0,65 V și apoi începe să se încarce prin R1 prin Q2. În timpul încărcării, placa dreaptă C1 este la potențial scăzut, ceea ce oprește Q2.
Placa din dreapta a lui C2 este conectată la colectorul lui Q2 și este prepoziționată la +5V. Deci C2 se descarcă mai întâi de la 5V la 0V și apoi începe să se încarce prin rezistența R3. Placa din stânga C2 este la potențial ridicat în timpul încărcării, care pornește Q1 când ajunge la 0,65 V.

Orez. 2: Schema schematică a funcționării unui multivibrator astable cu tranzistor

Acum Q1 se desfășoară și Q2 este oprit. Secvența de mai sus se repetă și obținem un semnal la ambii colectori ai tranzistorului care este defazat unul cu celălalt. Pentru a obține o undă pătrată perfectă de către orice colector al tranzistorului, luăm atât rezistența colectorului tranzistorului, rezistența de bază, adică (R1 = R4), (R2 = R3), cât și aceeași valoare a condensatorului, care face circuitul nostru simetric. Prin urmare, ciclul de lucru pentru ieșire scăzută și ridicată este același care generează o undă pătrată
Constanta Constanta de timp a formei de unda depinde de rezistenta de baza si de colectorul tranzistorului. Putem calcula perioada sa de timp prin: Constanta de timp = 0,693RC

Principiul de funcționare a unui multivibrator pe video cu explicație

În acest tutorial video de la canalul TV Soldering Iron, vom arăta cum sunt interconectate elementele unui circuit electric și vom face cunoștință cu procesele care au loc în acesta. Primul circuit pe baza căruia va fi luat în considerare principiul de funcționare este un circuit multivibrator care utilizează tranzistori. Circuitul poate fi într-una din cele două stări și trece periodic de la una la alta.

Analiza a 2 stari ale multivibratorului.

Tot ce vedem acum sunt două LED-uri care clipesc alternativ. De ce se întâmplă asta? Să luăm în considerare mai întâi prima stare.

Primul tranzistor VT1 este închis, iar al doilea tranzistor este complet deschis și nu interferează cu fluxul de curent al colectorului. Tranzistorul este în modul de saturație în acest moment, ceea ce reduce căderea de tensiune pe el. Și, prin urmare, LED-ul potrivit se aprinde la putere maximă. Condensatorul C1 a fost descărcat în primul moment, iar curentul a trecut liber la baza tranzistorului VT2, deschizându-l complet. Dar după un moment, condensatorul începe să se încarce rapid cu curentul de bază al celui de-al doilea tranzistor prin rezistorul R1. După ce este complet încărcat (și după cum știți, un condensator complet încărcat nu trece curent), tranzistorul VT2 se închide și LED-ul se stinge.

Tensiunea la condensatorul C1 este egală cu produsul dintre curentul de bază și rezistența rezistorului R2. Să ne întoarcem în timp. În timp ce tranzistorul VT2 era deschis și LED-ul drept era aprins, condensatorul C2, încărcat anterior în starea anterioară, începe să se descarce lent prin tranzistorul deschis VT2 și rezistorul R3. Până la descărcare, tensiunea de la baza VT1 va fi negativă, ceea ce oprește complet tranzistorul. Primul LED nu este aprins. Se pare că, în momentul în care al doilea LED se stinge, condensatorul C2 are timp să se descarce și devine gata să treacă curent la baza primului tranzistor VT1. Când al doilea LED nu se mai aprinde, primul LED se aprinde.

A în a doua stare se întâmplă același lucru, dar dimpotrivă, tranzistorul VT1 este deschis, VT2 este închis. Trecerea la o altă stare are loc atunci când condensatorul C2 este descărcat, tensiunea pe el scade. După ce s-a descărcat complet, începe să se încarce în direcția opusă. Când tensiunea de la joncțiunea bază-emițător a tranzistorului VT1 atinge o tensiune suficientă pentru a-l deschide, aproximativ 0,7 V, acest tranzistor va începe să se deschidă și primul LED se va aprinde.

Să ne uităm din nou la diagramă.

Prin rezistențele R1 și R4, condensatoarele sunt încărcate, iar prin R3 și R2 are loc descărcarea. Rezistoarele R1 și R4 limitează curentul primului și celui de-al doilea LED. Nu numai luminozitatea LED-urilor depinde de rezistența acestora. Ele determină, de asemenea, timpul de încărcare al condensatorilor. Rezistența R1 și R4 este selectată mult mai mică decât R2 și R3, astfel încât încărcarea condensatoarelor are loc mai rapid decât descărcarea lor. Un multivibrator este utilizat pentru a produce impulsuri dreptunghiulare, care sunt îndepărtate din colectorul tranzistorului. În acest caz, sarcina este conectată în paralel la unul dintre rezistențele colectoarelor R1 sau R4.

Graficul arată impulsurile dreptunghiulare generate de acest circuit. Una dintre regiuni se numește frontul pulsului. Frontul are o pantă și cu cât timpul de încărcare al condensatorilor este mai lung, cu atât această pantă va fi mai mare.

Dacă un multivibrator folosește tranzistori identici, condensatori de aceeași capacitate și dacă rezistențele au rezistențe simetrice, atunci un astfel de multivibrator se numește simetric. Are aceeași durată a pulsului și a pauzei. Și dacă există diferențe de parametri, atunci multivibratorul va fi asimetric. Când conectăm multivibratorul la o sursă de alimentare, în primul moment ambii condensatori sunt descărcați, ceea ce înseamnă că curentul va curge la baza ambilor condensatori și va apărea un mod de funcționare instabil, în care doar unul dintre tranzistori ar trebui să se deschidă. . Deoarece aceste elemente de circuit au unele erori în rating și parametri, unul dintre tranzistori se va deschide primul și multivibratorul va porni.

Dacă doriți să simulați acest circuit în programul Multisim, atunci trebuie să setați valorile rezistențelor R2 și R3, astfel încât rezistențele lor să difere cu cel puțin o zecime de ohm. Faceți același lucru cu capacitatea condensatoarelor, altfel multivibratorul poate să nu pornească. În implementarea practică a acestui circuit, recomand alimentarea cu tensiune de la 3 la 10 volți, iar acum veți afla parametrii elementelor în sine. Cu condiția să fie utilizat tranzistorul KT315. Rezistoarele R1 și R4 nu afectează frecvența pulsului. În cazul nostru, ele limitează curentul LED. Rezistența rezistențelor R1 și R4 poate fi luată de la 300 Ohmi la 1 kOhm. Rezistența rezistențelor R2 și R3 este de la 15 kOhm la 200 kOhm. Capacitatea condensatorului este de la 10 la 100 µF. Să prezentăm un tabel cu valorile rezistențelor și capacităților, care arată frecvența aproximativă a pulsului așteptată. Adică, pentru a obține un impuls care durează 7 secunde, adică durata strălucirii unui LED este egală cu 7 secunde, trebuie să utilizați rezistențele R2 și R3 cu o rezistență de 100 kOhm și un condensator cu o capacitate de 100. μF.

Concluzie.

Elementele de sincronizare ale acestui circuit sunt rezistențele R2, R3 și condensatoarele C1 și C2. Cu cât valorile lor sunt mai mici, cu atât tranzistoarele vor comuta mai des și cu atât LED-urile vor pâlpâi mai des.

Un multivibrator poate fi implementat nu numai pe tranzistori, ci și pe microcircuite. Lăsați comentariile voastre, nu uitați să vă abonați la canalul „Soldering Iron TV” de pe YouTube pentru a nu rata videoclipuri noi interesante.

Un alt lucru interesant despre transmițătorul radio.