Мультивібратор із керованим зсувом. Принцип роботи мультивібратора на транзисторах Робота схеми мультивібратора
Для генерування прямокутних імпульсів із частотою понад можна використовувати схеми, що працюють за тим самим принципом, що і схема на рис. 18.32. Як показано на рис. 18.40, як компаратор у таких схемах використовують найпростіший диференціальний підсилювач.
Позитивний зворотний зв'язок у схемі тригера Шмітта забезпечується безпосереднім з'єднанням виходу підсилювача з його входом, тобто опір резистора в дільнику напруги вибирають рівним нулю. Згідно з формулою (18.16), у такій схемі мав вийти нескінченно великий період коливань, проте це не зовсім так. При виведенні цього рівняння передбачалося, що підсилювач, використовуваний компаратором, має нескінченно великий коефіцієнт посилення, тобто. що процес перемикання схеми відбувається при різниці вхідної напруги, що дорівнює нулю. У цьому випадку поріг перемикання схеми дорівнюватиме вихідній напрузі, і напруга на конденсаторі досягне цієї величини тільки за дуже великий час.
Рис. 18:40 Мультивібратор на базі диференціального підсилювача.
Схема диференціального підсилювача, з урахуванням якої виконаний генератор на рис. 18.40 має досить низький коефіцієнт посилення. Тому схема переключиться ще до того, як різниця вхідних сигналів підсилювача стане рівною нулю. Якщо, наприклад, таку схему реалізувати, як показано на рис. 18.41, на базі лінійного підсилювача, виготовленого за ЕСЛ-технологією (наприклад, на базі інтегральної мікросхеми то різниця вхідних сигналів, при якій відбувається перемикання схеми, складе При амплітуді вихідної напруги близько типової для схем, виконаних на базі ЕСЛ-технології, період імпульсів генерованого сигналу дорівнює
Розглянута схема дозволяє генерувати імпульсну напругу із частотою до
Аналогічний генератор може бути виконаний на основі ТТЛ-схем. Для цих цілей підходить готова мікросхема-тригер Шмітта (наприклад, 7414 або 74132), так як вона вже має внутрішній позитивний зворотний зв'язок. Відповідне включення такої мікросхеми показано на рис. 18.42. Оскільки через резистор тригера Шмітта повинен протікати вхідний струм ТТЛ-елемента, його опір має перевищувати 470 Ом. Це потрібно для впевненого перемикання схеми нижньому порозі спрацьовування. Мінімальна величина цього опору визначається вихідною здатністю навантаження логічного елемента і дорівнює близько 100 Ом. Пороги спрацьовування тригера Шмітта становлять 0,8 і 1,6 В. Для амплітуди вихідного сигналу близько 3, типового для ІС ТТЛ-типу, частота імпульсів генерованого сигналу дорівнює
Максимальне значення частоти становить близько 10 МГц.
Найбільш високі частоти генерації досягаються при використанні спеціальних схем мультивібраторів з емітерними зв'язками (наприклад, мікросхеми або Принципова схематакого мультивібратора представлена на рис. 18.43. Крім того, зазначені інтегральні мікросхеми мають додаткові кінцеві каскади, виконані на базі ТТЛ- або ЕСЛ-схем.
Розглянемо принцип дії схеми. Припустимо, що амплітуда змінних напруг у всіх точках схеми не перевищує величини Коли транзистор закритий, напруга на його колекторі практично дорівнює напруги живлення. Напруга на емітері транзистора становить Струм емітера
Рис. 18.41. Мультивібратор на основі лінійного підсилювача, виконаного за ЕСЛ-технологією.
Рис. 18.42. Мультивібратор на основі тригера Шмітта, виконаного за технологією ТТЛ. Частота
Рис. 18.43. Мультивібратор із емітерними зв'язками.
транзистора дорівнює Щоб при цьому на резисторі виділявся сигнал бажаної амплітуди, його опір має становити. Протягом часу, коли транзистор закритий, струм лівого за схемою джерела тече через конденсатор С. у результаті напруга на емітері транзистора знижується зі швидкістю
Транзистор Т відкривається, коли напруга на його емітері знижується до значення При цьому напруга на базі транзистора знижується на 0,5 В і транзистор закривається, а напруга на його колекторі зростає до величини. також і напруга бази транзистора. Внаслідок цього напруга на емітері транзистора стрибком збільшується до значення Цей стрибок напруги через конденсатор передається на емітер транзистора так що напруга в цій точці стрибком збільшується від
Протягом часу, коли транзистор закритий, струм, що протікає через конденсатор, викликає зниження напруги на емітері транзистора зі швидкістю
Транзистор залишається закритим доти, доки потенціал його емітера не знизиться від значення до значення Для транзистора цей час становить
Якщо розібратися, вся електроніка складається з великої кількості окремих цеглинок. Це транзистори, діоди, резистори, конденсатори, індуктивні елементи. А вже з цих цеглин можна скласти все, що завгодно.
Від нешкідливої дитячої іграшки, що видає, наприклад, звук «мяу», до системи наведення балістичної ракети з головною частиною, що розділяється, на вісім мегатонних зарядів.
Однією з дуже відомих і часто застосовуваних в електроніці схем є симетричний мультивібратор, який являє собою електронний пристрійвиробляюче (генеруюче) коливання за формою, що наближаються до прямокутної.
Мультивібратор збирається на двох транзисторах чи логічних схемах з додатковими елементами. По суті це двокаскадний підсилювач з позитивним ланцюгом зворотнього зв'язку(ПОС). Це означає, що вихід другого каскаду з'єднаний через конденсатор із входом першого каскаду. В результаті підсилювач за рахунок позитивного зворотного зв'язку перетворюється на генератор.
Для того, щоб мультивібратор почав генерувати імпульси, достатньо підключити напругу живлення. Мультивібратори можуть бути симетричнимиі несиметричними.
На малюнку представлена схема симетричного мультивібратора.
У симетричному мультивібраторі номінали елементів кожного з двох плечей абсолютно однакові: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Якщо подивитися на осцилограму вихідного сигналу симетричного мультивібратора, легко помітити, що прямокутні імпульси і паузи між ними однакові за часом. t імпульсу ( t і) = t паузи ( t п). Резистори в колекторних ланцюгах транзисторів не впливають на параметри імпульсів, і їх номінал підбирається залежно від типу транзистора, що застосовується.
Частота проходження імпульсів такого мультивібратора легко вираховується за нескладною формулою:
Де f – частота в герцах (Гц), С – ємність у мікрофарадах (мкФ) та R – опір у кілоомах (кОм). Наприклад: С = 0,02 мкФ, R = 39 кОм. Підставляємо у формулу, виконуємо дії та отримуємо частоту у звуковому діапазоні приблизно рівну 1000 Гц, а точніше 897,4 Гц.
Сам по собі такий мультивібратор нецікавий, тому що він видає один немодульований «писк», але якщо елементами підібрати частоту 440 Гц, а це нота Ля першої октави, ми отримаємо мініатюрний камертон, за допомогою якого можна, наприклад, налаштувати гітару в поході. Єдине, що потрібно зробити, це додати каскад підсилювача на одному транзисторі та мініатюрний динамік.
Основними характеристиками імпульсного сигналу прийнято вважати такі параметри:
Частота. Одиниця виміру (Гц) Герц. 1 Гц – одне коливання за секунду. Частоти, що сприймаються людським вухом, перебувають у діапазоні 20 Гц – 20 кГц.
Тривалість імпульсу. Вимірюється в частках секунди: милі, мікро, нано, піко і таке інше.
Амплітуда. У розглянутому мультивібраторі регулювання амплітуди не передбачено. У професійних приладах використовується і ступінчасте та плавне регулювання амплітуди.
Добре. Відношення періоду (Т) до тривалості імпульсу ( t). Якщо довжина імпульсу дорівнює 0,5 періоду, то шпаруватість дорівнює двом.
Виходячи з наведеної вище формули, легко розрахувати мультивібратор практично на будь-яку частоту за винятком високих і надвисоких частот. Там діють дещо інші фізичні принципи.
Для того щоб мультивібратор видавав кілька дискретних частот, достатньо поставити двосекційний перемикач і п'ять шість конденсаторів різної ємності, природно однакові в кожному плечі і за допомогою перемикача вибирати необхідну частоту. Резистори R2, R3 також впливають на частоту і шпаруватість і їх можна зробити змінними. Ось ще одна схема мультивібратора з підстроюванням частоти перемикання.
Зменшення опору резисторів R2 і R4 менше певної величини залежить від типу застосовуваних транзисторів може викликати зрив генерації і мультивібратор працювати не буде, тому послідовно з резисторами R2 і R4 можна підключити змінний резистор R3, яким можна підібрати частоту перемикань мультивібратора.
Практичне застосування симетричного мультивібратора дуже широке. Імпульсна обчислювальна техніка, радіовимірювальна апаратура при виробництві побутової техніки. Дуже багато унікальної медичної техніки побудовано на схемах, в основі яких лежить цей мультивібратор.
Завдяки винятковій простоті та невисокій вартості мультивібратор знайшов широке застосування у дитячих іграшках. Ось приклад звичайної мигалки на світлодіодах.
При вказаних на схемі величинах електролітичних конденсаторів С1, С2 та резисторів R2, R3 частота імпульсів буде 2,5 Гц, а отже, світлодіоди будуть спалахувати приблизно двічі на секунду. Можна використовувати схему, запропоновану вище, і включити змінний резистор спільно з резисторами R2, R3. Завдяки цьому можна буде подивитися, як змінюватиметься частота спалахів світлодіодів при зміні опору змінного резистора. Можна поставити конденсатори різних номіналів та спостерігати за результатом.
Будучи ще школярем, я збирав на мультивібратор перемикач ялинкових гірлянд. Все вийшло, але коли підключив гірлянди, то мій приладчик став перемикати їх з дуже високою частотою. Через це у сусідній кімнаті телевізор став показувати з дикими перешкодами, а електромагнітне реле у схемі тріщало, як із кулемету. Було й радісно (працює ж!) і трохи страшнувато. Батьки переполошилися ненажарт.
Такий прикрий промах з дуже частим перемиканням не давав мені спокою. І схему перевіряв, і конденсатори за номіналом були ті, що треба. Не врахував лише одного.
Електролітичні конденсатори були дуже старі та висохли. Місткість їх була невелика і зовсім не відповідала тій, що була вказана на їхньому корпусі. Через низьку ємність мультивібратор і працював на більш високій частотіі надто часто перемикав гірлянди.
Приладів, якими можна було б виміряти ємність конденсаторів, у той час у мене не було. Та й тестером користувався стрілочним, а не сучасним цифровим мультиметром.
Тому, якщо ваш мультивібратор видає підвищену частоту, то спочатку перевіряйте електролітичні конденсатори. Благо зараз можна за невеликі гроші купити універсальний тестер радіокомпонентів, яким можна виміряти ємність конденсатора.
Мультивібратор на транзисторах – це генератор прямокутних сигналів. Нижче на фото одна із осцилограм симетричного мультивібратора.
Симетричний мультивібратор генерує прямокутні імпульси зі шпаруватістю два. Докладніше про шпару можна прочитати в статті генератор частоти. Принцип дії симетричного мультивібратора ми будемо використовувати для вмикання світлодіодів.
Схема складається з:
– двох КТ315Б (можна з будь-якою іншою літерою)
- двох конденсаторів ємністю по 10 мікрофарад
- чотирьох, два по 300 Ом і два по 27 КілоОм
– двох китайських світлодіодів на 3 Вольти
Ось так пристрій виглядає на макетній платі:
А ось так він працює:
Для зміни тривалості моргання світлодіодів можна змінити значення конденсаторів С1 та С2, або резисторів R2 та R3.
Існують також інші різновиди мультивібраторів. Докладніше про них можна прочитати. Також там описано принцип роботи симетричного мультивібратора.
Кому ліньки збирати такий пристрій, можна придбати готове;-) На Аліці я навіть знаходив готовий пристрій. Його можете глянути по цієюзасланні.
Ось відео, де детально описується, як працює мультивібратор:
Здрастуйте дорогі друзі і всі читачі мого блогу сайт. Сьогоднішній пост буде про простий, але цікавий пристрій. Сьогодні ми розглянемо, вивчимо та зберемо світлодіодну мигалку, в основі якої лежить простий генератор прямокутних імпульсів – мультивібратор.
Заходячи на свій бложик, мені завжди хочеться зробити щось таке собі, щось таке, що зробить сайт таким, що запам'ятовується. Тож представляю до вашої уваги нову «секретну сторінку» на блозі.
Ця сторінка відтепер має назву — «Це цікаво».
Ви напевно запитаєте: "Як же її знайти?" А дуже просто!
Ви напевно помітили, що на блозі з'явився якийсь куточок, що відшаровується, з написом «Швидше сюди».
Причому варто лише підвести курсор миші до цього напису, як куточок починає ще більше відшаровуватись, оголюючи напис – посилання «Це цікаво».
Веде на секретну сторінку, де на вас чекає невеликий, але приємний сюрприз - підготовлений мною подарунок. Більше того, надалі на цій сторінці будуть розміщуватися корисні матеріали, радіоаматорський софт і ще щось — поки що не придумав. Так що періодично заглядайте за куточок — раптом я щось там приховав.
Гаразд, трошки відволікся, тепер продовжимо…
Взагалі схем мультивібраторів існує багато, але найпопулярніша і обговорювана схема нестабільного симетричного мультивібратора. Зазвичай її зображують в такий спосіб.
Ось наприклад цю мультивібраторну мигалку я спав десь рік тому з підручних деталей і як бачите - блимає. Блимає незважаючи на кострубатий монтаж, виконаний на макетній платі.
Ця схема робоча та невибаглива. Потрібно лише визначитися як вона працює?
Принцип роботи мультивібратора
Якщо зібрати цю схемку на макетній платі та заміряти напругу мультиметром між емітером та колектором, то що ми побачимо? Ми побачимо, що напруга на транзисторі піднімається майже до напруги джерела живлення, то падає до нуля. Це говорить про те, що транзистори у цій схемі працюють у ключовому режимі. Зауважу, коли один транзистор відкритий, другий обов'язково закритий.
Перемикання транзисторів відбувається в такий спосіб.
Коли один транзистор відкритий, скажімо VT1, відбувається розрядка конденсатора C1. Конденсатор С2 навпаки спокійно заряджається базовим струмом через R4.
Конденсатор C1 в процесі розрядки містить основу транзистора VT2 під негативною напругою - замикає його. Подальша розрядка доводить конденсатор C1 до нуля і далі заряджає в інший бік.
Тепер напруга на базі VT2 зростає, відкриваючи його. Тепер уже конденсатор C2, колись заряджений, піддається розрядці. Транзистор VT1 виявляється замкненим негативним напругою з урахуванням.
І вся ця свистопляска триває в режимі нон стоп, поки харчування не вирубаєш.
Мультивібратор у своєму виконанні
Зробивши одного разу мультивібраторну мигалку на макетці, мені захотілося її трохи ушляхетнити - зробити нормальну друковану плату для мультивібратора і заразом зробити хустку для світлодіодної індикації. Розробляв я їх у програмі Eagle CAD, яка не набагато складніша за Sprintlayout але зате має жорстку прив'язку до схеми.
Друкована плата мультивібратора зліва. Електрична схема справа.
Друкована плата. Схема електрична.
Малюнки друкованої платиза допомогою лазерного принтерая роздрукував на фотопапері. Потім у повній відповідності до народної витруїли хустки. У результаті після напаювання деталей вийшли ось такі хустки. 
Чесно кажучи, після повного монтажу та підключення живлення стався невеликий баг. Набраний із світлодіодів знак плюса не переморгував. Він просто і рівно горів як мультивібратора і немає зовсім.
Довелося неабияк понервувати. Заміна чотирикінцевого індикатора на два світлодіоди виправляла ситуацію, але варто було повернути все на свої місця — мигалка не блимала.
Виявилося, що два світлодіодні плечі зімкнуті перемичкою, мабуть коли залужував хустку трохи переборщив з припоєм. У результаті світлодіодні «плічки» горіли не за зміною, а синхронно. Ну, нічого, кілька рухів паяльником виправили ситуацію.
Результат того, що вийшло я зняв на відео:
На мою вийшло непогано. 🙂 До речі залишаю посилання на схеми та плати - користуйтеся на здоров'я.
Плата та схема мультивібратора.
Плата та схема індикатора «Плюс».
Взагалі застосування мультивібраторів різноманітне. Вони годяться не тільки для простеньких світлодіодних мигалок. Погравшись з номіналами резисторів та конденсаторів, можна виводити на динамік сигнали звуковий частоти. Скрізь, де може знадобитися простий генератор імпульсів, мультивібратор підійде однозначно.
Начебто все що планував я розповів. Якщо щось упустив, то пишіть у коментарях — додам що потрібно, а що не потрібно — виправлю. Коментарям я завжди радий!
Нові статті я пишу спонтанно і не за розкладом і тому пропоную підписатися на оновлення або по E-mail. Тоді нові статті приходитимуть прямо на ваш Поштова скринькаабо прямо в RSS-рідер.
На цьому маю все. Бажаю всім успіхів та гарного весняного настрою!
З повагою Володимир Васильєв.
Також дорогі друзі ви можете підписатися на оновлення сайту та отримувати нові матеріали та подарунки прямо собі у поштову скриньку. Для цього достатньо заповнити форму нижче.
Мультивібратор.
Перша схема – найпростіший мультивібратор. Не дивлячись на його простоту, область застосування його дуже широка. Жоден електронний пристрій не обходиться без нього.
У першому малюнку зображено його важлива схема.
Як навантаження використовуються світлодіоди. Коли мультивібратор працює – світлодіоди перемикаються.
Для складання потрібно мінімум деталей:
1. Резистори 500 Ом – 2 штуки
2. Резистори 10 ком - 2 штуки
3. Конденсатор електролітичний 47 мкФ на 16 вольт – 2 штуки
4. Транзистор КТ972А – 2 штуки
5. Світлодіод – 2 штуки
Транзистори КТ972А є складовими транзисторами, тобто в їх корпусі є два транзистори, і він має високу чутливість і витримує значний струм без тепловідведення.
Коли ви придбаєте всі деталі, озброюйтеся паяльником і беріться за складання. Для проведення дослідів не варто робити друковану плату, можна зібрати навісним монтажем. Співайте так, як показано на малюнках.
А як застосувати зібраний пристрій, нехай підкаже ваша фантазія! Наприклад, замість світлодіодів можна поставити реле, а цим реле комутувати потужніше навантаження. Якщо змінити номінали резисторів чи конденсаторів – зміниться частота перемикання. Зміною частоти можна досягти дуже цікавих ефектів, від писку в динаміці, до паузи на багато секунд.
Фотореле.
А це схема простого фотореле. Цей пристрій з успіхом можна застосувати будь-де, для автоматичного підсвічування лотка DVD, для включення світла або для сигналізації від проникнення в темну шафу. Надано два варіанти схеми. В одному варіанті схема активується світлом, а в іншому його відсутністю.
Працює це так:коли світло від світлодіода попадає на фотодіод, транзистор відкриється і почне світитися світлодіод-2. Підстроювальним резистором регулюється чутливість пристрою. Як фотодіод можна застосувати фотодіод від старої кулькової мишки. Світлодіод – будь-який інфрачервоний світлодіод. Застосування інфрачервоного фотодіода та світлодіода дозволить уникнути перешкод від видимого світла. Як світлодіод-2 підійде будь-який світлодіод або ланцюжок з декількох світлодіодів. Можна застосувати і лампу розжарювання. А якщо замість світлодіода поставити електромагнітне реле, можна буде керувати потужними лампами розжарювання, або якимись механізмами.
На малюнках надані обидві схеми, цоколівка транзистора і світлодіода, а також монтажна схема.
За відсутності фотодіода можна взяти старий транзистор МП39 або МП42 і спиляти в нього корпус навпроти колектора, ось так:
Замість фотодіода у схему треба буде включити p-n перехідтранзистора. Який саме буде працювати краще - Вам доведеться визначити експериментально.
Підсилювач потужності на мікросхемі TDA1558Q.
Цей підсилювач має вихідну потужність 2 Х 22 Ват і досить простий для повторення початківцями радіоаматорами. Така схема стане Вам у нагоді для саморобних колонок, або для саморобного музичного центру, який можна зробити зі старого MP3 плеєра.
Для його збирання знадобиться лише п'ять деталей:
1. Мікросхема – TDA1558Q
2. Конденсатор 0.22 мкФ
3. Конденсатор 0.33 мкФ – 2 штуки
4. Електролітичний конденсатор 6800 мкФ на 16 вольт
Мікросхема має досить високу вихідну потужність та для її охолодження знадобиться радіатор. Можна використовувати радіатор від процесора.
Всю збірку можна провести навісним монтажем без використання друкованої плати. Спочатку мікросхеми треба видалити висновки 4, 9 і 15. Вони не використовуються. Відлік висновків йде ліворуч, якщо тримати її висновками до себе і маркуванням вгору. Потім обережно розпряміть висновки. Далі відігніть висновки 5, 13 і 14 нагору, всі ці висновки підключаються до плюсу живлення. Наступним кроком відігніть висновки 3, 7 та 11 вниз – це мінус живлення, або «земля». Після цих маніпуляцій прикрутіть мікросхему тепловідведення, використовуючи теплопровідну пасту. На малюнках видно монтаж з різних ракурсів, але я все ж таки поясню. Висновки 1 і 2 спаюють разом - це вхід правого каналу, до них треба припаяти конденсатор 0.33 мкф. Так само треба вчинити з висновками 16 і 17. Загальний провід для входу – це мінус живлення або «земля».
