Tranzistorski multivibrator je generator kvadratnog talasa. Ispod na fotografiji je jedan od oscilograma simetričnog multivibratora.
Simetrični multivibrator generiše pravougaone impulse sa radnim ciklusom od dva. Više o radnom ciklusu možete pročitati u članku generator frekvencije. Koristit ćemo princip rada simetričnog multivibratora da naizmjenično palimo LED diode.
Šema se sastoji od:
– dva KT315B (može sa bilo kojim drugim slovom)
– dva kondenzatora kapaciteta 10 mikrofarada
– četiri, dva po 300 Ohma i dva od 27 KiloOhma
– dvije kineske LED diode od 3 volta
Ovako uređaj izgleda na matičnoj ploči:
A ovako radi:
Da biste promijenili trajanje treptanja LED dioda, možete promijeniti vrijednosti kondenzatora C1 i C2 ili otpornika R2 i R3.
Postoje i druge vrste multivibratora. Možete pročitati više o njima. Takođe opisuje princip rada simetričnog multivibratora.
Ako ste lijeni za sklapanje takvog uređaja, možete kupiti gotovi ;-) Čak sam i na Aliki našao gotov uređaj. Možete ga pogledati ovo veza.
Evo videa koji detaljno opisuje kako multivibrator radi:
Ako pogledate, sva elektronika se sastoji od velikog broja pojedinačnih cigli. To su tranzistori, diode, otpornici, kondenzatori, induktivni elementi. A od ovih cigli možete graditi sve što želite.
Od bezopasne dječije igračke koja proizvodi, na primjer, zvuk "mjau", do sistema navođenja balističke rakete sa višestrukom bojevom glavom za osam megatona punjenja.
Jedno od vrlo poznatih i često korištenih kola u elektronici je simetrični multivibrator, koji je elektronički uređaj koji proizvodi (generira) oscilacije u obliku, približavajući se pravokutnom.
Multivibrator je sastavljen na dva tranzistora ili logička kola s dodatnim elementima. U suštini, ovo je dvostepeno pojačalo sa krugom pozitivne povratne sprege (POC). To znači da je izlaz drugog stepena povezan preko kondenzatora na ulaz prvog stepena. Kao rezultat toga, pojačalo se pretvara u generator zahvaljujući pozitivnim povratnim informacijama.
Da bi multivibrator počeo generirati impulse, dovoljno je spojiti napon napajanja. Multivibratori mogu biti simetrično I asimetrično.
Na slici je prikazano kolo simetričnog multivibratora.
U simetričnom multivibratoru, vrijednosti elemenata svake od dva kraka su apsolutno iste: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Ako pogledate oscilogram izlaznog signala simetričnog multivibratora, lako je primijetiti da su pravokutni impulsi i pauze između njih vremenski isti. t puls ( t and) = t pauza ( t p). Otpornici u kolektorskim krugovima tranzistora ne utječu na parametre impulsa, a njihova vrijednost se bira ovisno o vrsti korištenog tranzistora.
Brzina ponavljanja impulsa takvog multivibratora lako se izračunava pomoću jednostavne formule:
Gdje je f frekvencija u hercima (Hz), C je kapacitivnost u mikrofaradima (µF), a R je otpor u kilo-omima (kOhm). Na primjer: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Zamjenjujemo ga u formulu, izvodimo radnje i dobivamo frekvenciju u audio rasponu približno jednaku 1000 Hz, tačnije 897,4 Hz.
Sam po sebi, takav multivibrator je nezanimljiv, jer proizvodi jednu nemoduliranu "škripu", ali ako elementi izaberu frekvenciju od 440 Hz, a ovo je nota A prve oktave, onda ćemo dobiti minijaturnu viljušku za podešavanje, sa koju možete, na primjer, namjestiti gitaru na planinarenju. Jedina stvar koju trebate učiniti je dodati jedan tranzistorski pojačivač i minijaturni zvučnik.
Glavnim karakteristikama impulsnog signala smatraju se sljedeći parametri:
Frekvencija. Mjerna jedinica (Hz) Hertz. 1 Hz – jedna oscilacija u sekundi. Frekvencije koje percipira ljudsko uho su u opsegu od 20 Hz – 20 kHz.
Trajanje pulsa. Mjeri se u dijelovima sekunde: miljama, mikro, nano, piko i tako dalje.
Amplituda. U multivibratoru koji se razmatra, podešavanje amplitude nije predviđeno. Profesionalni uređaji koriste i korak i glatko podešavanje amplitude.
Faktor dužnosti. Odnos perioda (T) i trajanja impulsa ( t). Ako je dužina impulsa 0,5 perioda, tada je radni ciklus dva.
Na osnovu gornje formule, lako je izračunati multivibrator za gotovo svaku frekvenciju s izuzetkom visokih i ultravisokih frekvencija. Tu djeluju malo drugačiji fizički principi.
Da bi multivibrator proizveo nekoliko diskretnih frekvencija, dovoljno je ugraditi dvodijelni prekidač i pet ili šest kondenzatora različitog kapaciteta, prirodno identičnih u svakoj ruci, i pomoću prekidača odabrati željenu frekvenciju. Otpornici R2, R3 također utiču na frekvenciju i radni ciklus i mogu se napraviti promjenjivim. Evo još jednog multivibratora s podesivom frekvencijom prebacivanja.
Smanjenje otpora otpornika R2 i R4 na manje od određene vrijednosti, ovisno o vrsti korištenih tranzistora, može uzrokovati kvar generacije i multivibrator neće raditi, stoga, u seriji s otpornicima R2 i R4, možete spojiti promjenjivi otpornik R3, koji se može koristiti za odabir frekvencije uključivanja multivibratora.
Praktične primjene simetričnog multivibratora su vrlo opsežne. Pulsna računarska tehnologija, radio mjerna oprema u proizvodnji kućanskih aparata. Puno jedinstvene medicinske opreme izgrađeno je na krugovima baziranim na istom multivibratoru.
Zbog svoje izuzetne jednostavnosti i niske cijene, multivibrator je našao široku primjenu u dječjim igračkama. Evo primjera običnog LED bljeskalice.
Uz vrijednosti elektrolitskih kondenzatora C1, C2 i otpornika R2, R3 prikazane na dijagramu, frekvencija impulsa će biti 2,5 Hz, što znači da će LED diode treptati otprilike dva puta u sekundi. Možete koristiti gore predloženi krug i uključiti varijabilni otpornik zajedno s otpornicima R2, R3. Zahvaljujući tome, bit će moguće vidjeti kako će se frekvencija bljeskanja LED dioda promijeniti kada se promijeni otpor promjenjivog otpornika. Možete instalirati kondenzatore različitih ocjena i promatrati rezultat.
Dok sam još bio školarac, sklopio sam prekidač za vijenac za božićno drvce pomoću multivibratora. Sve je ispalo, ali kada sam spojio vijence, moj uređaj ih je počeo prebacivati s vrlo visokom frekvencijom. Zbog toga je TV u susjednoj prostoriji počeo da pokazuje divlje smetnje, a elektromagnetski relej u kolu je pucketao kao mitraljez. Bilo je i radosno (radi!) i pomalo zastrašujuće. Roditelji su bili prilično uznemireni.
Ovako dosadna greška sa prečestim prebacivanjem nije mi dala mira. I provjerio sam strujno kolo, i kondenzatori su bili na nominalnoj vrijednosti. Nisam uzeo u obzir samo jednu stvar.
Elektrolitski kondenzatori su bili veoma stari i isušeni. Njihov kapacitet je bio mali i nikako nije odgovarao onome što je naznačeno na njihovom tijelu. Zbog niske kapacitivnosti, multivibrator je radio na višoj frekvenciji i prečesto je mijenjao vijence.
U to vrijeme nisam imao instrumente koji bi mogli mjeriti kapacitet kondenzatora. Da, i tester je koristio pokazivač, a ne moderni digitalni multimetar.
Stoga, ako vaš multivibrator proizvodi prekomjernu frekvenciju, prvo provjerite elektrolitičke kondenzatore. Srećom, sada možete kupiti univerzalni tester radio komponenti za malo novca, koji može izmjeriti kapacitet kondenzatora.
Multivibrator je uređaj za stvaranje nesinusnih oscilacija. Izlaz proizvodi signal bilo kojeg oblika osim sinusnog vala. Frekvencija signala u multivibratoru je određena otporom i kapacitivnošću, a ne induktivnošću i kapacitivnošću. Multivibrator se sastoji od dva stepena pojačala, izlaz svakog stepena se dovodi na ulaz drugog stepena.
Princip rada multivibratora
Multivibrator može stvoriti gotovo bilo koji valni oblik, ovisno o dva faktora: otporu i kapacitivnosti svakog od dva stepena pojačala i odakle se uzima izlaz u kolu.
Na primjer, ako su otpor i kapacitet dva stupnja jednaki, jedan stupanj provodi 50% vremena, a drugi stupanj provodi 50% vremena. Za diskusiju o multivibratorima u ovom odeljku, pretpostavlja se da su otpor i kapacitet oba stepena jednaki. Kada postoje ovi uslovi, izlazni signal je kvadratni val.
Bistabilni multivibratori (ili “japanke”) imaju dva stabilna stanja. U stacionarnom stanju, jedan od dva stepena pojačala je provodljiv, a drugi stepen nije provodljiv. Da bi prešao iz jednog stabilnog stanja u drugo, bistabilni multivibrator mora primiti vanjski signal.
Ovaj eksterni signal se naziva eksterni okidač impuls. Inicira prijelaz multivibratora iz jednog stanja u drugo. Potreban je još jedan okidač impuls da se sklop vrati u prvobitno stanje. Ovi okidački impulsi se nazivaju "start" i "reset".
Osim bistabilnog multivibratora, postoje i monostabilni multivibrator koji ima samo jedno stabilno stanje i nestabilan multivibrator koji nema stabilno stanje.
je generator impulsa gotovo pravokutnog oblika, kreiran u obliku pojačala s krugom pozitivne povratne sprege. Postoje dvije vrste multivibratora.
Prvi tip su samooscilirajući multivibratori, koji nemaju stabilno stanje. Postoje dva tipa: simetrični - tranzistori su mu isti i parametri simetričnih elemenata su također isti. Kao rezultat, dva dijela perioda oscilovanja su jednaka jedan drugom, a radni ciklus je jednak dva. Ako parametri elemenata nisu jednaki, onda će to već biti asimetrični multivibrator.
Drugi tip su multivibratori na čekanju, koji imaju stanje stabilne ravnoteže i često se nazivaju jednovibratorima. Upotreba multivibratora u raznim radioamaterskim uređajima prilično je uobičajena.
Opis rada tranzistorskog multivibratora
Analizirajmo princip rada koristeći sljedeći dijagram kao primjer.
Lako je vidjeti da praktično kopira dijagram simetričnog okidača. Jedina razlika je u tome što se veze između sklopnih blokova, kako izravne tako i obrnuto, izvode pomoću naizmjenične, a ne istosmjerne struje. Ovo radikalno mijenja karakteristike uređaja, jer u poređenju sa simetričnim okidačem, multivibratorski krug nema stabilna ravnotežna stanja u kojima bi mogao ostati dugo vremena.
Umjesto toga, postoje dva stanja kvazistabilne ravnoteže, zbog kojih uređaj ostaje u svakom od njih strogo određeno vrijeme. Svaki takav vremenski period određen je prolaznim procesima koji se dešavaju u kolu. Rad uređaja sastoji se od stalne promjene ovih stanja, što je praćeno pojavom napona na izlazu koji je po obliku vrlo sličan pravokutnom.
U suštini, simetrični multivibrator je dvostepeno pojačalo, a kolo je konstruisano tako da je izlaz prvog stepena povezan sa ulazom drugog. Kao rezultat toga, nakon primjene napajanja na krug, sigurno je da je jedan od njih otvoren, a drugi u zatvorenom stanju.
Pretpostavimo da je tranzistor VT1 otvoren i da je u stanju zasićenja strujom koja teče kroz otpornik R3. Tranzistor VT2, kao što je gore spomenuto, je zatvoren. Sada se u krugu javljaju procesi povezani s punjenjem kondenzatora C1 i C2. U početku je kondenzator C2 potpuno ispražnjen, a nakon zasićenja VT1, postepeno se puni kroz otpornik R4.
Budući da kondenzator C2 zaobilazi spoj kolektor-emiter tranzistora VT2 kroz emiterski spoj tranzistora VT1, njegova brzina punjenja određuje brzinu promjene napona na kolektoru VT2. Nakon punjenja C2, tranzistor VT2 se zatvara. Trajanje ovog procesa (trajanje porasta napona kolektora) može se izračunati pomoću formule:
t1a = 2,3*R1*C1
Također u radu kruga javlja se drugi proces, povezan s pražnjenjem prethodno napunjenog kondenzatora C1. Njegovo pražnjenje se odvija kroz tranzistor VT1, otpornik R2 i izvor napajanja. Kako se kondenzator na bazi VT1 prazni, pojavljuje se pozitivan potencijal i on počinje da se otvara. Ovaj proces se završava nakon što se C1 potpuno isprazni. Trajanje ovog procesa (pulsa) je jednako:
t2a = 0,7*R2*C1
Nakon vremena t2a, tranzistor VT1 će biti isključen, a tranzistor VT2 će biti u zasićenju. Nakon toga, proces će se ponoviti prema sličnom obrascu, a trajanje intervala sljedećih procesa se također može izračunati pomoću formula:
t1b = 2,3*R4*C2 I t2b = 0,7*R3*C2
Za određivanje frekvencije oscilacije multivibratora vrijedi sljedeći izraz:
f = 1/ (t2a+t2b)
Prenosivi USB osciloskop, 2 kanala, 40 MHz....
Jednostavna kola domaćih LED bljeskalica na bazi tranzistorskih multivibratora. Slika 1 prikazuje multivibratorsko kolo koje prebacuje dvije LED diode. LED diode trepću naizmjenično, odnosno, kada je HL1 uključen, HL2 LED ne svijetli, već obrnuto.
Dijagram možete montirati u igračku za božićno drvce. Kada se napajanje uključi, igračka će treptati. Ako su LED diode različitih boja, tada će igračka istovremeno treptati i mijenjati boju sjaja.
Frekvencija treptanja može se promijeniti odabirom otpora otpornika R2 i R3; usput, ako ovi otpornici nisu istog otpora, možete osigurati da jedna LED svjetli duže od druge.
Ali dvije LED diode nekako nisu dovoljne ni za najmanje stolno božićno drvce. Slika 2 prikazuje kolo koje prebacuje dva niza od tri LED diode. Ima više LED dioda, kao i napon potreban za njihovo napajanje. Dakle, sada izvor nije 5-voltni, već 9-voltni (ili 12-voltni).
Fig.1. Krug najjednostavnijeg bljeskalice pomoću LED dioda i tranzistora.
Fig.2. Krug jednostavnog bljeskalice sa šest LED dioda i dva tranzistora.
Rice. 3. LED bljeskalica sa snažnim izlazima za opterećenje.
Kao izvor napajanja možete koristiti napajanje sa stare televizijske konzole za igre kao što je "Dandy" ili kupiti jeftin "mrežni adapter" s izlaznim naponom od 9V ili 12V u trgovini.
Pa ipak, ni šest LED dioda nije dovoljno za kućno božićno drvce. Bilo bi lijepo utrostručiti broj LED dioda. Da, i koristite ne jednostavne LED diode, već izuzetno svijetle. Ali, ako svaki vijenac već ima devet LED dioda povezanih u seriju, pa čak i super svijetle, tada će ukupan napon potreban za njihov sjaj već biti 2,3Vx9=20,7V.
Osim toga, potrebno je još nekoliko volti da bi multivibrator funkcionirao. Štaviše, "mrežni adapteri" u prodaji su obično jeftini, ne više od 12V.
Možete izaći iz ove situacije ako LED diode podijelite u tri grupe po tri. I uključite grupe paralelno. Ali to će dovesti do povećanja struje kroz tranzistore i poremetiti rad multivibratora. Međutim, moguće je napraviti dodatne stupnjeve pojačanja pomoću još dva tranzistora (slika 3).
Dva vijenca su dobra, ali samo naizmenično trepću. Da su barem tri! Za takav slučaj postoji takozvani „trofazni multivibrator“ krug. To je prikazano na slici 4.
Fig.4. Multivibratorsko kolo sa tri tranzistora.
Ako uključite LED vijence u kolektorskim krugovima tranzistora (slika 5), dobit ćete neku vrstu efekta vatrene vatre. Brzina reprodukcije svjetlosnog efekta može se podesiti zamjenom kondenzatora C1, C2 i C3 kondenzatorima drugih kapaciteta. I također zamjena otpornika R2, R4, R6 otpornicima drugačijeg otpora. Kako se kapacitivnost ili otpor povećavaju, brzina prebacivanja LED-a se smanjuje.
Rice. 5. Multivibratorski krug za postizanje efekta vatre.
A na slici 6 nalazi se snažnija verzija sa 27 LED dioda. U “trepćućim svjetlima” prema dijagramima na slikama 3 i 6 možete koristiti gotovo sve LED diode, ali je i dalje poželjno da budu super svijetle ili super svijetle.
Rice. 6. Dijagram snažnijeg bljeskalice sa 27 LED dioda.
Instalacija se može izvršiti na prototip štampanih ploča koje se prodaju u prodavnicama radio delova. Ili bez ploča uopće, lemljenje dijelova zajedno.
