Генератор на двух транзисторах: DSpace at Saint Petersburg State University: Invalid Identifier

Содержание

Рис. 70. Генератор-пробник на двух транзисторах

Рис. 70. Генератор-пробник на двух транзисторах

на ручке которого нанесена риска, позволяющая судить о выходном сигнале.

2. Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора (рис. 70) вырабатывает прямоугольные импульсы и позволяет проверять все каскады усилителя или радиоприемника. Причем частоту колебаний можно изменить емкостью конденсатора С Г. с увеличением емкости частота понижается. А изменение сопротивления резисторов влияет на форму выходных колебаний: с увеличением R2 и уменьшением R3 нетрудно добиться синусоидальных колебаний на выходе и превратить таким образом пробник в звуковой генератор с фиксированной ча­стотой.

Транзисторы, батареи питания, и внешнее оформление такие же, как и в генераторе-пробнике на одном транзисторе.

3. Щуп-генератор радиолюбительский предназначен для проверки исправности высокочастотных и низкочастотных радиотехнических цепей бытовой аппаратуры (радиоприемники, телевизоры, магнитофоны).

Принципиальная схема щупа изображена на рис. 71. Представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах 77, Т2. Снимаемый сигнал прямоугольной формы, частота колебаний порядка 1000 Гц, амплитуда импульсов не менее 0,5 В. Щуп-генератор собран в пластмас­совом корпусе, длина щупа вместе с иглой 166 мм, диаметр корпуса 18 мм.

Питание от одного элемента «316» напряжением 1,5 В.

Для включения щупа-генератора необходимо нажать кнопку и острием щупа коснуться проверяемого каскада прибора. Каскады реко­мендуется проверять последовательно, начиная от входного устройства.

При исправности проверяемого каскада на выходе будет прослуши­ваться характерный звук (динамик, телефон) или полоса (кинескоп).

При проверке приборов, не имеющих на выходе динамика или кинескопа, индикатором могут служить высокоомные головные телефоны типа ТОН-2. Категорически запрещается проверять цепи с напряжением выше 250 В.

 

 

 

Мультивибратор на транзисторах описание. Как работает мультивибратор схема

Здравствуйте дорогие друзья и все читатели моего блога сайт. Сегодняшний пост будет о простом но интересном устройстве. Сегодня мы рассмотрим, изучим и соберем светодиодную мигалку, в основе которой лежит простой генератор прямоугольных импульсов — мультивибратор.

Заходя на свой бложик, мне всегда хочется сделать что-нибудь эдакое, что-то такое, что сделает сайт запоминающимся. Так что представляю вашему вниманию новую «секретную страницу» на блоге.

Эта страница отныне носит название — «Это интересно».

Вы наверное спросите: «Как же ее найти?» А очень просто!

Вы наверное заметили, что на блоге появился некий отслаивающийся уголок с надписью «Скорей сюда».

Причем стоит только подвести курсор мыши к этой надписи, как уголок начинает еще больше отслаиваться, обнажая надпись — ссылку «Это интересно».

Ведет на секретную страницу, где вас ждет небольшой, но приятный сюрприз — подготовленный мной подарок. Более того, в дальнейшем на этой странице будут размещаться полезные материалы, радиолюбительский софт и что-нибудь еще — пока еще не придумал. Так что, периодически заглядывайте за уголок — вдруг я что-то там припрятал.

Ладно, немножко отвлекся, теперь продолжим…

Вообще схем мультивибраторов существует много, но наиболее популярная и обсуждаемая это схема нестабильного симметричного мультивибратора. Обычно ее изображают таким образом.

Вот к примеру эту мультивибраторную мигалку я спаял гдето год назад из подручных деталек и как видите — мигает. Мигает несмотря на корявый монтаж, выполненный на макетной плате.

Эта схема рабочая и неприхотливая. Нужно лишь определиться как же она работает?

Принцип работы мультивибратора

Если собрать эту схемку на макетной плате и замерить напряжение мультиметром между эмиттером и коллектором, то что мы увидим? Мы увидим, что напряжение на транзисторе то поднимается почти до напряжения источника питания, то падает до нуля. Это говорит о том, что транзисторы в этой схеме работают в ключевом режиме. Замечу, что когда один транзистор открыт, второй обязательно закрыт.

Переключение транзисторов происходит следующим образом.

Когда один транзистор открыт, допустим VT1, происходит разрядка конденсатора C1. Конденсатор С2 — напротив спокойно заряжается базовым током через R4.

Конденсатор C1 в процессе разрядки держит базу транзистора VT2 под отрицательным напряжением — запирает его. Дальнейшая разрядка доводит конденсатор C1 до нуля и далее заряжает его в другую сторону.

Теперь напряжение на базе VT2 возрастает открывая его.Теперь уже конденсатор C2, некогда заряженный, подвергается разрядке. Транзистор VT1 оказывается запертым отрицательным напряжением на базе.

И вся эта свистопляска продолжается по в режиме нон стоп, пока питание не вырубишь.

Мультивибратор в своем исполнении

Сделав однажды мультивибраторную мигалку на макетке, мне захотелось ее немножко облагородить — сделать нормальную печатную плату для мультивибратора и заодно сделать платку для светодиодной индикации. Разрабатывал я их в программе Eagle CAD, которая не намного сложнее Sprintlayout но зато имеет жесткую привязку к схеме.

Печатная плата мультивибратора слева. Схема электрическая справа.

Печатная плата. Схема электрическая.

Рисунки печатной платы с помощью лазерного принтера я распечатал на фотобумаге. Затем в полном соответствии с народной вытравил платки. В итоге после напайки деталей получились вот такие платки.

Честно говоря, после полного монтажа и подключения питания случился небольшой баг. Набранный из светодиодов знак плюса не перемигивал. Он просто и ровно горел будто мультивибратора и нет вовсе.

Пришлось изрядно понервничать. Замена четырехконечного индикатора на два светодиода исправляло ситуацию, но стоило вернуть все на свои места — мигалка не мигала.

Оказалось, что два светодиодных плеча сомкнуты перемычкой, видимо когда залуживал платку немного переборщил с припоем. В итоге светодиодные «плечики» горели не по переменке а синхронно. Ну ничего, несколько движений паяльником исправили ситуацию.

Результат того, что получилось я запечатлел на видео:

По моему получилось не плохо. 🙂 Кстати оставляю ссылки на схемы и платы — пользуйтесь на здоровье.

Плата и схема мультивибратора.

Плата и схема индикатора «Плюс».

Вообще применение мультивибраторов разнообразно. Они годятся не только для простеньких светодиодных мигалок. Поигравшись с номиналами резисторов и конденсаторов, можно выводить на динамик сигналы звуковой частоты. Везде где может понадобиться простой генератор импульсов мультивибратор подойдет однозначно.

Вроде все что планировал я рассказал. Если чтото упустил то пишите в комментариях — добавлю что нужно, а что не нужно — исправлю. Комментариям я всегда рад!

Новые статьи я пишу спонтанно и не по расписанию и поэтому предлагаю подписаться на обновления по или по E-mail. Тогда новые статьи будут приходить прямо на ваш почтовый ящик или прямиком в RSS-ридер.

На этом у меня все. Желаю всем успехов и хорошего весеннего настроения!

С уважением, Владимир Васильев.

Также дорогие друзья вы можете подписаться на обновления сайта и получать новые материалы и подарки прямо себе в почтовый ящик. Для этого достаточно заполнить форму ниже.

Мультивибратор это самый простой генератор импульсов, работающий в режиме автогенерации колебаний то есть при подачи напряжения на схему сам начинает генерировать импульсы.

Простейшая схема представлена на рисунке ниже:



мультивибратор схема на транзисторах

Причем емкости конденсаторов C1, C2 всегда подбираются максимально одинаковыми, а номинал базовых сопротивления R2, R3 должен быть выше чем коллекторные. Это важное условие для правильной работы МВ

Как же все таки работает мультивибратор на транзисторах, итак: при включении питания начинают заряжаться емкости C1, C2.

Первый конденсатор по цепочки R1- C1- переход БЭ второго корпус.

Вторая емкость зарядится по цепи R4 — C2 — переход БЭ первого транзистора — корпус.

Так как на транзисторах имеется базовый ток, то они почти открываются. Но так как двух одинаковых транзисторов не бывает, какой то из них откроется чуть раньше своего коллеги.

Предположим, у нас раньше откроется первый транзистор. Открывшись он разрядит емкость С1. Причем разряжаться она будет в обратной полярности, закрывая второй транзистор. Но первый находиться в открытом состоянии только на момент, пока конденсатор С2 не зарядится до уровня напряжения питания. По окончании процесса зарядки С2, Q1 запирается.

Но к этому времени С1 почти разряжен. А это значит, что через него потечет ток, открывающий второй транзистор, который, разрядит емкость С2 и будет оставаться в открытом состоянии до повторной зарядки первого конденсатора. И так из цикла в цикл, пока не отключим питание от схемы.

Как легко заметить время переключения здесь определяется номиналом емкости конденсаторов. Кстати и сопротивление базовых сопротивлений R1, R3 здесь тоже вносит определенный фактор.

Вернемся в первоначальное состояние, когда первый транзистор у нас открыт. В этот момент емкость С1 у нас уже не только успеет разрядится, но и начнет заряжаться в обратной полярности по цепи R2- С1- коллектор-эммитер открытого Q1.

Но сопротивление у R2 достаточно большое и C1 не успевает зарядиться до уровня источника питания, но зато при запирании Q1 она разрядится через базовую цепочку Q2, помогая ему скорее открыться. Это же сопротивление увеличивает и время зарядки первого конденсатора C1. А вот коллекторные сопротивления R1, R4 являются нагрузкой и на частоту генерации импульсов особого влияния не оказывают.

В качестве практического ознакомления предлагаю собрать , в той же статье рассмотрена и конструкция на трех транзисторах.



мультивибратор схема на транзисторах в конструкции новогодней мигалки

Разберемся с работой несимметричного мультивибратора на двух транзисторах на примере простой схемы радиолюбительской самоделки издающей звук подскакивающего металлического шарика. Работает схема следующим образом: по мере разряда емкости С1 громкость ударов снижается. От номинала С1 зависит общая продолжительность звучания, а конденсатор С2 задает длительность пауз. Транзисторы могут быть абсолютно любые p-n-p типа.

Существуют два типа мультивибраторов отечественного микро исполнения — автоколебательные (ГГ) и ждущие (АГ).

Автоколебательные генерируют периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы. Их длительность и период следования задаются параметрами внешних элементов сопротивлений и емкостей или уровнем управляющего напряжения.

Отечественными микросхемами автоколебательных МВ, например являются

530ГГ1, К531ГГ1, КМ555ГГ2 более подробную информацию по ним и многим другим вы найдете в , например Якубовский С. В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы или ИМС и их зарубежные аналоги. Справочник в 12 томах под редакцией Нефедова

Для ждущих МВ длительность генерируемого импульса также задается характеристиками навесных радиокомпонентов, а период следования импульсов задается периодом следования импульсов запуска, поступающих на отдельный вход.

Примеры: К155АГ1 содержит один ждущий мультивибратор, формирующий одиночные импульсы прямоугольной формы с хорошей стабильностью длительности; 133АГ3, К155АГ3, 533АГ3, КМ555АГ3, КР1533АГ3 содержит два ждущих МВ, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы с хорошей стабильностью; 533АГ4, КМ555АГ4 два ждущих МВ, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы.

Очень часто в радиолюбительской практике предпочитают не специализированные микросхемы, а собирают его на логических элементах.

Самая простая схема мультивибратора на логических элементах И-НЕ показана на рисунке ниже. Она имеет два состояния: в одном состоянии DD1.1 заперт, а DD1.2 открыт, в другом — все обстоит противоположным образом.

Например, если DD1.1 закрыт, DD1.2 открыт, тогда емкость С2 заряжается выходным током DD1.1, идущим через сопротивление R2. Напряжение на входе DD1.2 положительно. Оно поддерживает DD1.2 в открытом состоянии. По мере заряда емкости С2 снижается ток заряда и падает напряжение на R2. В момент достижения порогового уровня начинает запираться DD1.2 и возрастать его потенциал на выходе. Рост этого напряжения передается через С1 на выход DD1.1, последний окрывается, и развивается обратный процесс, завершающийся полным запиранием DD1.2 и отпиранием DD1.1 — переходом устройства во второе неустойчивое состояние. Теперь будет заряжаться С1 через R1 и выходное сопротивление компонента микросхемы DD1.2, а С2 — через DD1.1. Таким образом наблюдаем типовой автоколебательный процесс.

Еще одна из простых схем, которую можно собрать на логических элементах это генератор импульсов прямоугольной формы. Причем такой генератор будет работать в режиме автогенерации, аналогично транзисторному. На рисунке ниже представлен генератор, построенного на одной логической цифровой отесественной микросборке К155ЛА3


мультивибратор схема на К155ЛА3

Практический пример такой реализации можно посмотреть на странице электроники в конструкции вызывного устройства.

Рассмотрен практический пример реализации работы ждущего МВ на триггере в конструкции оптического выключателя освещения на ИК лучах.

Этот урок будет посвящен, довольно важной и востребованной теме, о мультивибраторах и их применении. Если бы я попытался только перечислить, где и как используются автоколебательные симметричные и несимметричные мультивибраторы, для этого потребовалось бы приличное кол — во страниц книги. Нет, пожалуй, такой отрасли радиотехники, электроники, автоматики, импульсной или вычислительной техники, где бы такие генераторы не применялись. В этом уроке будут даны теоретические сведения об этих устройствах, а в конце, я приведу несколько примеров практического использования их применительно к вашему творчеству.

Автоколебательный мультивибратор

Мультивибраторами называют электронные устройства, генерирующие электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной. Спектр колебаний, генерируемых мультивибратором, содержит множество гармоник — тоже электрических колебаний, но кратных колебаниям основной частоты, что и отражено в его названии: «мульти — много», «вибро — колеблю».

Рассмотрим схему, показанную на (рис. 1,а). Узнаете? Да, это схема двухкаскадного транзисторного усилителя 3Ч с выходом на головные телефоны. Что произойдет, если выход такого усилителя соединить с его входом, как на схеме показано штриховой линией? Между ними возникает положительная обратная связь и усилитель самовозбудится станет генератором колебаний звуковой частоты, и в телефонах мы услышим звук низкого тона.С таким явлением в приемниках и усилителях ведут решительную борьбу, а вот для автоматически действующих приборов оно оказывается полезным.

Теперь посмотрите на (рис. 1,б). На нем вы видите схему того же усилителя, охваченного положительной обратной связью , как на (рис. 1, а), только начертание ее несколько изменено. Именно так обычно чертят схемы автоколебательных, т. е. самовозбуждающихся мультивибраторов. Опыт — самый лучший, пожалуй, метод познания сущности действия того или иного электронного устройства. В этом вы убеждались не раз. Вот и сейчас, чтобы лучше разобраться в работе этого универсального прибора — автомата, предлагаю провести опыт с ним. Принципиальную схему автоколебательного мультивибратора со всеми данными его резисторов и конденсаторов вы видите на (рис. 2, а). Смонтируйте его на макетной плате. Транзисторы должны быть низкочастотными (МП39 — МП42), так как у высокочастотных транзисторов очень маленькое пробивное напряжение эмиттерного перехода. Электролитические конденсаторы С1 и С2 — типа К50 — 6, К50 — 3 или их импортные аналоги на номинальное напряжение 10 — 12 В. Сопротивления резисторов могут отличаться от указанных на схеме до 50%. Важно лишь, чтобы возможно одинаковыми были номиналы нагрузочных резисторов Rl, R4 и базовых резисторов R2, R3. Для питания используйте батарею «Крона» или БП. В коллекторную цепь любого из транзисторов включите миллиамперметр (РА) на ток 10 — 15 мА, а к участку эмиттер — коллектор того же транзистора подключите высокоомный вольтметр постоянного тока (PU) на — напряжение до 10 В. Проверив монтаж и особенно внимательно полярность включения электролитических конденсаторов, подключите к мультивибратору источник питания. Что показывают измерительные приборы? Миллиамперметр — резко увеличивающийся до 8 — 10 мА, а затем также резко уменьшающийся почти до нуля ток коллекторной цепи транзистора. Вольтметр же, наоборот, то уменьшающееся почти до нуля, то увеличивающееся до напряжения источника питания коллекторное напряжение. О чем говорят эти измерения? О том, что транзистор этого плеча мультивибратора работает в режиме переключения. Наибольший коллекторный ток и одновременно наименьшее напряжение на коллекторе соответствуют открытому состоянию, а наименьший ток и наибольшее коллекторное напряжение — закрытому состоянию транзистора. Точно так работает и транзистор второго плеча мультивибратора, но, как говорят, со сдвигом фазы на 180° : когда один из транзисторов открыт, второй закрыт. В этом нетрудно убедиться, включив в коллекторную цепь транзистора второго плеча мультивибратора такой же миллиамперметр; стрелки измерительных приборов будут попеременно отклоняться от нулевых отметок шкал. Теперь, воспользовавшись часами с секундной стрелкой, сосчитайте, сколько раз в минуту транзисторы переходят из открытого состояния в закрытое. Примерно раз 15 — 20. Таково число электрических колебаний, генерируемых мультивибратором в минуту. Следовательно, период одного колебания равен 3 — 4 с. Продолжая следить за стрелкой миллиамперметра, попытайтесь изобразить эти колебания графически. По горизонтальной оси ординат откладывайте в некотором масштабе отрезки времени нахождения транзистора в открытом и закрытом состояниях, а по вертикальной — соответствующий этим состояниям коллекторный ток. У вас получится примерно такой же график, как тот, что изображен на рис. 2, б.

Значит, можно считать, что мультивибратор генерирует электрические колебания прямоугольной формы. В сигнале мультивибратора, независимо от того, с какого выхода он снимается, можно выделить импульсы тока и паузы между ними. Интервал времени с момента появления одного импульса тока (или напряжения) до момента появления следующего импульса той же полярности принято называть периодом следования импульсов Т, а время между импульсами длительностью паузы Тn — Мультивибраторы, генерирующие импульсы, длительность Тn которых равна паузам между ними, называют симметричными. Следовательно, собранный вами опытный мультивибратор — симметричный. Замените конденсаторы С1 и С2 другими конденсаторами емкостью по 10 — 15 мкФ. Мультивибратор остался симметричным, но частота генерируемых им колебаний увеличилась в 3 — 4 раза — до 60 — 80 в 1 мин или, что то же самое, примерно до частоты 1 Гц. Стрелки измерительных приборов еле успевают следовать за изменениями токов и напряжений в цепях транзисторов. А если конденсаторы С1 и С2 заменить бумажными емкостью по 0,01 — 0,05 мкФ? Как теперь будут вести себя стрелки измерительных приборов? Отклонившись от нулевых отметок шкал, они стоят на месте. Может быть, сорвана генерация? Нет! Просто частота колебаний мультивибратора увеличилась до нескольких сотен герц. Это колебания диапазона звуковой частоты, фиксировать которые приборы постоянного тока уже не могут. Обнаружить их можно с помощью частотомера или головных телефонов, подключенных через конденсатор емкостью 0,01 — 0,05 мкФ к любому из выходов мультивибратора или включив их непосредственно в коллекторную цепь любого из транзисторов вместо нагрузочного резистора. В телефонах услышите звук низкого тона. Каков принцип работы мультивибратора? Вернемся к схеме на рис. 2, а. В момент включения питания транзисторы обоих плеч мультивибратора открываются, так как на их базы через соответствующие им резисторы R2 и R3 подаются отрицательные напряжения смещения. Одновременно начинают заряжаться конденсаторы связи: С1 — через эмиттерный переход транзистора V2 и резистор R1; С2 — через эмиттерный переход транзистора V1 и резистор R4. Эти цепи зарядки конденсаторов, являясь делителями напряжения источника питания, создают на базах транзисторов (относительно эмиттеров) все возрастающие по значению отрицательные напряжения, стремящиеся все больше открыть транзисторы. Открывание транзистора вызывает снижение отрицательного напряжения на его коллекторе, что вызывает снижение отрицательного напряжения на базе другого транзистора, закрывая его. Такой процесс протекает сразу в обоих транзисторах, однако закрывается только один из них, на базе которого более высокое положительное напряжение, например, из — за разницы коэффициентов передачи токов h31э номиналов резисторов и конденсаторов. Второй транзистор остается открытым. Но эти состояния транзисторов неустойчивы, ибо электрические процессы в их цепях продолжаются. Допустим, что через некоторое время после включения питания закрытым оказался транзистор V2, а открытым — транзистор V1. С этого момента конденсатор С1 начинает разряжаться через открытый транзистор V1, сопротивление участка эмиттер — коллектор которого в это время мало, и резистор R2. По мере разрядки конденсатора С1 положительное напряжение на базе закрытого транзистора V2 уменьшается. Как только конденсатор полностью разрядится и напряжение на базе транзистора V2 станет близким нулю, в коллекторной цепи этого, теперь уже открывающегося транзистора появляется ток, который воздействует через конденсатор С2 на базу транзистора V1 и понижает отрицательное напряжение на ней. В результате ток, текущий через транзистор V1, начинает уменьшаться, а через транзистор V2, наоборот, увеличиваться. Это приводит к тому, что транзистор V1 закрывается, а транзистор V2 открывается. Теперь начнет разряжаться конденсатор С2, но через открытый транзистор V2 и резистор R3, что в конечном итоге приводит к открыванию первого и закрыванию второго транзисторов и т.д. Транзисторы все время взаимодействуют, в результате чего мультивибратор генерирует электрические колебания. Частота колебаний мультивибратора зависит как от емкости конденсаторов связи, что вами уже проверено, так и от сопротивления базовых резисторов, в чем вы можете убедиться сейчас же. Попробуйте, например, базовые резисторы R2 и R3 заменить резисторами больших сопротивлений. Частота колебаний мультивибратора уменьшится. И наоборот, если их сопротивления будут меньше, частота колебаний увеличится. Еще один опыт: отключите верхние (по схеме) выводы резисторов R2 и R3 от минусового проводника источника питания, соедините их вместе, а между ними и минусовым проводником включите реостатом переменный резистор сопротивлением 30 — 50 кОм. Поворачивая ось переменного резистора, вы в довольно широких пределах сможете изменять частоту колебаний мультивибраторов. Примерную частоту колебаний симметричного мультивибратора можно подсчитать по такой упрощенной формуле: F = 700/(RC), где f — частота в герцах, R — сопротивления базовых резисторов в килоомах, С — емкости конденсаторов связи в микрофарадах. Пользуясь этой упрощенной формулой, подсчитайте, колебания каких частот генерировал ваш мультивибратор. Вернемся к исходным данным резисторов и конденсаторов опытного мультивибратора (по схеме на рис. 2, а). Конденсатор С2 замените конденсатором емкостью 2 — 3 мкФ, в коллекторную цепь транзистора V2 включите миллиамперметр, следя за его стрелкой, изобразите графически колебания тока, генерируемые мультивибратором. Теперь ток в коллекторной цепи транзистора V2 будет появляться более короткими, чем раньше, импульсами (рис. 2, в). Длительность импульсов Тh будет примерно во столько же раз меньше пауз между импульсами Тh, во сколько уменьшилась емкость конденсатора С2 по сравнению с его прежней емкостью. А теперь тот же (или такой) миллиамперметр включите в коллекторную цепь транзистора V1. Что показывает измерительный прибор? Тоже импульсы тока, но их длительность значительно больше пауз между ними (рис. 2, г). Что же произошло? Уменьшив емкость конденсатора С2, вы нарушили симметрию плеч мультивибратора — он стал несимметричным . Поэтому и колебания, генерируемые им, стали несимметричными : в коллекторной цепи транзистора V1 ток появляется относительно длинными импульсами, в коллекторной цепи транзистора V2 — короткими. С Выхода 1 такого мультивибратора можно снимать короткие, а с Выхода 2 — длинные импульсы напряжения. Временно поменяйте местами конденсаторы С1 и С2. Теперь короткие импульсы напряжения будут на Выходе 1, а длинные — на Выходе 2. Сосчитайте (по часам с секундной стрелкой), сколько электрических импульсов в минуту генерирует такой вариант мультивибратора. Около 80. Увеличьте емкость конденсатора С1, подключив параллельно ему второй электролитический конденсатор емкостью 20 — 30 мкФ. Частота следования импульсов уменьшится. А если, наоборот, емкость этого конденсатора уменьшать? Частота следования импульсов должна увеличиваться. Есть, однако, иной способ регулирования частоты следования импульсов — изменением сопротивления резистора R2: с уменьшением сопротивления этого резистора (но не менее чем до 3 — 5 кОм, иначе транзистор V2 будет все время открыт и автоколебательный процесс нарушится) частота следования импульса должна возрастать, а с увеличением его сопротивления, наоборот, уменьшаться. Проверьте опытным путем — так ли это? Подберите резистор такого номинала, чтобы число импульсов в 1 мин составляло точно 60. Стрелка миллиамперметра будет колебаться с частотой 1 Гц. Мультивибратор в этом случае станет как бы электронным механизмом часов, отсчитывающих секунды.

Ждущий мультивибратор

Такой мультивибратор генерирует импульсы тока (или напряжения) при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника, например от автоколебательного мультивибратора. Чтобы автоколебательный мультивибратор, опыты с которым вы уже проводили в этом уроке (по схеме на рис. 2,а), превратить в мультивибратор ждущий, надо сделать следующее: конденсатор С2 удалить, а вместо него между коллектором транзистора V2 и базой транзистора V1 включить резистор (на рис. 3 — R3) сопротивлением 10 — 15 кОм; между базой транзистора V1 и заземленным проводником включить последовательно соединенные элемент 332 (G1 или другой источник постоянного напряжения) и резистор сопротивлением 4,7 — 5,1 кОм (R5), но так, чтобы с базой соединялся (через R5) положительный полюс элемента; к базовой цепи транзистора V1 поключить конденсатор (на рис. 3 — С2) емкостью 1 — 5 тыс. пФ, второй вывод которого будет выполнять роль контакта входного управляющего сигнала. Исходное состояние транзистора V1 такого мультивибратора — закрытое, транзистора V2 — открытое. Проверьте — так ли это? Напряжение на коллекторе закрытого транзистора должно быть близким к напряжению источника питания, а на коллекторе открытого транзистора — не превышать 0,2 — 0,3 В. Затем в коллекторную цепь транзистора V1 включите миллиамперметр на ток 10 — 15 мА и, наблюдая за его стрелкой, включите между контактом Uвх и заземленным проводником, буквально на мгновение, один — два элемента 332, соединенные последовательно (на схеме GB1) или батарею 3336Л. Только не перепутайте:, отрицательный полюс этого внешнего электрического сигнала должен подключаться к контакту Uвх. При этом стрелка миллиамперметра должна тут же отклониться до значения наибольшего тока коллекторной цепи транзистора, застыть на некоторое время, а затем вернуться в исходное положение, чтобы ожидать следующего сигнала. Повторите этот опыт несколько раз. Миллиамперметр при каждом сигнале будет показывать мгновенно возрастающий до 8 — 10 мА и спустя некоторое время, так же мгновенно убывающий почти до нуля коллекторный ток транзистора V1. Это одиночные импульсы тока, генерируемые мультивибратором. А если батарею GB1 подольше держать подключенной к зажиму Uвх. Произойдет то же, что и в предыдущих опытах, — на выходе мультивибратора появится только один импульс Попробуйте!

И еще один эксперимент: коснитесь вывода базы транзистора V1 каким — либо металлическим предметом, взятым в руку. Возможно, и в этом случае ждущий мультивибратор сработает — от электростатического заряда вашего тела. Повторите такие же опыты, но включив миллиамперметр в коллекторную цепь транзистора V2. При подаче управляющего сигнала коллекторный ток этого транзистора должен резко уменьшиться почти до нуля, а затем так же резко увеличиться до значения тока открытого транзистора. Это тоже импульс тока, но отрицательной полярности. Каков же принцип действия ждущего мультивибратора? В таком мультивибраторе связь между коллектором транзистора V2 и базой транзистора V1 не емкостная, как в автоколебательном, а резистивная — через резистор R3. На базу транзистора V2 через резистор R2 подается открывающее его отрицательное напряжение смещения. Транзистор же V1 надежно закрыт положительным напряжением элемента G1 на его базе. Такое состояние транзисторов весьма устойчиво. В таком состоянии они могут находиться сколько угодно времени. Но вот на базе транзистора V1 появился импульс напряжения отрицательной полярности. С этого момента транзисторы переходят в режим неустойчивого состояния. Под действием входного сигнала транзистор V1 открывается, а изменяющееся при этом напряжение на его коллекторе через конденсатор С1 закрывает транзистор V2. В таком состоянии транзисторы находятся до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1 (через резистор R2 и открытый транзистор V1, сопротивление которого в это время мало). Как только конденсатор разрядится, транзистор V2 тут же откроется, а транзистор V1 закроется. С этого момента мультивибратор вновь оказывается в исходном, устойчивом ждущем режиме. Таким образом, ждущий мультивибратор имеет одно устойчивое и одно неустойчивое состояние . Во время неустойчивого состояния он генерирует один прямоугольный импульс тока (напряжения), длительность которого зависит от емкости конденсатора С1. Чем больше емкость этого конденсатора, тем больше длительность импульса. Так, например, при емкости конденсатора 50 мкФ мультивибратор генерирует импульс тока длительностью около 1,5 с, а с конденсатором емкостью 150 мкФ — раза в три больше. Через дополнительные конденсаторы — положительные импульсы напряжения можно снимать с выхода 1, а отрицательные с выхода 2. Только ли импульсом отрицательного напряжения, поданным на базу транзистора V1, можно вывести мультивибратор из ждущего режима? Нет, не только. Это можно сделать и подачей импульса напряжения положительной полярности, но на базу транзистора V2. Итак, вам остается экспериментально проверить, как влияет емкость конденсатора С1 на длительность импульсов и возможность управления ждущим мультивибратором импульсами положительного напряжения. Как практически можно использовать ждущий мультивибратор? По — разному. Например, для преобразования синусоидального напряжения в импульсы напряжения (или тока) прямоугольной формы такой же частоты, или включения на какое — то время другого прибора путем подачи на вход ждущего мультивибратора кратковременного электрического сигнала. А как еще? Подумайте!

Мультивибратор в генераторах и электронных переключателях

Электронный звонок. Мультивибратор можно применить для квартирного звонка, заменив им обычный электрический. Собрать же его можно по схеме, показанной на (рис. 4). Транзисторы V1 и V2 работают в симметричном мультивибраторе, генерирующем колебания частотой около 1000 Гц, а транзистор V3 — в усилителе мощности этих колебаний. Усиленные колебания преобразуются динамической головкой В1 в звуковые колебания. Если для звонка использовать абонентский громкоговоритель, включив первичную обмотку его переходного трансформатора в коллекторную цепь транзистора V3, в его футляре разместится вся электроника звонка, смонтированная на плате. Там же разместится и батарея питания.

Электронный звонок можно установить в коридоре и соединив его двумя проводами с кнопкой S1. При нажатии кнопки — в динамической головке появится звук. Так как питание на прибор подается только во время вызывных сигналов, двух батарей 3336Л соединенных последовательно или «Крона», хватит на несколько месяцев работы звонка. Желательный тон звука устанавливайте заменой конденсаторов С1 и С2 конденсаторами других емкостей. Мультивибратор, собранный по такой же схеме, может быть использован для изучения и тренировки в приеме на слух телеграфной азбуки — азбуки Морзе. В этом случае надо только кнопку заменить телеграфным ключом.

Электронный переключатель. Этот прибор, схема которого показана на (рис. 5), можно использовать для коммутации двух елочных гирлянд, питающихся от сети переменного тока. Сам же электронный переключатель можно питать от двух батарей 3336Л, соеди — ненных последовательно, или от выпрямителя, который бы давал на выходе постоянное напряжение 9 — 12 В.

Схема переключателя очень схожа со схемой электронного звонка. Но емкости конденсаторов С1 и С2 переключателя во много раз больше емкостей аналогичных конденсаторов звонка. Мультивибратор переключателя, в котором работают транзисторы V1 и V2, генерирует колебания частотой около 0,4 Гц, а нагрузкой его усилителя мощности (транзистор V3) является обмотка электромагнитного реле К1. Реле имеет одну пару контактных пластин, работающих на переключение. Подойдет, например, реле РЭС — 10 (паспорт РС4.524.302) или другое электромагнитное реле, надежно срабатывающее от напряжения 6 — 8 В при токе 20 — 50 мА. При включении питания транзисторы V1 и V2 мультивибратора попеременно открываются и закрываются, генерируя сигналы прямоугольной формы. Когда транзистор V2 открыт, отрицательное питающее напряжение через резистор R4 и этот транзистор подается на базу транзистора V3, вводя его в насыщение. При этом сопротивление участка эмиттер — коллектор транзистора V3 уменьшается до нескольких ом и почти все напряжение источника питания прикладывается к обмотке реле К1 — реле срабатывает и своими контактами подключает к сети одну из гирлянд. Когда транзистор V2 закрыт, цепь питания базы транзистора V3 разорвана, и он также закрыт, через обмотку реле ток не течет. В это время реле отпускает якорь и его контакты, переключаясь, подключают к сети вторую елочную гирлянду. Если вы захочете изменить время переключения гирлянд, то заменяйте конденсаторы С1 и С2 конденсаторами других емкостей. Данные резисторов R2 и R3 оставьте прежними, иначе нарушится режим работы транзисторов по постоянному току. Усилитель мощности, аналогичный усилителю на транзисторе V3, можно включить и в эмиттерную цепь транзистора V1 мультивибратора. В этом случае электромагнитные реле (в том числе — самодельные) могут иметь не переключающие группы контактов, а нормально разомкнутые или нормально замкнутые. Контакты реле одного из плеч мультивибратора будут периодически замыкать и размыкать цепь питания одной гирлянды, а контакты реле другого плеча мультивибратора — цепь питания второй гирлянды. Электронный переключатель можно смонтировать на плате из гетинакса или другого изоляционного материала и вместе с батареей питания поместить в коробку из фанеры. Во время работы переключатель потребляет ток не больше 30 мА, так что энергии двух батарей 3336Л или «Крона» вполне хватит на все новогодние праздники. Аналогичный переключатель можно использовать и для других целей. Например, для иллюминации масок, аттракционов. Представьте себе выпиленную из фанеры и разрисованную фигурку героя сказки «Кот в сапогах». Позади прозрачных глаз находятся лампочки от карманного фонаря, коммутируемые электронным переключателем, а на самой фигурке — кнопка. Стоит нажать кнопку, как кот тут же начнет подмигивать тебе. А разве нельзя использовать переключатель для электрификации некоторых моделей, например модели маяка? В этом случае в коллекторную цепь транзистора усилителя мощности можно вместо электромагнитного реле включить малогабаритную лампочку накаливания, рассчитанную на небольшой ток накала, которая станет имитировать вспышки маяка. Если такой переключатель дополнить тумблером, с помощью которого в коллекторную цепь выходного транзистора можно будет включать поочередно две такие лампочки, то он может стать указателем поворотов вашего велосипеда.

Метроном — это своеобразные часы, позволяющие по звуковым сигналам отсчитывать равные промежутки времени с точностью до долей секунды. Такие приборы используют, например, для выработки чувства такта при обучении музыкальной грамоте, во время первых тренировок по передаче сигналов телеграфной азбукой. Схему одного из таких приборов вы видите на (рис. 6).

Это тоже мультивибратор, но несимметричный. В таком мультивибраторе использованы транзисторы разной структуры: Vl — n — p — n (МП35 — МП38), V2 — p — n — p (МП39 — МП42). Это позволило уменьшить общее число деталей мультивибратора. Принцип же его работы остается таким же — генерация возникает за счет положительной обратной связи между выходом и входом двухкаскадного усилителя 3Ч; связь осуществляется электролитическим конденсатором С1. Нагрузкой мультивибратора служит малогабаритная динамическая головка В1 со звуковой катушкой сопротивлением 4 — 10 Ом, например 0.1ГД — 6, 1ГД — 8 (или телефонный капсюль), создающая при кратковременных импульсах тока звуки, похожие на щелчки. Частоту следования импульсов можно регулировать переменным резистором R1 примерно от 20 до 300 импульсов в минуту. Резистор R2 ограничивает ток базы первого транзистора, когда движок резистора R1 находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, соответствующем наибольшей частоте генерируемых колебаний. Метроном можно питать от одной батареи 3336Л или трех элементов 332, соединенных последовательно. Ток, потребляемый им от батареи, не превышает 10 мА. Переменный резистор R1 должен иметь шкалу, отградуированную по механическому метроному. Пользуясь ею, простым поворотом ручки резистора можно установить нужную частоту звуковых сигналов метронома.

Практическая работа

В качестве практической работы, советую собрать схемки мультивибраторов представленные на рисунках урока, которые помогут осмыслить принцип работы мультивибратора. Далее предлагаю собрать очень интересный и полезный в бытовом хозяйстве «Имитатор электронного соловья «, на основе мультивибраторов, который можно использовать в качестве дверного звонка. Схема очень простая, надежная, работает сразу при отсутствии ошибок в монтаже и использовании исправных радиоэлементов. У меня в качестве дверного звонка используется уже 18 лет., по сей день. Нетрудно догадаться, что собрал я его — когда как и вы, был начинающим радиолюбителем.

  • Припаяйте резисторы и откусите выступающие остатки электродов.

  • Электролитические конденсаторы должны размещаться на плате определенным образом. В правильном размещении вам поможет монтажная схема и рисунок на плате. Электролитические конденсаторы имеют на корпусе маркировку отрицательного электрода, а положительный электрод имеет чуть большую длину. Расположение отрицательного электрода на плате находится в заштрихованной части обозначения конденсатора.

  • Установите конденсаторы на плату и припаяйте их.
  • Размещение транзисторов на плате строго по ключу.
  • Светодиоды также имеют полярность электродов. Смотрите фото. Устанавливаем и припаиваем их. Старайтесь не перегревать эту деталь при пайке. Плюс светодиода LED2 находится ближе к резистору R4 (смотрите видео).



    Светодиодыы установлены на плату мультивибратора
  • Припаяйте согласно полярности проводники питания и подайте напряжение от батарей. При напряжении питания 3 Вольта светодиоды включились вместе. После секундного разочарования, было подано напряжение от трех батарей и светодиоды начали попеременного мигать. Частота мультивибратора зависит от напряжения питания. Так как схема должна была устанавливаться в игрушку с питанием от 3 Вольт пришлось заменить резисторы R1 и R2 на резисторы номиналом 120 кОм, четкое попеременное мигание было достигнуто. Смотрите видео.


  • Мигалка на светодиодах — симметричный мультивибратор

    Применение схемы симметричного мультивибратора весьма широко. Элементы схем мультивибратора найдутся в вычислительной технике, радиоизмерительной и медицинской аппаратуре.

    Набор деталей для сборки мигалки на светодиодах можно приобрести по следующей ссылке http://ali.pub/2bk9qh . Если хотите серьезно попрактиковаться в пайке простых конструкций Мастер рекомендует приобрести комплект из 9 наборов, что здорово сэкономит ваши расходы на пересылку. Вот ссылка для покупки http://ali.pub/2bkb42 . Мастер собрал все наборы и они заработали. Успехов и роста навыков в пайке.

    В этой статье мы приводятся несколько устройств, в основу которых положена одна схема — несимметричного мультивибратора на транзисторах разной проводимости.

    Используя данную схему как бесконтактное устройство» вы можете собрать прибор с мигающим светом электрической лампочки (см. рис. 1) и применить его для различных целей. Например, установить на велосипеде для питания лампочки поворота или в модели маяка, сигнальном фонаре, на авто- или судомодели как мигающий фонарь.

    Нагрузкой несимметричного мультивибратора, собранного на транзисторах Т1, Т2, служит лампочка Л1. Частота повторения импульсов определяется величиной емкости конденсатора С1 и резисторов R1, R2. Резистор R1 ограничивает максимальную частоту вспышек, а резистором R2 можно плавно менять их частоту. Начинать работу надо с максимальной частоты, которой соответствует верхнее по схеме положение движка резистора R2.

    Обратите внимание, устройство питается от батареи 3336Л, которая под нагрузкой дает 3,5 В, а лампочка Л1 применена на напряжение всего 2,5 В. Не перегорит ли она? Нет! Длительность ее свечении очень коротка, и нить не успевает перегреться. Если транзисторы обладают большим коэффициентом усиления, то вместо лампочки 2.5 В x 0.068 А можно применить лампочку 3.5В x 0.16 А. В качестве транзистора Т1 подойдут транзисторы типа МП35-МП38, а Т2 — МП39-МП42.

    Если в эту же схему вместо лампочки вы установите громкоговоритель, то получите другой прибор — электронный метроном. Он применяется при обучении музыке, для отсчета времени в ходе физических экспериментов и при фотопечати.

    Если немного изменить схему — уменьшить емкость конденсатора С1 и ввести резистор R3, то увеличится длительность импульса генератора. Звук усилится (рис. 2).

    Этот прибор может выполнять роль квартирного звонка, звукового сигнала модели или детского педального автомобиля. (В последнем случае напряжение надо увеличить до 9 В.) А может быть использован и для обучения азбуке Морзе. Только тогда вместо кнопки Кн1 надо поставить телеграфный ключ. Тон звука подбирается конденсатором С1 и резистором R2. Чем больше R3, тем громче звук генератора. Однако если его величина будет больше одного килоома, то колебания в генераторе могут и не возникнуть.

    В генераторе применены такие же транзисторы, как и в предыдущей схеме, а в качестве громкоговорителя — наушники или головка с сопротивлением катушки от 5 до 65 Ом.

    Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной проводимости обладает интересным свойством: при работе оба транзистора одновременно или открыты или заперты. Ток, потребляемый запертыми транзисторами, очень мал. Это позволяет создавать экономичные индикаторы изменения неэлектрических величин, например индикаторы влажности. Принципиальная схема такого индикатора приведена на рисунке 3.

    Как видно из схемы, генератор постоянно подключен к источнику питания, но не работает, поскольку оба транзистора заперты. Уменьшает потребляемый ток и резистор R4. К гнездам Г1, Г2 подключен датчик влажности — две тонкие облуженные проволоки длиной по 1,5 см. Они пришиты к материи на расстоянии 3-5 мм друг от друга Сопротивление сухого датчика велико. У влажного оно падает. Транзисторы открываются, генератор начинает работать Чтобы уменьшить, громкость, надо уменьшить напряжение питания или величину резистора R3. Такой индикатор влажности можно применять при уходе за новорожденными детьми.

    Если немного расширить схему, то индикатор влажности одновременно со звуковым сигналом будет подавать световой — начнет зажигаться лампочка Л1. В этом случае, как видно из схемы (рис. 4), в генераторе устанавливаются два несимметричных мультивибратора на транзисторах разной проводимости. Один собран на транзисторах Т1, Т2 и управляется датчиком влажности, подключенным к гнездам Г1, Г2. Нагрузкой этого мультивибратора служит лампа Л1. Напряжение с коллектора Т2 управляет работой второго мультивибратора, собранного на транзисторах Т3, Т4. Он работает как генератор звуковой частоты, и на его выходе включен громкоговоритель Гр1. Если нет необходимости в подаче звукового сигнала, то второй мультивибратор может быть отключен.

    Транзисторы, лампа и громкоговоритель в этом индикаторе влажности применены такие же, как и в предыдущих приборах.

    Интересные приборы можно построить, используя зависимость частоты несимметричного мультивибратора на транзисторах разной проводимости от тока базы транзистора Т1. Например, генератор, имитирующий звук сирены. Такой прибор можно установить на модели «скорой помощи», пожарной машины, спасательного катера.

    Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 5.

    В исходном положении кнопка Кн1 разомкнута. Транзисторы заперты. Генератор не работает. При замыкании кнопки через резистор R4 заряжается конденсатор С2. Транзисторы открываются, и мультивибратор начинает работать. По мере заряда конденсатора С2 растет ток базы транзистора Т1 и увеличивается частота мультивибратора. При размыкании кнопки все повторяется в обратном порядке. Звук сирены имитируется при периодическом замыкании и размыкании кнопки. Скорость нарастания и спада звука подбирается резистором R4 и конденсатором С2. Тон сирены устанавливается резистором R3, а громкость звука — подбором резистора R5. Транзисторы и громкоговоритель выбираются такими же, как и в предыдущих приборах.

    Учитывая, что в данном мультивибраторе применены транзисторы разной проводимости, вы можете использовать его как прибор для проверки транзисторов методом замены. Принципиальная схема такого прибора приведена на рисунке 6. За основу взята схема звукового генератора, но с равным успехом может быть использован генератор световых импульсов.

    Первоначально, замкнув кнопку Кн1, проверьте работоспособность прибора. В зависимости от типа проводимости испытуемый транзистор подключите к гнездам Г1 — Г3 или Г4-Г6. При этом пользуйтесь переключателем П1 или П2. Если при нажатии кнопки в громкоговорителе будет звук, значит, транзистор исправен.

    В качестве переключателей П1 и П2 можно взять тумблеры с двумя контактами на переключение. На рисунке переключатели показаны в положении «Контроль». Питается прибор от батареи 3336Л.

    МУЛЬТИВИБРАТОР

       В этой статье я буду подробно расказывать как сделать мультивибратор, который является первой схемой чуть ли не каждого второго радиолюбителя. Как мы знаем, мультивибратором называют электронные устройства, генерирующие электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной, что и отражено в его названии: «мульти — много», «вибро — колебание». Другими словами, мультивибратор — генератор прямоугольных импульсов релаксационного типа с резистивно — емкостными положительными обратными связями, использующий замкнутый в кольцо положительной обратной связи двухкакасдный усилитель. При работе мультивибратора в режиме автоколебаний вырабатываются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы. Частота генерируемых импульсов определяется параметрами времязадающей цепи, свойствами схемы и режимом ее питания. На частоту автоколебаний оказывает также влияние подключаемая нагрузка. Обычно мультивибратор применяется в качестве генератора импульсов относительно большой длительности, которые затем используются для формирования импульсов необходимой длительности и амплитуды.

    Работа схемы мультивибратора


    Симметричный мультивибратор на транзисторах

       Схематически мультивибратор состоит из двух усилительных каскадов с общим эмиттером, выходное напряжение каждого из которых подается на вход другого. При подсоединении схемы к источнику питания Ек оба транзистора пропускают коллекторные точки — их рабочие точки находятся в активной области, поскольку на базы через резисторы RБ1 и RБ2 подается отрицательное смещение. Однако такое состояние схемы неустойчивое. Из-за наличия в схеме положительной обратной связи выполняется условие ?Ку>1 и двухкаскадный усилитель самовозбуждается. Начинается процесс регенерации — быстрое увеличение тока одного транзистора и уменьшение тока другого транзистора. Пусть в результате любого случайного изменения напряжений на базах или коллекторах несколько увеличится ток IK1 транзистора VT1. При этом увеличится падение напряжения на резисторе RK1 и коллектор транзистора VT1 получит приращение положительного потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе СБ1 не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора VT2, подзапирая его. Коллекторный ток IK2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе транзистора VT2 становится более отрицательным и, передаваясь через конденсатор СБ2 на базу транзистора VT1, еще больше открывает его, увеличивая ток IK1. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор VT1 входит в режим насыщения, а транзистор VT2 — в режим отсечки. Схема переходит в одно из своих временно устойчивых состояний равновесия. При этом открытое состояние транзистора VT1 обеспечивается смещением от источника питания Ек через резистор RБ1, а запертое состояние транзистора VT2 — положительным напряжением на конденсаторе СБ1 (Ucm = UБ2 > 0), который через открытый транзистор VT1 включен в промежуток база — эмиттер транзистора VT2.

       Для сооружения мультивибратора нам из радиокомпонентов понадобятся:

     1. Два транзистора типа КТ315.
     2. Два электролитических конденсатора на 16в, 10-200микрофарад (Чем меньше емкость, тем чаще моргание).
     3. 4 резистора номиналом: 100-500 ом 2 штуки (если вы ставите 100 ом, то схема будет работать даже от 2.5в), 10 ком 2 штуки. Все резисторы мощностью в 0.125 ватт.
     4. Два не ярких светодиода (Любого цвета, кроме белого).

    Электрическая схема мультивибратора:


       Печатная плата формата Lay6 в архиве. Приступим к изготовлению. Сама печатная плата имеет такой вид:

       Припаивываем два транзистора, не перепутайте коллектор и базу на транзисторе — это частая ошибка.


       Паяем конденсаторы 10-200 Микрофарад. Обратите внимание, что конденсаторы на 10 вольт крайне нежелательны для использование в этой схеме, если вы будете подавать питание 12 вольт. Помните, что у электролитических конденсаторов существует полярность!


       Идем дальше. Паяем резисторы номиналом в 100-500 ом (500 ом использовать крайне не желательно, если у вас нету блока питания на 12вольт).


       Мультивибратор почти готов. Остается припаять светодиоды, и входные провода. Фото готового устройства выглядит примерно так:


       И чтобы вам всё стало наглядно понятно, видеоролик работы простого мультивибратора:

       На практике, мультивибраторы применяют в качестве генераторов импульсов, делителей частоты, формирователей импульсов, бесконтактных переключателей и так далее, в электронных игрушках, устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники, в реле времени и задающих устройствах. С вами был [PC]Boil-:D. (материал был приготовлен по запросу Демьян’a)

       Форум по простым радиосхемам

       Форум по обсуждению материала МУЛЬТИВИБРАТОР



    РОБОТ ЕЗДЯЩИЙ ПО ЛИНИИ

    Простая транзисторная схема робота следующего по нарисованной линии. Без микроконтроллеров и дорогих деталей.





    Генераторы стабильного микротока на кремниевых биполярных транзисторах

    РАДИОЛЮБИТЕЛЮ-КОНСТРУКТОРУ

    А. Аристов

    ГЕНЕРАТОРЫ СТАБИЛЬНОГО МИКРОТОКА НА КРЕМНИЕВЫХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

    Генераторы стабильного постоянного тока все чаще при­меняются в радиолюбительских конструкциях. Разра­ботано немало подобных генераторов, но в режиме мик­ротоков (от сотен до долей микроампера) обычно исполь­зуют лишь известный генератор стабильного тока на полевом транзисторе. Его большая популярность объ­ясняется тем, что является двухполюсником и может быть без особых сложностей введен в любую цепь. Одна­ко параметры такого генератора не всегда удовлетво­ряют конструктора и, кроме того, полевые транзисторы стоят намного дороже биполярных.

    Вот почему члены радиокружка клуба юных техни­ков Первоуральского новотрубного завода, которым ру­ководит автор, решили испытать в режиме микротоков некоторые генераторы на кремниевых биполярных мало­мощных транзисторах. Результаты первых опытов были настолько обнадеживающими, что было предпринято специальное исследование, в ходе которого пришлось испытать многие известные устройства на одном или двух транзисторах, а также их варианты. Испытанные генераторы надежно работали при токах до долей мик­роампера и обладали несколько лучшими параметрами по сравнению с генератором на полевом транзисторе. В настоящей статье описываются лишь некоторые из испытанных генераторов.

    Рис. 1. Схема генератора ста­бильного микротока на полевом транзисторе

    Рис. 2. Схема генератора ста­бильного микротока с двупо-лярным источником питания

    Прежде всего были измерены параметры генератора стабильного тока на полевом транзисторе, собранном по схеме на рис. 1. На этой схеме, как и на последую­щих, указаны динамическое выходное сопротивление (Rд), а также минимальное напряжение (UMmH), при ко­тором генератор еще сохраняет работоспособность. Под этим напряжением следует понимать разность между напряжением питания и падением напряжения на на­грузке. Ток через нагрузку (RH) во всех генераторах ра­вен 5 мкА. Динамическое выходное сопротивление опре­делялось как частное от деления изменения (в неболь­ших пределах) напряжения питания на изменение тока нагрузки (в роли нагрузки использовался микроампер­метр М273 с током полного отклонения стрелки 6 мкА).

    Полевой транзистор взят с начальным током стока 0,9 мА, напряжением отсечки 0,8 В и крутизной харак­теристики 1,1 мА/В. Биполярные транзисторы во всех последующих устройствах выбраны со статическим коэффициентом передачи тока, измеренным при фикси­рованном токе коллектора 1 мА, равным 100.

    Рис. 3. Схема гене­ратора стабильно­го микротока с однополярным источником пита­ния

    Рис. 4. Схема про­стого генератора стабильного мик­ротока

    Рис. 5. Схема гене­ратора стабильно­го микротока на эмиттерном повто­рителе

    Среди генераторов стабильного тока (как выясни­лось, и микротока тоже), собранных на биполярных транзисторах, наилучшие параметры оказались у гене­ратора, схема которого приведена на рис. 2. Стабиль­ность его выходного тока (через нагрузку RH) почти целиком зависит от стабильности напряжения питания U1 и может быть достаточно высокой. Небольшое влия­ние температурной нестабильности напряжения на эмит-терном переходе (Uбэ) уменьшается при увеличении указанного напряжения питания. Динамическое выход­ное сопротивление генератора настолько велико, что удалось определить только гарантированную нижнюю границу его, реальное значение может быть в десятки раз больше.

    Двуполярное питание описанного генератора можно создать искусственно (рис. 3) с помощью делителя на­пряжения R1R2. Правда, при этом несколько увеличи­вается напряжение Uмин, приблизительно до значения падения напряжения на резисторе R2. В ряде случаев этот резистор выгодно заменить стабилитроном, напри­мер, при нестабильном напряжении питания.

    Генератор, собранный по схеме на рис. 4, несколько проще, но обладает недостатками. Главный из них — значительная нестабильность выходного тока от темпе­ратуры. При ее увеличении на 1 °С ток через нагрузку возрастает примерно на 2 %. Однако этот недостаток превращается в достоинство, если генератор используют как датчик температуры или элемент термокомпенсации. Кроме того, на практике встречаются случаи, когда на первый план выдвигается требование простоты схемы и приемлема даже такая нестабильность. К недостаткам можно отнести и трудность приобретения резистора R1 с большим сопротивлением.

    Генератором стабильного тока может стать эмиттер-ный повторитель на кремниевом транзисторе (рис. 5), причем транзистор одновременно способен выполнять функции повторителя напряжения, усилителя мощности, инвертора фазы и другие. Ток нагрузки здесь является – суммой двух составляющих: тока через резистор R2 и тока базы транзистора. Первая составляющая стабиль­на благодаря тому, что напряжение на резисторе R2 стабилизировано на уровне примерно 0,6 В подключен­ным параллельно ему эмиттерным переходом кремние­вого транзистора. Нестабильность создает значительно меньшая по значению вторая составляющая, поскольку базовый ток изменяется при изменении напряжения на нагрузке.

    Рис. 6. Схема генератора ста­бильного микротока с термо­компенсацией

    Рис. 7. Схема ждущего мульти­вибратора с генератором ста­бильного микротока

    Измерения температурной нестабильности тока на­грузки показали, что увеличение температуры на 1°С уменьшает ток нагрузки примерно на 0,3 %. Именно такое значение имеет температурная нестабильность на­пряжения на эмиттерном переходе транзистора.

    Генератор стабильного микротока, построенный по схеме рис. 6, отличается от предыдущего тем, что вместо резистора R1 установлен дополнительный генератор стабильного тока на транзисторе VT1. Очевидным след­ствием такой замены является, во-первых, резкое воз­растание выходного динамического сопротивления. Кро­ме того, генератор позволяет добиться высокой темпе­ратурной стабильности тока нагрузки благодаря тому, что нагрев транзистора VT2 приводит к уменьшению этого тока, а нагрев VT1 — к увеличению. Подбором ре­зистора R2 можно добиться почти полной термокомпен­сации тока нагрузки.

    Для иллюстрации возможностей генератора стабиль­ного микротока на основе эмиттерного повторителя слу­жит ждущий мультивибратор (одновибратор), собран­ный по схеме на рис. 7. В нем генератор выполняет роли усилителя, инвертора и элемента зарядки времязадаю-щего конденсатора С2. Благодаря генератору удалось получить заданную длительность выходного импульса (1 мс) при относительно небольшой емкости конденса­тора С2. Длительность импульса прямо пропорциональ­на номиналам деталей R2, С2 и напряжению источника питания.

    Разработан ждущий мультивибратор для того, чтобы удовлетворить потребность нашего радиокружка в эко­номичном импульсном устройстве, не потребляющем энергию в паузах между импульсами, надежном и ста­бильном в работе, чувствительном, простом по схеме, допускающем плавную регулировку (изменением сопротивления резистора R2) длительности выходного им­пульса в широком диапазоне, способном работать на мощную нагрузку или при низком напряжении питания.

    Мощность входного импульса может быть неболь­шой, но достаточной для приоткрывания транзистора VT2 настолько, чтобы приоткрылся транзистор VTL Тогда последует лавинообразный процесс насыщения транзистора VT2, и напряжение на. выходе мультивибра­тора упадет практически до нуля. Конденсатор С2 нач­нет линейно заряжаться, а ток коллектора транзистора VT1 линейно уменьшаться, пока не станет настолько ма­лым, что транзистор VT2 начнет закрываться. В этот момент произойдет лавинообразный процесс закрывания обоих транзисторов, а затем разрядка конденсатора С2 через резисторы Rl, R2, R4. Время восстановления со­ставляет не более половины длительности выходного импульса, передний фронт которого весьма крутой, а задний немного затянут (около 2 мкс).

    Ждущий мультивибратор способен работать, напри­мер, на лампу накаливания, но для этого нужно умень­шить сопротивление резистора R1 пропорционально уменьшению сопротивления нагрузки.

    Научно-популярное издание
    ББК 32.884.19

    В80

    Составитель Б. С. Иванов

    Рецензент — кандидат технических наук В. Т. Поляков

    В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 96/ В80 Сост. Б. С. Иванов. — М. : ДОСААФ, 1987. — 80 с., ил.

    30 к.

    Приведены описания конструкций, принципиальные схемы и мето­дика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающих и квалифицированных радиолюбителей.

    Для широкого круга радиолюбителей.

    2402020000 — 018

    В—————-14 — 87

    072(02) — 87

    © Издательство ДОСААФ СССР, 1987.

    В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ

    Выпуск 96

    Составитель Борис Сергеевич Иванов

    Заведующий редакцией А. В. Куценко

    Редактор М. Е. Орехова

    Художник В. А. Клочков

    Художественный редактор Т. А. Хитроаа

    Технический редактор Е. В. Дмитриева

    Корректор И. С. Судзиловская

    ИБ № 2084 i

    Сдано в набор 27.02.86. Подписано в печать 15.10.86. Г 94070. Формат 84Х108 1/32. Бумага типографская № 3. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. п. л. 4,2. Усл. кр.-отт. 4,51. Уч.-изд. л. 3,94. Тираж 1 200000-экз. Заказ № 6 — 2116. Цена 30 к. Изд. № 2/г — 398.

    Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР. 129110, Москва, Олимпийский просп., 22

    Головное предприятие республиканского производственного объединения «Полиграфкнига», 252057, Киев, ул, Довженко, 3.

    OCR Pirat

    что это такое и как оно работает / Хабр

    Вступление

    Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

    Предыстория

    Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

    Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

    Схема и принцип работы

    Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

    При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

    Плата и компоненты

    Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

    Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

    И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.

    Испытания

    Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

    Архив с полезностями доступен по ссылке.

    Буду рад, если статья была полезной или интересной!

    3.2. Мультивибраторы

    3.2. Мультивибраторы

    Мультивибратор представляет собой релаксационный генератор колебаний почти прямоугольной формы. Он является двухкаскадным усилителем на резисторах с положительной обратной связью, в котором выход каждого каскада соединен со входом другого. Само название «мультивибратор» происходит от двух слов: «мульти» — много и «вибратор» — источник колебаний, поскольку колебания мультивибратора содержат большое число гармоник. Мультивибратор может работать в автоколебательном режиме, режиме синхронизации и ждущем режиме. В автоколебательном режиме мультивибратор работает как генератор с самовозбуждением, в режиме синхронизации на мультивибратор действует извне синхронизирующее напряжение, частота которого определяет частоту импульсов, ну а в ждущем режиме мультивибратор работает как генератор с внешним возбуждением.

    На рисунке 3.2.1 показана наиболее распространенная схема мультивибратора на транзисторах с емкостными коллекторно-базовыми связями, на рисунке 3.2.2 – графики, поясняющие принцип его работы.

    Рисунок 3.2.1 Мультивибратор на транзисторах с емкостными коллекторно — базовыми связями

     

    Мультивибратор состоит из двух усилительных каскадов на резисторов. Выход каждого каскада соединен со входом другого каскада через конденсаторы С1 и С2.

    Мультивибратор, у которого транзисторы идентичны, а параметры симметричных элементов одинаковы, называется симметричным. Обе части периода его колебаний равны и скважность равна 2. Если кто забыл, что такое скважность, напоминаю: скважность — это отношение периода повторения к длительности импульса Q=Tи/tи. Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения. Так вот, если имеются различия в параметрах, то мультивибратор будет несимметричным.

    Мультивибратор в автоколебательном режиме имеет два состояния квазиравновесия, когда один из транзисторов находится в режиме насыщения, другой — в режиме отсечки и наоборот. Эти состояния не устойчивые. Переход схемы из одного состояния в другое происходит лавинообразно из-за глубокой ПОС.

    Рисунок 3.3.2 — Графики, поясняющие работу симметричного мультивибратора

    При включении питания транзистор VT1 открыт и насыщен током, проходящим через резистор R3. Напряжение на его коллекторе минимально. Конденсатор С1 разряжается. Транзистор VT2 закрыт и конденсатор С2 заряжается. Напряжение на конденсатор С1 стремится к нулю, а потенциал на базе транзистора VT2 постепенно становится положительным и VT2 начинает открываться. Напряжение на его коллекторе уменьшается и конденсатор С2 начинает разряжаться, транзистор VT1 закрывается. Далее процесс повторяется до бесконечности.

    Параметры схемы должны быть следующими: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Длительность импульсов определяется по формуле:

    Период импульсов определяется:

    Выходные импульсы снимаются с коллектора одного из транзисторов, причем с какого именно — не важно. Другими словами, в схеме два выхода.

    Улучшение формы выходных импульсов мультивибратора, снимаемых с коллектора транзистора, может быть достигнуто включением разделительных (отключающих) диодов в цепи коллекторов, как показано на рисунке 3.2.3. Через эти диоды параллельно коллекторным нагрузкам подключены дополнительные резистов Rд1 и Rд2.

     

    Рис. 3.2.3 Мультивибратор с улучшенной формой выходных импульсов

    В этой схеме после закрывания одного из транзисторов и понижения потенциала коллектора подключенный к его коллектору диод также закрывается, отключая конденсатора от коллекторной цепи. Заряд конденсатора происходит через дополнительный резистор Rд, а не через резстор в коллекторной цепи, и потенциал коллектора запирающегося транзистора почти скачком становится равным Eк. Максимальная длительность фронтов импульсов в коллекторных цепях определяется в основном частотными свойствами транзисторов.

    Такая схема позволяет получить импульсы почти прямоугольной формы, но её недостатки заключаются в более низкой максимальной скважности и невозможностью плавной регулировки периода колебаний.

    Мультивибратор — это… Что такое Мультивибратор?

    Принципиальная схема «классического» простейшего транзисторного мультивибратора

    Мультивибратор — релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком ван дер Полем, так как в спектре колебаний мультивибратора присутствует множество гармоник — в отличие от генератора синусоидальных колебаний («моновибратора»).

    Мультивибратор был описан Икклзом и Джорданом в 1918 году.

    Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущие синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.

    Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы. В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают синхронизирующие сигналы. Режим синхронизации отличается от автоколебательного тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) колебания удаётся подстроить частоту колебаний мультивибратора под частоту синхронизирующего напряжения или сделать кратной ей (захват частоты) для автоколебательных мультивибраторов.

    Симметричным мультивибратор называют при попарном равенстве сопротивлений резисторов R1 и R4, R2 и R3, ёмкостей конденсаторов C1 и C2, а также параметров транзисторов Q1 и Q2.

    Симметричный мультивибратор генерирует прямоугольные колебания со скважностью 2 «типа меандр», то есть сигнал, в течение периода которого длительность импульса и длительность паузы одинакова.

    Симметричный мультивибратор по «классической» схеме (см. рисунок) широко используется для учебных и демонстрационных целей в качестве простейшего по устройству генератора электрических колебаний. Работу этой схемы легко понять и она очевидна, а также не требует для своей реализации неудобных индуктивностей и трансформаторов.

    Существуют три типа схем мультивибратора в зависимости от режима работы:

    • нестабильный, или автоколебательный: схема самопроизвольно переходит из одного состояния в другое. При этом не обязателен сигнал синхронизации, если не требуется захват частоты;
    • моностабильный: одно из состояний является стабильным, но другое состояния неустойчиво (переходное). Мультивибратор на некоторое время, определяемое параметрами его компонентов переходит в неустойчивое состояние под действием запускающего импульса. Затем возвращается в устойчивое состояния до прихода очередного запускающего импульса. Такие мультивибраторы используются для формирования импульса с фиксированной длительностью, не зависящей от длительности запускающего импульса. Такой тип мультивобраторов иногда, в литературе, называют одновибраторы или ждущие мультивибраторы.
    • бистабильный: схема устойчива в любом состоянии. Схема может быть переключена из одного состояния в другое с помощью внешних импульсов. Такие устройства называют триггерами, название «мультивибратор» не совсем корректно, так как двусмысленно.

    Приведенная схема мультивибратора на двух транзисторах сейчас почти не применяется, так как имеет плохие частотные свойства и не очень крутые фронты, что ограничивает частоту его генерации до единиц МГц. На более высоких частотах оба транзистора запираются и для восстановления работы устройство надо перезапускать, что во многих случаях неприемлемо.

    Принцип действия

    Схема транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми ёмкостными связями.

    Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая благодаря положительной обратной связи между каскадами усиления.

    Состояние 1: Q1 закрыт, Q2 открыт и насыщен, C1 быстро заряжается базовым током Q2 через R1 и Q2, после чего при полностью заряженном C1 (полярность заряда указана на схеме) через R1 не течет ток, напряжение на C1 равно (ток базы Q2)* R2, а на коллекторе Q1 — питанию.

    Напряжение на коллекторе Q2 невелико (падение на насыщенном транзисторе).

    C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), начинает медленно разряжаться через открытый Q2 и R3. Пока он не разрядился, напряжение на базе Q1 = (небольшое напряжение на коллекторе Q2) — (большое напряжение на C2) — то есть отрицательное напряжение, наглухо запирающее транзистор.

    Состояние 2: то же в зеркальном отражении (Q1 открыт и насыщен, Q2 закрыт).

    Переход из состояния в состояние: в состоянии 1 C2 разряжается, отрицательное напряжение на нём уменьшается, а напряжение на базе Q1 — растет. Через довольно длительное время оно достигнет ноля. Разрядившись полностью, С2 начинает заряжаться в обратную сторону, пока напряжение на базе Q1 не достигнет примерно 0,6 В.

    Это приведет к началу открытия Q1, появлению коллекторного тока через R1 и Q1 и падению напряжения на коллекторе Q1 (падение на R1). Так как C1 заряжен и быстро разрядиться не может, это приводит к падению напряжения на базе Q2 и началу закрытия Q2.

    Закрытие Q2 приводит к снижению коллекторного тока и росту напряжения на коллекторе (уменьшение падения на R4). В сочетании с перезаряженным C2 это ещё более повышает напряжение на базе Q1. Эта положительная обратная связь приводит к насыщению Q1 и полному закрытию Q2.

    Такое состояние (состояние 2) поддерживается в течение времени разряда C1 через открытый Q1 и R2.

    Таким образом, постоянная времени одного плеча есть С1 * R2, второго — C2 * R3. Это дает длительность импульсов и пауз.

    Также эти пары подбираются так, чтобы падение напряжения на резисторе в условиях протекания через него тока базы было бы большим, сравнимым с питанием.

    R1 и R4 подбираются на много меньшие, чем R3 и R2, чтобы зарядка конденсаторов через R1 и R4 была быстрее, чем разрядка через R3 и R2. Чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем положе окажутся фронты импульсов. Но отношения R3/R1 и R2/R4 не должны быть больше, чем коэффициенты усиления соответствующих транзисторов, иначе транзисторы не будут открываться полностью.

    Частота мультивибратора

    Длительность одной из двух частей периода равна

    Длительность периода из двух частей равна:

    где

    • T — длительность периода (В этом случае, сумма двух частей периода).

    В особом случае когда

    Выходные формы импульса

    Выходное напряжение имеет форму, приблизительно квадратной формы волны. Считается ниже транзистора Q1. В состоянии 1 , Q2 база-эмиттер в обратном направлении и конденсатор С1 «отцепленный» от земли. Выходное напряжение включенного транзистора Q1 быстро меняется от высокого(пределы: более 1кВ) к низкому(пределы: до 250 В), так как это низко-резистивного выход, то загружается высокий импеданс нагрузки (последовательно соединенных конденсаторов С1 и высокоомных базу резистор R2). Во время состояния 2 , Q2 база-эмиттер в прямом смещением и конденсатор С1 «подключили» к земле. Выходное напряжение выключенного транзистора Q1 изменяется экспоненциально от низкого до высокого, так как это относительно высокий резистивный выход, то загружается низкий импеданс нагрузки (емкость C1). Это для выходного напряжения R 1 C 1 интегрирующей цепи. Чтобы приблизиться к необходимой площади сигнала,нужно, чтобы ток коллектора резисторов был ниже сопротивления. База резисторов должна быть достаточно низкой, чтобы насытить транзисторы в конце восстановления (R B <β.R C ).

    Начальное питание

    Однако, если схема временного хранения и с высокой базы, длиннее, чем требуется для полной зарядки конденсаторов, то схема будет оставаться в стабильном состоянии, как с базы на 0,6 В, и коллекторы на 0 В, и оба конденсатора разряжаются до -0,6 В. Это может произойти при запуске без внешнего вмешательства, если R и С и очень мало.

    Защитные компоненты

    Хотя это и не основополагающее значение для работы схемы, диоды соединенные последовательно с базой или эмиттером транзисторов необходимы, чтобы предотвратить переход база-эмиттер, их гонят в обратном направлении пробоя, когда напряжение питания превышает V EB напряжение пробоя, как правило, около 5 -10 вольт для кремниевых транзисторов общего назначения.

    Мультивибратор на операционном усилителе

    Конденсатор С и резисторы R1, R2 образуют интегрирующую RC-цепь: при заряде конденсатора открыт диод V1, ток проходит через R1, при разряде — открыт V2, ток идет через R2. Источником напряжения E является входная цепь ОУ. Компаратор выполнен на ОУ с положительной обратной связью через цепь R3R4. При переключении компаратора на его выходе происходит коммутация цепей заряда и разряда конденсатора C, т.е. ОУ выполняет сразу несколько функций: источника напряжений разряда и заряда конденсатора, компаратора и ключа.

    Мультивибратор на операционном усилителе

    Ждущие мультивибраторы

    Моностабильный (одностабильный) мультивибратор

    Рис.2. Одностабильный мультивибратор.

    Разновидность ждущего мультивибратора, имеющего одно стабильное состояние и одно неустойчивое. При поступлении переключающего импульса одностабильный мультивибратор переключается в неустойчивое состояние на период времени (для схемы на рис. 2), а затем возвращается в устойчивое состояние. Иногда также называется одновибратором.

    Одновибраторы применяются для преобразования формы импульсов в расширителях импульсов[1][2]

    Бистабильный мультивибратор

    Рис.3. Бистабильный мультивибратор (триггер)

    Бистабильный мультивибратор — разновидность ждущего мультивибратора, который имеет два стабильных состояния, характеризующихся разными уровнями напряжения на выходе. Как правило, переключаются эти состояния сигналами, поданными на разные входы, как показано на рис. 3. В этом случае бистабильный мультивибратор представляет собой триггер RS-типа. В некоторых схемах для переключения используется один вход, на который подаются импульсы различной либо одной полярности.

    Бистабильный мультивибратор кроме выполнения функции триггера применяется также для построения генераторов, синхронизированных с внешним сигналом. Такой тип бистабильных мультивибраторов характеризуется минимальным временем пребывания в каждом из состояний или минимальным периодом колебаний. Изменение состояния мультивибратора возможно только по прошествии определенного времени с момента последнего переключения и происходит в момент поступления синхронизирующего сигнала.

    На рис. 4 показан пример синхронизированного генератора, выполненного с использованием синхронного D-триггера. Переключение мультивибратора происходит при положительном перепаде напряжения на входе (по фронту импульса). Рис. 4. Бистабильный мультивибратор в роли синхронизированного генератора

    См. также

    Примечания

    Ссылки

    (PDF) Простой двухтранзисторный генератор хаоса на основе генератора фазового сдвига резистор-конденсатор

    Простой двухтранзисторный генератор хаоса на основе резистора-конденсатора

    Генератор фазового сдвига

    Ларс Кеунинкс, Гай Ван дер Санде и Ян Данкаерт

    Группа прикладной физики (APHY), Брюссельский университет Врие,

    Pleinlaan 2, 1050 Elsene, Бельгия

    Электронная почта: [email protected], [email protected] быть, [email protected]

    Аннотация. Мы добавили небольшую подсхему к стандартному однотранзисторному самосмещающемуся резистору-конденсатору (RC)

    , чтобы вызвать хаотические колебания в четырех измерениях

    . Конечная схема, которую мы разработали, использует только два транзистора

    , без катушек индуктивности и питается от единственного напряжения питания. Таким образом, это привлекательный и недорогой источник хаотических колебаний

    для многих приложений.Мы

    показываем, что качественное поведение схемы ограничено с помощью упрощенной кусочно-линейной модели транзистора.

    Наш анализ этой модели показывает, что хаос проистекает из

    гистерезисных скачков между неустойчивыми состояниями равновесия, вокруг которых существуют

    растущих колебаний.

    1. Введение

    Многие хорошо известные схемы генераторов были модифицированы

    для создания хаоса с тех пор, как первая автономная хаотическая схема

    cuit была разработана Чуа [1].Часто хаос

    индуцируется добавлением дополнительного элемента накопления энергии, такого как

    в правильном месте схемы, тем самым добавляя размерность

    к преимущественно двумерному генератору предельного цикла.

    В некоторых схемах, например осцилляторе Коллпитса [2], хаотический режим

    уже присутствует для определенных значений компонентов

    ,

    В ссылке [3] Элвакил и Кеннеди предполагают, что

    каждый автономный хаотический осциллятор Содержит основной синусоидальный или релаксационный осциллятор sinu-

    , способный показывать простой предельный цикл.Таким образом, соответственно, можно получить хаотический осциллятор

    из любого синусоидального или релаксационного осциллятора, добавив

    элемента накопления энергии в нужном месте схемы. Основываясь на этой гипотезе, мы решили модифицировать известный синусоидальный однотранзисторный RC-фазовый генератор

    с синусоидальным транзистором

    , как описано в ссылке. [4] так, что он производит хаотические сигналы.

    Наш выбор был мотивирован простотой осциллятора

    tor, поскольку он является одним из первых осцилляторов, с которым знакомы студенты электротехники.С практической точки зрения, генераторы, использующие только активные компоненты

    плюс резисторы и конденсаторы, предпочтительнее, чем генераторы, использующие также катушки индуктивности

    , причем последнее сложнее интегрировать. Кроме того, частотный диапазон безиндукторного генератора

    можно масштабировать, изменяя номиналы конденсаторов.

    Генератор фазового сдвига использовался ранее в качестве основы

    для хаотического генератора, например, в исх.[5] где модель усилителя

    представляет собой кусочно-непрерывную функцию, построенную

    с использованием операционного усилителя и диодов. Напротив, мы добавляем небольшую однотранзисторную подсхему

    , которая напрямую взаимодействует с RC-цепочкой, создавая таким образом, как мы покажем далее

    , дополнительную нестабильную фиксированную точку, вокруг которой возникают колебания. существовать. Привлекательность полученной схемы

    заключается в ее простоте и небольшом количестве деталей.Никаких специализированных компонентов, таких как специальные умножители, не требуется. Ни

    , ни

    значения компонентов и напряжение питания не являются критичными.

    В следующих разделах представлена ​​схема и обсуждаются экспериментальные

    результаты. Введем упрощенную кусочно-линейную модель схемы

    . Частичный анализ

    этой упрощенной модели намекает, что хаос проистекает из новой бистабильности

    , которая вводится дополнительной схемой.

    , который присутствует в цепи.

    2. Схема и результаты экспериментов

    На рисунке 1 показана схема, которую мы разработали, которая состоит из стандартного RC-генератора с однополярным питанием

    и подсхемы — внутри пунктирной линии — взаимодействующей ди-

    непосредственно с RC-лестницей. Поскольку существует путь постоянного тока

    от коллектора к базе Q1, схема является самосмещающейся.

    Используются следующие значения компонентов: R = 10 кОм,

    R1 = 5 кОм, R2 = 15 кОм, R3 = 30 кОм, C = 1 нФ,

    C2 = 360 пФ.Транзисторы Q1 и Q2 относятся к типу

    BC547C, хотя это не критично. И первый резистор

    RC-лестницы, и коллекторный резистор Q1 были выбраны равными 1 / 2R. Подсхема, состоящая из Q2, R2,

    ,

    R3, R4 и C2, отвечает за хаотическое поведение. Как будет показано далее

    , компоненты в прямоугольнике

    добавляют новые равновесия. В обоих состояниях равновесия Q1 смещен как активный усилитель, обеспечивающий колебания.Понятно, что при низком значении

    R4 или низком напряжении V транзистор Q2 не будет проводить, и схема

    сводится к немодифицированному генератору фазового сдвига. Базовая частота колебаний

    в хаотическом режиме работы для

    R4 = 44 кОм, Vp = 5 В составляет примерно 44 кГц. Pacitors ca-

    можно масштабировать для достижения других частот. График времени

    vCE1, рисунок 2, показывает, что динамика состоит из

    нарастающих колебаний между скачками между двумя состояниями

    высокого и низкого среднего напряжения коллектора Q1.Обратите внимание на

    , что коллектор Q2 показывает почти бинарное распределение

    в этом режиме. На рисунке 3 показано изображение осциллографа

    проекции аттрактора vCE1vs. vC E2 для R4 = 44 кОм и

    Vp = 5 В, откуда бистабильные колебания около двух

    GM328 Тестер транзисторов Диодный колпачок ESR Вольт Freq Meter Генератор сигналов PWM DIY C: Amazon.com: Industrial & Scientific

    Этот товар представляет собой наборы для самостоятельной сборки, необходимо припаять его самостоятельно.
    Руководство на английском языке, пожалуйста, свяжитесь с нами, отправьте на свой адрес электронной почты, спасибо.С блоком IC

    Блок дисплея, использующий цветной дисплей 160×128 пикселей, полноэкранные символы 8×20, глубина цвета 16 бит, символы графических элементов дисплея
    Управление поворотным переключателем, измерение клавиш, автоматическое выключение

    Используйте многослойную батарею 9 В, может также используйте адаптер питания (DC 6,8-12 В), весь ток около 30 мА, после примерно 20 нА ток отключения

    Автоматически обнаруживает транзисторы NPN и PNP, полевые транзисторы, диоды, двойной диод, тиристор, SCR, автоматическая идентификация контактов транзистора

    Проверить коэффициент усиления тока общего эмиттера NPN- и PNP-транзисторов, пороговое напряжение база — эмиттер, отключение коллектора — ток утечки эмиттера Встроенные защитные диоды на полевых транзисторах

    Тестовый полевой транзистор затвор — пороговое напряжение истока включено, сток — сопротивление включено, Емкость затвор-исток
    Максимум два измерительных резистора, поэтому можно измерить регулируемый резистор длиной три фута, если регулируемый резистор перенесен на конец, может быть только измеренное значение сопротивления

    Максимальное разрешение измерения сопротивления 0.01 Ом. Может быть измерено до 50 МОм

    Диапазон измерения конденсатора от 25 пФ до 100 мФ, разрешение 1 пФ

    Конденсатор емкостью более 90 нФ при измерении его эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), эквивалентное последовательное сопротивление с самым высоким разрешением 0,01 Ом

    Более 5000 пФ конденсатор также показал скорость снижения после зарядного напряжения значение конденсатора может отражать добротность (значение Q)

    Измерение максимум двух диодов sh

    Synth DIY: генератор белого шума (часть 1 из 2)

    ЧТО ТАКОЕ БЕЛЫЙ ШУМ?

    Все мы слышали белый шум в синтезаторных патчах — он звучит как ветер, добавляет дыхание пэду, дребезжание — малому.Это также полезный источник случайности для модуляции либо напрямую, либо через схему выборки и хранения.

    Технически «белый» шум включает все частоты при всех амплитудах. Несмотря на то, что это звучит сложно, мы можем очень просто создать белый шум. Это происходит естественным образом в транзисторах, и все, что нам нужно сделать, это усилить его.

    Когда у нас есть белый шум, мы можем его отфильтровать. Разные цвета представляют разную частотную составляющую. Многие синтезаторы воспроизводят только белый шум, но некоторые также предлагают розовый, при котором высокие частоты скатываются.Иногда вы видите шум, помеченный как синий, красный или коричневый.

    МЕТОД

    Я решил сделать эту схему только на дискретных компонентах — никаких микросхем! Вместо этого вы можете использовать операционные усилители для каскадов усилителя, но транзисторная схема компактна и работает от одного источника, в данном случае 9 вольт. Батареи более чем достаточно.

    БАЗОВЫЙ БЕЛЫЙ ГЕНЕРАТОР ШУМА

    Обратите внимание: нумерация R и C на этой схеме случайно начинается с 2, а не с 1.Это не влияет на размещение, значения или работу. Эти идентификационные маркеры исправлены на полной схеме в Части 2.
    Также обратите внимание, что расположение контактов для Q1 будет варьироваться в зависимости от вашего выбора транзистора.

    Базовая схема генератора белого шума на дискретных транзисторах

    КАК ЭТО РАБОТАЕТ

    Сам шум исходит от первого транзистора Q1. В большинстве схем напряжение на базе NPN будет выше, чем на эмиттере, позволяя току течь между коллектором и эмиттером (здесь, если вам нужны основы транзисторов, в Интернете нет недостатка в инструкциях).Однако в целях снижения шума мы обратим это — мы держим эмиттер выше, чем база. Коллектор также оставляем неподключенным. Если приложенного обратного напряжения достаточно, он производит шум, который мы можем усилить и использовать.

    Здесь я использую BC182L. Этот компонент потребует от вас некоторого эксперимента. Каждый транзистор имеет разное напряжение пробоя (то есть обратное напряжение база-эмиттер, вызывающее шум), и каждый транзистор дает разное качество шума. У меня были хорошие результаты с BC182L, но я рекомендую попробовать любые устройства NPN, которые у вас есть под рукой.Если у вас есть осциллограф, тестирования каждого транзистора вместе с резистором R2 (здесь я использую резистор 1 МОм) достаточно, чтобы сравнить несколько примеров. Выбранный мной BC182L с 1M на 9V давал уровни шума до 100 мВ от пика до пика. Выход измерялся на эмиттере.

    На следующем изображении показан образец моего осциллографа Rigol 1054z. Горизонтальное деление составляет 1 мс, вертикальное деление — 20 мВ. Яркая полоса — это моментальный снимок, темная полоса позади нее — сигнал, сглаженный во времени.Вы можете видеть, что сигнал составляет около 100 мВ от самой высокой до самой низкой точки. Это в значительной степени лучший результат, который я получил от любого из моих транзисторов.

    Осциллограф, отображающий шум пробоя транзистора BC182L

    Я также пробовал несколько других кремниевых NPN-транзисторов — ничего особенного, просто то, что у меня было под рукой. Чтобы получить что-то в районе 100 мВ p-p, мне пришлось изменить номинал резистора для каждого из них. Вот краткий список моих результатов:

    BC107 — 200 тыс.

    BC108 — 640 тыс.

    BC182L — 1M

    BC547 — 150 тыс.

    BC549C — 270 тыс.

    Эти значения являются ориентировочными.Вы должны отрегулировать вверх или вниз по мере необходимости — меньшее значение, чтобы получить более высокий выход. Что-то между 100k и 1M должно дать вам полезный шум от широкого диапазона транзисторов, поэтому не беспокойтесь, если то, что у вас есть, не указано здесь.

    СНИЖЕНИЕ ШУМА

    Остальная часть цепи вокруг второго транзистора Q2 представляет собой усилитель. Я не буду описывать здесь, как это работает (не стесняйтесь исследовать усилители с обычным эмиттером), но с этими частями выходной сигнал был около 2V p-p. Этого должно быть достаточно для проверки звука, если у вас нет прицела.Вы можете заменить здесь ступень операционного усилителя, о чем я не буду подробно рассказывать. Считайте это домашним заданием;).

    Обратите внимание на конденсатор 10 пФ. Это несущественно. Фактически, шум имеет более высокий размах без него (см. Изображения ниже), но он будет звучать иначе. Этот конденсатор небольшой емкости снижает резкие верхние частоты, делая основной «белый шум» более плавным. Отрегулируйте или опустите на свой вкус.

    Я рекомендую создать прототип этой схемы, подключенной к чему-то, что вы можете слушать, а также видеть сигнал на экране.Значения компонентов не высечены из камня, и стоит поэкспериментировать.

    Белый Коэффициент шума с конденсатором 10 пФ и без него в обратной связи транзисторного буферного каскада

    Наконец, на этом этапе мы можем добавить конденсатор на выходе. Это отключит выход от любого смещения постоянного тока, когда мы подключим его к чему-то другому. Вы можете увидеть эффект смещения постоянного тока на следующем изображении. Учтите, что мы используем односторонний источник питания 9 В постоянного тока. Шум должен возникать между двумя положительными напряжениями.Аудиосигналы должны быть сосредоточены вокруг 0В. Любая разница между 0 В и центром аудиосигнала является смещением постоянного тока, и это может вызвать различные проблемы, такие как искажение или даже повреждение динамика. Смещение постоянного тока на изображении ниже составляет около 4,5 В (пунктирная горизонтальная линия в центре сетки — 0 В, основные деления — 2 В).

    Выход белого шума из буфера первого каскада, показывающий смещение постоянного тока

    На следующем изображении показан тот же шумовой сигнал, снятый после конденсатора, но измеренный как сигнал переменного тока для устранения смещения.Посмотрите, как он биполярен вокруг центральной точки.

    Выход белого шума из буфера первого каскада без смещения постоянного тока

    Этого достаточно для автономного источника белого шума, и если вы правильно выберете компоненты, выходного сигнала должно хватить для звука. Возможно, вы захотите получить больше, если будете использовать его с модульным модулем Eurorack или аналогичным. Уровни модульного синтезатора составляют около 10 В размах, и мы не сможем достичь этого уровня с питанием 9 В. Не стесняйтесь экспериментировать с источником питания 12 В. Если вы хотите получить более существенный выход, вы можете использовать биполярный источник питания и каскад усиления операционного усилителя вместо второго транзистора.В качестве альтернативы, мы все равно добавим выходной каскад позже.

    ЧАСТЬ ВТОРАЯ СЛЕДУЮЩАЯ — ДОБАВЛЕНИЕ ФИЛЬТРА И ВЫХОДНОГО БУФЕРА

    *

    Нравится:

    Нравится Загрузка …

    Связанные

    Руководство пользователя системы проектирования электрических СБИС

    Заливка (MoCMOS) … Ячейки заполнения используются для соответствия нормам плотности металла в современных производственных процессах. путем заполнения пространств определенными металлическими слоями. Ячейки заполнения также созданы для улучшения распределения мощности чипа и предотвращения падение напряжения при установке колпачковых транзисторов.Electric имеет средство покрытия для оценки количества заправки. (см. Раздел 9-2-4). Эта команда генерирует ячейки заливки.

    В отличие от других генераторов заполнения, генератор заполнения Electric создает ячейки. содержащие силовые и заземляющие сети указанных слоев, обычно начиная с Металла-2. Эти ячейки также можно объединить в ячейки плитки, чтобы покрыть большие площади. Когда Металл-1 заполнен, генератор закроет область с крышками транзисторов, Функциональность заключается в предотвращении падений напряжения в электросети.

    В диалоговом окне «Заливка» есть две вкладки: «План этажа» и «Мозаика».В разделе «План этажа» указывается, что находится внутри одной ячейки заполнения. В разделе «Мозаика» указывается, как располагаются эти ячейки.

    Раздел «План этажа» предлагает две техники заливки: Заливка по шаблону и Fill Cell (пока недоступно). Заливка шаблона создает ячейки заливки заданной ширины и высоты. Значения по умолчанию отражают правила минимального интервала, установленные технологией. Раздел «Зарезервированное пространство» позволяет указать, какие слои металла будут в ячейках заливки.Эти металлические слои чередуются горизонтально и вертикально («Ориентация ровного слоя» контролирует, какой слой сначала проходит по горизонтали).

    В ячейке заполнения будет четыре металлических провода, идущих в каждом направлении: два внешних — Земля, а два внутренних — Питание. Расстояние между двумя внутренними элементами указано в разделе «Vdd Space», расположенном ниже. к выбранному металлическому слою. Расстояние между заземляющими проводами и краем составляет половину «пространства заземления». ценить. Расстояние между проводами питания и заземления является минимальным правилом проектирования. расстояние для этого слоя металла.Затем ширина проводов регулируется, чтобы заполнить оставшееся пространство в ячейке.
    Раздел Tiling позволяет запрашивать создание массивов ячеек заливки. Отметьте желаемые размеры, и они будут созданы. Каждая сгенерированная ячейка массива будет содержать массив заданного размера, и он будет иметь внутреннюю проводку.
    Генератор заливки на основе стежков Подобно предыдущему генератору заливки, эта заливка на основе стежков также создает ячейки или плитки для соответствия условиям плотности металла, но это более общий инструмент для распределения сигналов.В отличие от предыдущего инструмента, он позволяет создавать ячейки заливки, управляющие любым сигналом, не только мощность и земля. Заливка берет набор металлических дуг, хранящихся в ячейках, и сшивает их вместе на основе названий экспорта. Все металлические дуги могут быть расположены в одной ячейке или распределены в разных ячейках. Если дуги находятся в разных ячейках, инструмент сведет все ячейки в одну со всеми сигналами. Сети сопоставляются по имени до первого символа «_». Например, дуги в сетях « Vdd_1 » и « Vdd_2 » будут сшиты вместе.Инструмент также позволяет сшивать экземпляры ячеек, не сглаживая их; он будет использовать экспорт ячеек вместо этого для процесса сшивания. Это типичный случай для ячеек, содержащих транзисторы с конденсаторами.

    Инструмент можно запустить двумя способами: (1) используя ячейку документации, содержащую инструкции по заполнению. и выдача генератора заливки на основе стежков из команды doc input и (2) открыв все соответствующие ячейки в разных окнах и используя Генератор заливки на основе стежков из открытой команды Windows .

    При использовании ячейки документации для управления заполнением одновременно могут быть созданы различные комбинации ячеек заливки. Он также имеет то преимущество, что его легко повторно запустить, когда необходимо повторить операцию заполнения. Каждая строка в ячейке документации соответствует синтаксису, приведенному ниже:

    fillCellName (): cell1 (
    @exports = {layerName1, layerName2}

    Где вариант (ы) может быть «W» и / или последовательность размеров заголовка (например,грамм. 2х2, 4х4, 3х4). Опция «W» позволяет вставлять экспорт в середину самых нижних металлических дуг и различные размеры плитки могут быть размещены в зависимости от площади покрытия.

    По умолчанию все входные ячейки сглаживаются, если опция не имеет значения «I». В этом случае будет создана входная ячейка вместо сглаживания в ячейке заполнения.

    Строка @exports указывает, что экспорт в сгенерированных ячейках должен использовать только указанные слои. Если эта директива отсутствует, экспорт выполняется на двух верхних уровнях.

    Вот пример:
    fillAB: fillA fillB
    fillC (W): колпачок (I) fillA fillB металлы45
    fillD (2x4, 2x2): fillB металлы45 металл6

    В приведенном выше примере первая строка берет ячейки «fillA» и «fillB» и сшивает металлические стержни. в «fillAB». Обратите внимание, что полосы «signalB» не были сшиты, потому что полоса металла 2 не перекрывается на 100% с металлический 3 бар. Вторая строка генерирует заполните ячейку fillCW экземпляром cap и металлическими дугами из остальных ячеек ввода.Третья строка генерирует ячейки «fillD», «fillD2x4» и «fillD2x2», где «fillD2x4» и «fillD2x2» являются Массивы 2×4 и 2×2 «fillD», которые содержат все дуги, определенные во входных ячейках «fillB», «Metallic45» и «metal6».
  • Создание макетов ворот (MoCMOS) Создает макет для схемных ячеек в библиотеках Purple и Red (см. Раздел 9-9). Чтобы использовать эту команду, вы должны иметь схему в текущем окне. Затем команда иерархически сканирует схему в поисках экземпляров Фиолетовые и красные ячейки библиотеки.Когда он находит такие экземпляры, он генерирует для них макет и размещает макет в библиотеке под названием «autoGenLibMOCMOS». Если ячейка уже существует, она не регенерируется.

    Генератор компоновки ворот распознает эти ворота из библиотек Purple и Red:

    INV mullerC_sy nand2HTen nms2K
    inv2i NAND2 nand3 nms2_sy
    inv2iKn nand2HLT_sy nand3LT nms3_sy3
    inv2iKp nand2LT nand3LT_sy3 nor2
    invCLK nand2LT_sy nand3LTen nor2kresetV
    invCTLn nand2PH nand3MLT pms1
    invHT nand2_sy nand3en pms1K
    invK nand2en nms1 pms2
    invLT nand2k nms1K pms2_sy
    903 903 903
  • Ячейка на многопальцевом транзисторе… Эта команда создает ячейку с многопальцевым транзистором (несколько транзисторов, соединенных контактами).
    Вы можете указать тип используемого транзистора и контакта, а также количество контактов (транзисторов). и размер транзистора. Другие дополнительные факторы включают шаг (дополнительное расстояние вокруг контактов), количество разрезов в контактах (отменяет значение по умолчанию) и дополнительная длина поликремния (вентили). В диалоговом окне слева появляется ячейка справа.


  • Острое угловое заполнение
    Эта команда заполняет углы, где дуги образуют острые углы. Заливка имеет изгиб посередине, и каждая часть изгиба представляет собой минимальную ширину дуги.

  • Функциональный генератор — MMI Modular

    Это устройство было создано для моего практического урока схемотехники в Case Western. Особая благодарность моему партнеру по лаборатории JC за помощь со всеми этими проектами.

    Технические характеристики


    • Общие характеристики
      • Шины питания +/- 15 В
      • Два диапазона частот: 10–100 Гц и 0,1–1 кГц
      • Функция развертки частоты (10 Гц)
      • Вход затвора: выход генератора 0 В с низким логическим входом
      • Использование полевых МОП-транзисторов не допускается. влияние смещения
      • Время нарастания / спада прямоугольной волны <100 мкс при нагрузочной емкости 10 нФ
      • Синусоидальная волна THD <2%
      • Возможность подачи и понижения 50 мА
    • Генерация импульсов
      • Пиковая амплитуда от 0 до 12 В
      • Возможность подачи и понижения 200 мА
      • Время нарастания и спада <100 нс
      • Регулировка рабочего цикла ~ от 0 до 100%

    Блок-схема

    Дизайн


    Сердечник осциллятора

    Развертка частоты и отсутствие требований MOSFET ограничивали наш выбор генераторов, поскольку мы не могли регулировать постоянную времени RC-генератора с помощью внешнего сигнала.Это означало, что нам пришлось использовать какой-то тип генератора, управляемого напряжением. Многие онлайн-версии используют полевой МОП-транзистор для первого квартала. Учитывая ограничение, наложенное заданием, мы решили сделать все возможное с помощью BJT, и это сработало.

    Различные частотные диапазоны были реализованы с помощью переключателя с фиксацией для увеличения емкости обратной связи с 4,7 нФ до 51,7 нФ. Навигация в этих частотных диапазонах осуществляется с помощью внешнего напряжения. В «ручном» режиме мы использовали обычный потенциометр, который был ограничен двумя резисторами, чтобы предотвратить выход пользователя за пределы определенных частотных диапазонов, поскольку это могло бы вызвать искажение на выходе синусоидальной волны.Мы использовали другой переключатель с защелкой, чтобы выбрать между ручной настройкой частоты и сигналом развертки частоты 10 Гц, который генерировался тем же генератором на другой части платы.

    Анализ работы осциллятора приведен ниже.

    Генерация волн


    Полная схема каскадов генератора и генерации волны

    Поскольку наш основной генератор генерировал как треугольную, так и прямоугольную волну, единственными двумя формами, которые нам нужно было сгенерировать, были синусоидальная волна и ШИМ переменной ширины.Мы обнаружили, что скорость нарастания нарастания наших операционных усилителей достаточна для удовлетворения ограничения по времени нарастания 100 мкс, налагаемого на выходной сигнал прямоугольной формы. Чтобы избежать потенциальной нестабильности частоты из-за нагрузки, мы буферизовали треугольную волну и усилили ее в два раза, доведя ее общий размах с 10 до 20 В размах, что дало нам пространство для достижения выходных характеристик 15 В (размах) без необходимости усиления. позже в устройстве и потенциально вносит дополнительный шум.

    Создание ШИМ, используемого для управления импульсным выходом, было довольно простым.Смещая и усиливая треугольную волну так, чтобы она была униполярной и всегда находилась между 0 и 15 В, мы смогли использовать базовый компаратор с открытым коллектором с регулируемой точкой запуска для создания прямоугольной волны с регулируемым рабочим циклом. Этот раздел схемы показывает «управление отключением звука», которое мы использовали для выполнения функции «затвора» устройства, но этот аспект будет подробно объяснен позже. Резистор положительной обратной связи 100 кОм обеспечивает достаточный гистерезис, чтобы предотвратить случайное переключение из-за шума в линии питания или входящего сигнала.

    Используемый здесь формирователь синусоидальной волны немного более строгий, чем должен был быть. Я обнаружил эту реализацию несколько лет назад, когда исследовал формирование волны для музыкальных синтезаторов, и решил, что хочу попробовать ее в лаборатории. Подробности о его работе можно найти в этой статье в открытых музыкальных лабораториях. По сути, формирователь синусоидальной волны с вырождением эмиттера использует характеристики включения самих BJT для округления вершин входящей треугольной волны. Хотя более профессиональные и продуманные реализации этой конструкции достигли значений THD значительно ниже 1%, самое близкое, что мы смогли получить, было около 2.3%. Это могло быть улучшено за счет лучшего выбора компонентов и замены цепи смещения источником постоянного тока вместо резистивных элементов.

    Выбор волны и выходной каскад


    К макетным платам, используемым в лаборатории, был прикреплен поворотный переключатель 2P5T, который нам было поручено использовать для выбора выходной волны. Сам переключатель был довольно прочным, поэтому у нас не было проблем с пропусканием нескольких сотен миллиампер через контакты. Чтобы добиться правильной последовательности волн, мы попросили один полюс переключателя пропускать три основные формы волны через выходной каскад, а затем связать выходной каскад с землей, когда использовался генератор импульсов, чтобы узел «Wave Out» не был осталось плавать.Второй полюс переключателя использовался как самый последний барьер перед выходом, чтобы определить, присутствует ли генератор волн или генератор импульсов на выходе устройства.

    Выходной каскад для генератора волн относительно прост. Чтобы управление амплитудой не влияло на смещение сигнала, мы сначала пропустили сигнал через резистивный делитель, а затем добавили инвертирующий суммирующий усилитель, который добавлял желаемое смещение к сигналу. После определения амплитуды и смещения мы пропустили сигнал через нашу схему «отключения звука», после чего нам пришлось снова усилить его (к сожалению).Чтобы удовлетворить спецификации выходного тока, мы использовали три буфера параллельно. Хотя я бы не назвал это решение элегантным, оно сэкономило много сил на поиск правильного выходного каскада, который не привнесет нежелательные эффекты, такие как искажение при переходе через нуль или нелинейность. Я считаю, что каждый усилитель способен выдавать пиковый выходной ток около 20 мА, в результате чего наш максимальный выход составляет около 60 мА.

    Схема отключения звука здесь была взята из некоторых чтений на домашних аудиоприемниках.Ограничение «запрета на полевые МОП-транзисторы» — серьезная причина, по которой мы пошли на этот относительно странный подход. Идея, лежащая в основе этой схемы, заключается в том, что входное смещение неинвертирующего усилителя в значительной степени незначительно, поэтому мы можем разместить резистор высокого номинала в соответствии с сигналом, не влияя на нормальную работу. Когда мы хотим отключить сигнал, все, что нам нужно сделать, это поставить большую нагрузку после последовательного сопротивления, чтобы эффективно уничтожить волну в лучшем случае до нескольких милливольт. Эта нагрузка прикладывается парой транзисторов под резисторами 10 кОм.

    Вы заметите, что один из двух NPN-транзисторов, кажется, подключен в обратном направлении (ПОДСКАЗКА: это так). Оказывается, BJT способны работать в обоих направлениях при правильных условиях. Хотя они оптимизированы для максимального усиления для передачи тока от коллектора к эмиттеру, при достаточном базовом токе они также способны проводить в обратном направлении. Кроме того, поскольку мы работаем с системой с относительно низким энергопотреблением, сами BJT не подвергаются большому риску быть поврежденными.

    Если бы вы использовали только один BJT, вы бы получили сильно асимметричное затухание, поскольку положительная половина волны была бы разрушена резистивными потерями из-за количества тока, проходящего через BJT (и, следовательно, через резистор 10 кОм), но в значительной степени нетронутыми при отрицательном колебании из-за гораздо меньшего усиления BJT в обратном направлении. Эта проблема решена с помощью перевернутого транзистора, однако с ним есть довольно важный нюанс. База обоих BJT должна быть разомкнутой цепью, когда схема отключения звука не используется.Мы достигли этого с помощью переключателя уровня для входящего управляющего сигнала, который активировал бы оба BJT, когда на входе присутствует низкий логический уровень, и оставил бы базу обоих BJT плавающей, когда они не используются, поскольку транзистор PNP не позволит эффективно пропускать ток. пройдите в любом направлении.

    Как вы могли заметить на предыдущем рисунке, мы скопировали эту же структуру для управления сигналом ШИМ. Поскольку это управляло совершенно другим узлом схемы, нам пришлось использовать другую секцию сдвига уровня PNP, чтобы изолировать его от выходного каскада генератора нормальной волны.В этой реализации мы обнаружили, что выходные сигналы почти полностью аннигилируются, когда управление отключением звука было активным. Наш осциллограф не показал никаких признаков сигнала даже в самом низком доступном масштабе.

    Выходной каскад генератора импульсов


    Основными ограничениями для генератора импульсов были максимальный выходной ток 200 мА и гораздо более быстрое время нарастания 100 нс или меньше. Для достижения этих целей мы больше не могли полагаться на операционные усилители или даже на компараторы, доступные нам в лаборатории.Поскольку нам не нужно было беспокоиться об искажениях в такой цифровой функции, как эта, можно использовать базовые конфигурации транзисторов. Первый каскад действует как своего рода буфер, давая нам возможность добавить контроль амплитуды и обеспечивая идеальное место для добавления «конденсатора ускорения». Роль этого конденсатора заключается в обеспечении пути с низким сопротивлением к базе транзистора прямо на переднем фронте входящего сигнала ШИМ. Это приносит нам пользу, так как первый BJT включается очень быстро, прежде чем сигнал PWM завершит свое собственное время нарастания.

    После ускорения входных фронтов мы смогли обеспечить возможность подачи и снижения тока 200 мА с конфигурацией тотемного полюса на выходе, которая напоминает многие логические архитектуры CMOS, за исключением перевернутого. Если входящий сигнал высокий, NPN-транзистор наверху будет активен, в то время как PNP внизу будет отключен, что означает, что на выходе будет принудительно высокий уровень со всем, что есть у маленького транзистора. То же самое и для другого сценария. Хотя я бы не назвал эту конфигурацию «хорошей» для последних двух транзисторов, их возможности несколько ограничены значительным импедансом, вносимым нашим регулятором амплитуды.

    В итоге мы смогли достичь времени нарастания 71,6 нс и времени спада 66 нс. Конечно, не бьет рекорды, но не все так плохо.

    Генератор пилообразной кривой


    Функция качания частоты в нашей конструкции была реализована с помощью пилообразного генератора. Вы заметите, что эта структура очень похожа на наш первичный осциллятор. Поскольку в спецификации требовалась только одна частота для развертки, мы смогли отказаться от любого контроля напряжения и установить частоту нашего генератора на фиксированное значение 10 Гц.Мы обнаружили, что добавление двух диодов в цепь обратной связи позволяет добиться совершенно разных частот колебаний между циклами нарастания и спада. Используя эту технику, мы смогли создать сигнал, который медленно нарастал и быстро падал. Мы смогли настроить напряжение, при котором развертка сбрасывается, с помощью потенциометра 10k, подключенного к инвертирующему входу второго операционного усилителя.

    ШИМ-генераторы, мертвое время — автомобильные силовые системы

    Фактическое управление затвором полевых МОП-транзисторов, составляющих однофазные или трехфазные инверторы, обсуждается позже в этой главе со ссылкой на интегральные схемы приводов двигателей после понимания особенностей использования этих силовых полупроводниковых устройств.Здесь обсуждение верхнего уровня продолжается с алгоритма широтно-импульсной модуляции , лежащего в основе управления силовыми транзисторами.

    Поскольку использование ШИМ стало обязательным как для однофазных, так и для трехфазных инверторов, все интегральные схемы управления для моторных приводов включают один или несколько генераторов ШИМ. Принцип генерации ШИМ для однофазного инвертора представлен на рисунке 5.16, который следует из рисунка 5.13.

    РИСУНОК 5.15 БПФ выходного напряжения для примеров на предыдущих рисунках.

    РИСУНОК 5.16 ШИМ-контроллер для однофазного инвертора.

    Низкочастотный опорный синусоидальный сигнал сравнивается с сигналом высокочастотной несущей. Когда синусоидальная волна выше треугольного сигнала, верхний транзистор включается. И наоборот, когда опорный сигнал находится под несущей, транзистор нижнего плеча включен. Два транзистора дополняют друг друга.

    Аналогично, трехфазный генератор ШИМ был объяснен на основе набора из трех эталонов и одной и той же формы сигнала высокочастотной несущей.Далее обсуждаются некоторые детали генератора ШИМ.

    Треугольный сигнал может быть нарастающим, убывающим или симметричным, как показано на Рисунке 5.17.

    ИС или микроконтроллеры смешанного режима генерируют высокочастотную несущую с помощью внешнего конденсатора. Внутренний источник тока заряжает внешний конденсатор, и его напряжение непрерывно сравнивается с пороговым напряжением. Когда конденсатор заряжается до уровня, указанного пороговым значением, включается закорачивающий транзистор, и конденсатор внезапно разряжается до нуля.Цикл повторяется, создавая треугольную форму волны.

    Генератор ШИМ на рис. 5.18 рассматривает идеальное переключение в силовом преобразователе. Любое изменение состояния реальных силовых транзисторов требует конечного интервала времени (задержки), который следует учитывать при разработке схемы управления. Задержка преднамеренно вводится в управление устройством включения после того, как другое устройство получает команду выключиться, чтобы избежать короткого замыкания шины питания постоянного тока.Эта задержка называется мертвым временем и предназначена для обеспечения достаточного времени для завершения процесса выключения. Если интервал мертвого времени слишком короткий, короткое замыкание может поглотить большой ток, а выделяемое тепло может повредить силовой полупроводник. Если мертвое время слишком велико, формы импульсов будут более искаженными, а форма тока более изменена.

    Введение этой задержки в последовательность переключения изменяет ширину импульсов, приложенных к нагрузке, и их среднее значение.Соответственно, форма волны тока нагрузки и его гармонический спектр несколько изменяются.

    РИСУНОК 5.17. Различные формы сигнала несущей.

    РИСУНОК 5.18 Использование мертвого времени с сигналами управления.

    EveryCircuit — Транзисторный генератор с пилообразными зубьями

    {—— ВСТРЕШАЙТЕ УСТРОЙСТВО, ЧТОБЫ ВКЛЮЧИТЬ ПИТАНИЕ! ——} Как это работает!; Схема резистора + названия для лучшего объяснения: — — — / / / \ R1 = 1k \ R3 = 10k \ R4 = 10k / / / — — — — — / / \ R2 = 10к \ R5 = 10к / / — — Транзисторы: слева направо: Q1 (PNP) — Q2 (PNP) — Q3 (NPN) Зарядка: Два резистора R1 и R2 обеспечивают напряжение смещения на базе Q1.Около 300 мВ подается на R3, вызывая выход примерно 300 мкА из коллектора. Этот ток падает на конденсатор 10 нФ, давая нам линейное нарастание напряжения (заряд). Увольнять: Два транзистора Q2 и Q3, соединенные почти вплотную друг к другу, образуют цепь положительной обратной связи, которая после включения остается включенной до тех пор, пока не будет выключена. Два резистора R4 и R5 образуют делитель напряжения, дающий на выходе 4,5 В. Это напряжение будет подаваться на базу PNP-транзистора Q2.Если Vc (напряжение конденсатора) увеличилось до значения, при котором он может включить переход база-эмиттер Q2, он начинает проводить. Его ток коллектора становится током базы для PNP-транзистора Q3, заставляя его проводить также хорошо. То, что объясняется в приведенном выше абзаце, приводит к следующему: Коллекторный ток Q3 теперь начинает вытягивать ток из базы Q2 и из сети делителя напряжения. Поскольку ток отводится от основания Q1, он станет сильнее проводить.Это в основном усиливает включение Q2 и Q3.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.