Rc генератор на транзисторе. RC-генератор на транзисторе: схема и принцип работы простого генератора

Что такое RC-генератор на транзисторе. Как работает простая схема RC-генератора. Какие компоненты нужны для сборки RC-генератора. Где применяются RC-генераторы.

Что такое RC-генератор и принцип его работы

RC-генератор — это электронная схема, которая генерирует периодические колебания с помощью резисторов (R) и конденсаторов (C) в цепи обратной связи. Основными компонентами RC-генератора являются:

• Усилительный элемент (обычно транзистор или операционный усилитель)
• RC-цепь, обеспечивающая частотно-зависимую обратную связь
• Источник питания

Принцип работы RC-генератора основан на положительной обратной связи. Сигнал с выхода усилителя подается обратно на вход через RC-цепь, которая обеспечивает необходимый сдвиг фаз. При выполнении баланса амплитуд и фаз в схеме возникают незатухающие колебания на определенной частоте.

Схема простого RC-генератора на транзисторе

Рассмотрим простейшую схему RC-генератора на одном транзисторе:

«`text +Vcc | R1 | C1 | R2 +—||—+—-^^^—+ | | | | | T1 | | +—+—[b] | | | | [e] | | | | R3 | | | +—-^^^—+ | | | | | C2 | | +——||——+ | | | | | GND GND Компоненты: T1 — биполярный транзистор NPN R1 — 10 кОм R2 — 100 кОм R3 — 1 кОм C1 — 10 нФ C2 — 10 нФ Vcc — 9В «`

В этой схеме:

• Транзистор T1 работает в режиме усилителя с общим эмиттером
• Резисторы R1 и R2 обеспечивают смещение базы транзистора
• R3 — коллекторная нагрузка
• C1 и C2 образуют RC-цепь обратной связи

Как работает RC-генератор на транзисторе

Работа RC-генератора на транзисторе происходит следующим образом:

1. При подаче питания в схеме возникают случайные колебания из-за шумов
2. Эти колебания усиливаются транзистором
3. RC-цепь (C1, C2, R2) обеспечивает положительную обратную связь на определенной частоте
4. На этой частоте амплитуда колебаний нарастает
5. При достижении определенной амплитуды начинает работать нелинейность транзистора, ограничивая дальнейший рост
6. Устанавливается стационарный режим генерации

Частота генерации определяется параметрами RC-цепи и приближенно равна:

f = 1 / (2π * √(R2 * C1 * C2))

Преимущества и недостатки RC-генераторов

RC-генераторы имеют ряд преимуществ и недостатков по сравнению с другими типами генераторов:

Преимущества:

• Простота конструкции
• Низкая стоимость компонентов
• Возможность генерации в широком диапазоне частот (от долей Гц до сотен кГц)
• Легкость перестройки частоты

Недостатки:

• Невысокая стабильность частоты
• Значительные нелинейные искажения выходного сигнала
• Сложность получения очень высоких частот

Применение RC-генераторов

RC-генераторы находят широкое применение в различных областях электроники и радиотехники:

• Источники тестовых сигналов в аудиотехнике
• Генераторы тактовых импульсов в цифровых устройствах
• Задающие генераторы в радиопередатчиках
• Генераторы качающейся частоты
• Звуковые сигнализаторы

Как использовать RC-генератор в качестве звукового сигнализатора? Подключите к выходу генератора динамик или пьезоизлучатель. При включении питания генератор будет вырабатывать звуковой сигнал определенной частоты.

Модификации базовой схемы RC-генератора

Базовую схему RC-генератора можно модифицировать для улучшения характеристик или добавления новых функций:

1. Регулировка частоты

Для возможности изменения частоты генерации можно заменить резистор R2 на переменный резистор или потенциометр. Это позволит плавно регулировать частоту в определенном диапазоне.

2. Стабилизация амплитуды

Для уменьшения нелинейных искажений и стабилизации амплитуды выходного сигнала можно добавить в схему элемент с нелинейной характеристикой, например, лампочку накаливания или термистор.

3. Использование операционного усилителя

Замена транзистора на операционный усилитель позволяет улучшить линейность и стабильность генератора. Такая схема называется генератором на основе моста Вина.

Расчет параметров RC-генератора

Для расчета параметров RC-генератора можно использовать следующие формулы:

1. Частота генерации: f = 1 / (2π * √(R2 * C1 * C2))
2. Условие генерации: R1 / R2 ≥ 3
3. Коэффициент усиления транзистора: K ≥ 3

При расчете следует учитывать, что реальная частота генерации может отличаться от расчетной из-за разброса параметров компонентов и влияния паразитных емкостей.

Практические советы по сборке RC-генератора

При сборке RC-генератора следует учитывать несколько важных моментов:

• Используйте качественные компоненты с малым разбросом параметров
• Обеспечьте хорошее экранирование схемы для уменьшения влияния внешних помех
• При работе на высоких частотах используйте короткие соединения между компонентами
• Для точной настройки частоты используйте подстроечные конденсаторы или резисторы
• Проверьте работу генератора в широком диапазоне питающих напряжений и температур

Соблюдение этих рекомендаций поможет собрать надежно работающий RC-генератор с хорошими характеристиками.

34. Схема rc — генератора

33. Схема LC-генератора с емкостной обратной связью.Напряжение обратной связи может быть подано с конденсатора Cb делителя напряжения из двух последовательно включенных конденсаторов Ca и Cb в цепи контура (рис. 7). Общая емкость конденсаторов контура C = CaCb/(Ca+Cb). Эта схема называется емкостной трехточкой. Конденсатор C2 препятствует прохождению постоянного тока по катушке L.

Рис. 7. LC-генераторы по схеме емкостной трехточки:

а — транзистор включен по схеме с ОЭ;

б — транзистор включен по схеме с ОБ

42,43. Логические элементы на

n-МОП и p-МОП- транзисторах.Развитие компьютерной схемотехники на основе МОП-транзисторов началось с появлением в 1962 г. полевого транзистора с индуцированным каналом.  МОП-транзисторы имеют структуру: металл-диэлектрик-полупроводник и в общем случае называются МДП-транзисторами. Поскольку диэлектрик реализуется на основе оксида кремния, то применяют название МОП-транзисторы.   В схеме элемента НЕ на p-МОП транзисторах применяют нагрузочный транзистор VT1, сток которого подключается к отрицательному источнику питания. Напряжение отрицательной полярности входной переменной поступает на затвор входного транзистора VT2. В этой схеме применяются транзисторы с индуцированными каналами. В схеме элемента НЕ на n-МОП транзисторах используют нагрузочный транзистор VT1 со встроенным каналом, который подключается к положительному источнику питания. Положительное напряжение входной переменной поступает на затвор входного транзистора VT2 с индуцированным каналом. Нагрузочные транзисторы включены по схеме двухполюсника. Элемент ИЛИ-НЕ образуется параллельным соединением входных транзисторов, а элемент И-НЕ – последовательным. Значение логического нуля отображается напряжением 0,1 В., а логической единицы – напряжением питания. На выходе элемента ИЛИ-НЕ уровень логического нуля устанавливается при наличии хотя бы на одном входе единичного сигнала, на выходе элемента И-НЕ – при совпадении высоких уровней напряжений на обоих входах, когда одновременно открываются транзисторы VT2 и VT3. Схемы на МОП-транзисторах характеризуются относительной простотой изготовления, компактностью, малой потребляемой мощностью, высокой помехоустойчивостью к изменению напряжения питания.

Транзистор выполняет функции усилителя звуковой частоты по схеме с общим эмиттером и резистором нагрузки в цепи коллектора (R6), но с его коллектора усиленный сигнал подается в цепь базы через трехзвенный частотный фильтр, состоящий из резисторов Rl, R2, R3, R5 и конденсаторов С1, СЗ, С4. Благодаря этому фильтру на определенной частоте осуществляется сдвиг фазы сигнала, необходимый для выполнения условий генерации, а эта обратная связь становится положительной. Этот очень простой генератор собран всего на одном транзисторе с минимальным числом компонентов. Его можно использовать в качестве сигнализатора, если к форме генерируемых им колебаний не предъявляется строгих требований. Транзистор выполняет функции усилителя звуковой частоты по схеме с общим эмиттером и резистором нагрузки в цепи коллектора (R6), но с его коллектора усиленный сигнал подается в цепь базы через трехзвенный частотный фильтр, состоящий из резисторов R1, R2, R3, R5 и конденсаторов С1, С3, С4.

Благодаря этому фильтру на определенной частоте осуществляется сдвиг фазы сигнала, необходимый для выполнения условий генерации, а эта обратная связь становится положительной. Конденсатор С2 — разделительный, а резистором R4 устанавливается рабочий режим базы. С помощью переменного резистора R6 можно изменять уровень выходного сигнала. Емкости конденсаторов частотного фильтра для получения определенной частоты генерации можно определить по следующей формуле: где: С — емкость конденсаторов CI = С2 = СЗ = С4 в фарадах;  R — сопротивления резисторов Rl = R2 = R3 в омах;  F — частота генерируемых колебаний в герцах.

Мультивибратор может быть как симметричным, так и несимметричным. У симметричного мультивибратора коллекторные сопротивления в обоих плечах одинаковы, одинаковы базовые сопротивления и ёмкости. Программа «Symmetrical multivibrator 4.0.0.0» позволяет рассчитывать только симметричные мультивибраторы.

Принцип работы симметричного мультивибратора. Рассмотрим принципиальную схему мультивибратора, показанную в основном окне программы. Допустим, что при закрытом транзисторе VT1 и открытом транзисторе VT2 конденсатор C1 был заряжен до напряжения Uc1 ≈ Uип. Пусть в начальный момент времени транзистор VT1 открывается и переходит в насыщенное состояние, а транзистор VT2 запирается и переходит в состояние отсечки. В этот момент времени всё напряжение на конденсаторе C1 прикладывается положительным потенциалом к базе транзистора VT2. Транзистор VT2 запирается. Конденсатор C1 начинает разряжаться за счёт протекания тока разряда через резистор R2, поддерживая потенциал базы транзистора VT2 положительным. Однако этот потенциал уменьшается. В результате транзистор VT2 находится в режиме отсечки. Чтобы транзистор VT2 открылся, необходимо, чтобы конденсатор C1 не только полностью разрядился, но и частично перезарядился до напряжения Uбэ2 ≈ 0,6 В (для кремниевого транзистора). При этом напряжении транзистор VT2 откроется.

Одновременно с разрядом конденсатора C1 происходит заряд конденсатора C2 через резистор R4 почти до значения коллекторного напряжения транзистора VT2 (Uc2 ≈ –Uип + Uбэ1). Как только транзистор VT2 откроется, положительный потенциал конденсатора C2 будет подан на базу транзистора VT1 и закроет его. Далее процесс повторяется.

Простой звуковой rc-генератор

Рисунок 9 – Звуковой RC-генератор.

В генераторе (Рисунок 9) для транзисторов VT1 и VT2 применена схема смещения фиксированным током базы. В транзисторе VT1 возникают шумы, которые имеют широкий спектр частот. Так как транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, то в нем происходит поворот фазы на 180⁰. транзистор VT2 тоже включен по схеме с общим эмиттером, в нем тоже происходит поворот фазы на 1800, т.е. возникает положительная обратная связь. Так как сопротивление конденсатора С1 зависит от частоты, то условие фаз и амплитуд выполняется только для одной частоты и на выходе возникают гармонические колебания.

Транзистор VT1 типа pnp (можно использовать транзисторы МП39…МП42), транзистор VT2 типа npn (можно использовать транзисторы МП35…МП38). Обратная положительная связь осуществляется через конденсатор С1=0,01 мкФ. динамическая головка – любая, мощность 0,1…0,5 Вт. Напряжение источника питания С=9В. Составной резистор R_g1 состоит из последовательно соединенного постоянного резистора R1 = (5…10) кОм и переменного резистора R2 = 100 кОм. При указанных номиналах генерируются электрические колебания с частотой =1000 Гц. При вращении движка резистора R2 можно изменять частоту генерируемых колебаний.

Рассмотрим работу генератора. При замыкании ключа S1 протекают токи:

1. Ток базы VT1 «+» (Э-б) VT1 резисторы R1,R2 «-». Падение напряжения на переходе (Э-б) VT1 полюсом приложено к эмиттеру и минусом к базе и является напряжением смещения.

2. Ток коллектора VT1 (ток базы VT2) . «+» (Э-К) VT1, (б-э) VT2, «-».

Падение напряжения на переходе (Э-б) VT2 полюсом приложено к базе и минусом к эмиттеру и является напряжением смещения)

3. Ток коллектора VT2 «+», динамик, (К-Э) VT2, «-».

Если вместо тумблера S1включить изделие, замыкающее цепь питания при открывании дверей, то схему (Рисунок 9) можно использовать для звуковой сигнализации открывания дверей, указателя поворотов в автомобиле и т.п. Если вместо тумблера S1 включить геркон (Рисунок 10,а) с нормально разомкнутым контактом, то на базе этой схемы можно реализовать электрозвонок. При использовании геркона (Рисунок 10,б) с нормально замкнутым контактом на базе этой схемы можно реализовать схемы сигнализации и т.п.

Геркон (Рисунок 10) представляет собой стеклянную трубку, в которую герметично впаяны две железные пластины 2 с позолоченными контактами 3. при поднесении постоянного магнита к нормально разомкнутому контакту (Рисунок 10,а), он замыкается, а при удалении магнита – размыкается. аналогичным образом процесс коммутации происходит в нормально замкнутом герконе (Рисунок 10,б), т.е. при отсутствии магнита контакт замкнут, а при приближении магнита он размыкается.

Рисунок 10 – Устройство геркона.

1. Галкин, В.И. Начинающему радиолюбителю/ В.И.Галкин.- Мн.:Беларусь, 1983 – С.149-155, 202-203.

2. Бурда, А.Г. Обучение в электромонтажных мастерских/А.Г. Бурда.- М.: Радио и связь, 1988 – С.62-67, 195-198, 385-396.

3. Цыкина, А.В.Электронные усилители./ А.В. Цыкина.- М.:Радио и связь, 1982 – С.30-32.

4. Бурда А.Г. Методические указания «Подготовка и монтаж электрорадиокомплектов»/А.Г. Бурда – ВГКС,2010 г.

Учебное издание

Как сгенерировать одиночный импульс с помощью RC-цепи от фиксированного источника постоянного тока без какого-либо контроллера, таймера или микросхемы задержки?

\$\начало группы\$

У меня есть источник постоянного тока (5 В) для включения какой-то цепи, и в этой цепи есть модуль, который использует специальный механизм (т. е. высокий импульс длительностью 2 секунды) для включения (даже если источник питания подключен, это модуль включится только этим механизмом т.е. импульсом 2 секунды).

Итак, я хочу генерировать импульс (высокий) длительностью 2 секунды при включении источника постоянного тока.

Я знаю, что мы можем сделать это, используя ИС таймера, такие как таймер 555, или любой микроконтроллер, или используя вентили (но здесь используются ИС, RC-компоненты и т. д.), но мне было интересно, могу ли я сделать схему, используя только R и C в качестве компонентов .

Проблема: Когда питание постоянного тока (5 В) включено, схема выдает «1» (5 В) в течение 2 секунд, а затем выдает «0» (0 В) в остальное время, пока питание подключено.

Вопрос: Есть ли решение, в котором мы можем реализовать это без использования микроконтроллера, микросхемы таймера или микросхемы задержки? Схема может содержать резисторы, конденсаторы, транзисторы или диоды и т. д.

Редактировать:

Этот импульс используется в качестве триггера для включения модуля, к этому импульсу не подключена нагрузка. В настоящее время есть кнопка, которая выполняет эту работу. Мне нужно нажать эту кнопку на 2 секунды, чтобы включить этот модуль. Я хочу удалить эту кнопку и хочу, чтобы модуль автоматически включался при подключении питания.

• таймер
• импульс
• задержка
• триггер
• фронт

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Обеспечивает резкий импульс запуска с гистерезисом; Вы можете точно настроить время с помощью Rp:

В нулевое время источник питания включается и выдает 5В двухсекундный импульс одиночного триггера.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

^{имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

Рис. 1. Простая временная задержка RC.

Вы можете попробовать схему, показанную на рис. 1. C1 изначально разряжен, поэтому при включении питания на обеих сторонах C1 скачок до +5 В, подтягивая EN к высокому уровню. Затем напряжение на нижнем выводе C1 экспоненциально падает до 0 В, при этом одна постоянная времени \$ \tau = RC = 470 \mu \cdot 10k = 4,7\ \text s \$ падает на 63%.

Я спросил о пороговом напряжении для «1» на EN, потому что это определяет, в какую точку на кривой разряда переключится устройство. Я стремился к постоянной времени 4,7 с, чтобы у вас был хороший шанс, что она будет выше порога «1» в течение 2 с. Вы должны будете попробовать это, чтобы видеть, работает ли это.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Несложная генерация одиночного импульса с использованием RC-цепи от фиксированного источника постоянного тока без использования контроллера

Задай вопрос

спросил 2 года 9 месяцев назад

Изменено 3 месяца назад

Просмотрено 772 раза

\$\начало группы\$

Искал похожее решение на этот вопрос:

Я хочу генерировать импульс (высокий) длительностью 2 секунды при включении источника постоянного тока.

Есть ли решение, позволяющее реализовать это без использования микроконтроллера, микросхемы таймера или микросхемы задержки? Схема может содержать резисторы, конденсаторы, транзисторы или диоды и т. д.

Последний ответ был моим подходом, но это не разряжает цепь при отключении питания. Так что это работает только один раз.

Есть ли простой способ разрядить конденсатор (менее чем за 1 секунду) при повторном размыкании переключателя «ПИТАНИЕ»?

Под простым я подразумеваю меньшее количество компонентов, чем в этом ответе, в котором используются 8 резисторов, один конденсатор и 4 транзистора.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Целью является питание двигателя постоянного тока максимум на 2-10 секунд (регулируется потенциометром) каждый раз при включении питания. При отключении питания двигатель также останавливается.

Фактической нагрузкой будет двигатель постоянного тока мощностью 5 Вт, но это будет сделано с использованием другого транзистора или MOSFET.

Временная диаграмма:

 __________ __ ______
Мощность ____| |_____| |__| |_______
                ____ __ ____
Мотор ____| |___________| |__| |_________
                <--> = 2 с
 

РЕДАКТИРОВАТЬ

Я отредактировал ограничения в заголовке, потому что рассматривается таймер IC.