Multivibrator na matičnoj ploči. Simetrični multivibrator za LED diode. Princip rada multivibratora
Ako pogledate, sva se elektronika sastoji od velikog broja pojedinačnih kockica. To su tranzistori, diode, otpornici, kondenzatori, induktivni elementi. A od ovih cigli možete izgraditi što god želite.
Od bezopasne dječje igračke koja ispušta, na primjer, zvuk "mijau", do sustava za navođenje balističkog projektila s višestrukom bojnom glavom za punjenje od osam megatona.
Jedan od vrlo poznatih i često korištenih sklopova u elektronici je simetrični multivibrator, koji je elektronički uređaj proizvodeći (generirajući) vibracije u obliku, približavajući se pravokutnom.
Multivibrator je sastavljen na dva tranzistora ili logičkih krugova s dodatni elementi. U biti, ovo je dvostupanjsko pojačalo s pozitivnim povratnim krugom (POC). To znači da je izlaz drugog stupnja preko kondenzatora spojen na ulaz prvog stupnja. Kao rezultat toga, pojačalo se pretvara u generator zbog pozitivne povratne sprege.
Da bi multivibrator počeo generirati impulse, dovoljno je spojiti napon napajanja. Multivibratori se mogu simetričan I asimetričan.
Na slici je prikazan sklop simetričnog multivibratora.
U simetričnom multivibratoru, vrijednosti elemenata svakog od dva kraka su apsolutno iste: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Ako pogledate oscilogram izlaznog signala simetričnog multivibratora, lako je uočiti da su pravokutni impulsi i pauze između njih vremenski jednaki. t puls ( t i) = t pauza ( t str). Otpornici u kolektorskim krugovima tranzistora ne utječu na parametre impulsa, a njihova se vrijednost odabire ovisno o vrsti korištenog tranzistora.
Brzina ponavljanja pulsa takvog multivibratora lako se izračunava pomoću jednostavne formule:
Gdje je f frekvencija u hercima (Hz), C je kapacitet u mikrofaradima (µF), a R je otpor u kilo-omima (kOhm). Na primjer: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Zamijenimo ga u formulu, izvršimo radnje i dobijemo frekvenciju u audio rasponu približno jednaku 1000 Hz, točnije 897,4 Hz.
Sam po sebi, takav multivibrator je nezanimljiv, jer proizvodi jedno nemodulirano "škripanje", ali ako elementi odaberu frekvenciju od 440 Hz, a to je A nota prve oktave, tada ćemo dobiti minijaturnu vilicu za ugađanje, s kojima možete primjerice ugoditi gitaru na planinarenju. Jedina stvar koju trebate učiniti je dodati jedan stupanj tranzistorskog pojačala i minijaturni zvučnik.
Sljedeći parametri smatraju se glavnim karakteristikama pulsnog signala:
Frekvencija. Mjerna jedinica (Hz) Hertz. 1 Hz – jedna oscilacija u sekundi. Frekvencije koje percipira ljudsko uho su u rasponu od 20 Hz – 20 kHz.
Trajanje pulsa. Mjeri se u djelićima sekunde: milje, mikro, nano, piko i tako dalje.
Amplituda. U multivibratoru koji se razmatra, podešavanje amplitude nije predviđeno. Profesionalni uređaji koriste i postupno i glatko podešavanje amplitude.
Faktor dužnosti. Omjer perioda (T) i trajanja pulsa ( t). Ako je duljina impulsa 0,5 perioda, tada je radni ciklus dva.
Na temelju gornje formule, lako je izračunati multivibrator za gotovo bilo koju frekvenciju s izuzetkom visokih i ultravisokih frekvencija. Tu su na djelu nešto drugačiji fizikalni principi.
Da bi multivibrator proizveo nekoliko diskretnih frekvencija, dovoljno je ugraditi dvodijelnu sklopku i pet-šest kondenzatora različitog kapaciteta, prirodno identičnih u svaki krak, te sklopkom odabrati željenu frekvenciju. Otpornici R2, R3 također utječu na frekvenciju i radni ciklus i mogu se učiniti varijabilnim. Ovdje je još jedan multivibratorski krug s podesivom frekvencijom prebacivanja.
Smanjenje otpora otpornika R2 i R4 na manje od određene vrijednosti, ovisno o vrsti korištenih tranzistora, može uzrokovati neuspjeh generacije i multivibrator neće raditi, stoga u seriju s otpornicima R2 i R4 možete spojiti promjenjivi otpornik R3, koji se može koristiti za odabir frekvencije uključivanja multivibratora.
Praktične primjene simetričnog multivibratora vrlo su opsežne. Impulsna računalna tehnika, radiomjerna oprema u proizvodnji Kućanski aparati. Puno jedinstvene medicinske opreme izgrađeno je na krugovima koji se temelje na istom multivibratoru.
Zbog iznimne jednostavnosti i niske cijene, multivibrator je našao široku primjenu u dječjim igračkama. Evo primjera obične LED bljeskalice.
S vrijednostima elektrolitskih kondenzatora C1, C2 i otpornika R2, R3 naznačenih na dijagramu, frekvencija impulsa bit će 2,5 Hz, što znači da će LED diode treptati otprilike dva puta u sekundi. Možete koristiti gore predloženi krug i uključiti promjenjivi otpornik zajedno s otpornicima R2, R3. Zahvaljujući tome, moći će se vidjeti kako će se promijeniti frekvencija bljeskanja LED dioda kada se promijeni otpor promjenjivog otpornika. Možete instalirati kondenzatore različitih ocjena i promatrati rezultat.
Dok sam još bio školarac, sklopio sam sklopku za božićno drvce koristeći multivibrator. Sve je uspjelo, ali kada sam spojio vijence, moj uređaj ih je počeo prebacivati vrlo visokom frekvencijom. Zbog toga je TV u susjednoj sobi počeo pokazivati divlje smetnje, a elektromagnetski relej u krugu pucketao je poput mitraljeza. Bilo je i radosno (radi!) i pomalo zastrašujuće. Roditelji su bili prilično uznemireni.
Tako dosadna greška s prečestim prebacivanjem nije mi dala mira. I provjerio sam strujni krug, i kondenzatori su bili na nominalnoj vrijednosti. Samo jednu stvar nisam uzeo u obzir.
Elektrolitski kondenzatori bili su vrlo stari i isušeni. Njihov kapacitet je bio mali i nije uopće odgovarao onome što je naznačeno na njihovom tijelu. Zbog malog kapaciteta multivibrator je radio na višoj frekvenciji i prečesto je mijenjao girlande.
U to vrijeme nisam imao instrumente koji bi mogli mjeriti kapacitet kondenzatora. Da, i tester je koristio pokazivač, a ne moderni digitalni multimetar.
Stoga, ako vaš multivibrator proizvodi pretjeranu frekvenciju, prvo provjerite elektrolitske kondenzatore. Srećom, sada možete kupiti univerzalni tester radio komponenti za malo novca, koji može mjeriti kapacitet kondenzatora.
Za generiranje pravokutnih impulsa s frekvencijama iznad, možete koristiti krugove koji rade na istom principu kao krug na sl. 18.32. Kao što je prikazano na sl. 18.40, kao komparator u takvim sklopovima koristi se jednostavno diferencijalno pojačalo.
Pozitivna povratna veza u Schmittovom okidačkom krugu osigurava se izravnim povezivanjem izlaza pojačala s njegovim ulazom, tj. otpor otpornika u razdjelniku napona odabran je jednak nuli. Prema formuli (18.16), takva je shema trebala rezultirati beskonačno dugim periodom osciliranja, ali to nije sasvim točno. Prilikom izvođenja ove jednadžbe pretpostavljeno je da pojačalo koje se koristi kao komparator ima beskonačno veliko pojačanje, tj. da se proces preklapanja kruga događa kada je razlika ulaznog napona jednaka nuli. U tom će slučaju prag uključivanja kruga biti jednak izlaznom naponu, a napon na kondenzatoru C će tu vrijednost doseći tek nakon vrlo dugog vremena.
Riža. 18.40 Multivibrator na bazi diferencijalnog pojačala.
Krug diferencijalnog pojačala na temelju kojeg je izrađen generator na Sl. 18.40, ima prilično nizak dobitak. Iz tog razloga, sklop će se prebaciti čak i prije nego što razlika između ulaznih signala pojačala dosegne nulu. Ako se, na primjer, implementira takva shema kao što je prikazano na Sl. 18.41, temeljeno na linearnom pojačalu proizvedenom korištenjem ESL tehnologije (na primjer, temeljeno na integriranom krugu, razlika u ulaznim signalima pri kojima se sklop prebacuje bit će približno. Kada je amplituda izlaznog napona otprilike tipična za sklopove izrađene na temelju ESL tehnologija, period impulsa kojem je generirani signal jednak
Razmatrani krug omogućuje generiranje impulsnog napona s frekvencijom do
Sličan generator se također može napraviti na temelju TTL sklopova. Gotovi mikro krug Schmitt okidača (na primjer, 7414 ili 74132) prikladan je za ove svrhe, budući da već ima unutarnji pozitivni Povratne informacije. Odgovarajući spoj takvog mikro kruga prikazan je na sl. 18.42. Budući da ulazna struja TTL elementa mora teći kroz Schmittov okidački otpornik, njegov otpor ne smije biti veći od 470 Ohma. Ovo je neophodno za pouzdano prebacivanje kruga na donjem pragu. Minimalna vrijednost ovog otpora određena je izlaznom nosivošću logičkog elementa i jednaka je oko 100 Ohma. Pragovi Schmittovog okidača su 0,8 i 1,6 V. Za amplitudu izlaznog signala od oko 3 V, tipičnu za TTL-tip IC-ova, frekvencija impulsa generiranog signala je
Najveća moguća vrijednost frekvencije je oko 10 MHz.
Najviše visoke frekvencije generacija se postiže pomoću posebnih multivibratorskih krugova povezanih s emiterom (na primjer, mikrosklopova ili Shematski dijagram takav multivibrator prikazan je na sl. 18.43. Osim toga, ovi integrirani krugovi opremljeni su dodatnim završnim stupnjevima izrađenim na bazi TTL ili ESL sklopova.
Razmotrimo princip rada kruga. Pretpostavimo da amplituda izmjeničnih napona u svim točkama kruga ne prelazi vrijednost Kada je tranzistor zatvoren, napon na njegovom kolektoru gotovo je jednak naponu napajanja. Napon na emiteru tranzistora je struja emitera
Riža. 18.41. Multivibrator baziran na linearnom pojačalu izrađenom pomoću ESL tehnologije.
Riža. 18.42. Multivibrator temeljen na Schmittovom okidaču, izrađen pomoću TTL tehnologije. Frekvencija
Riža. 18.43. Multivibrator s emiterskim priključcima.
tranzistor je jednak Da bi se na otporniku oslobodio signal željene amplitude, njegov otpor mora biti Tada će u razmatranom stanju sklopa napon na emiteru tranzistora biti jednak. Za vrijeme dok je tranzistor zatvoren, struja lijevog izvora prema strujnom krugu teče kroz kondenzator C. Kao rezultat toga, napon na emiteru tranzistora opada brzinom
Tranzistor T se otvara kada se napon na njegovom emiteru smanji na vrijednost.U tom slučaju se napon na bazi tranzistora smanji za 0,5 V i tranzistor se zatvori, a napon na njegovom kolektoru poraste na vrijednost Zbog prisustva emiterski pratilac na tranzistoru, napon na kolektoru tranzistora raste s porastom napona i napon baze tranzistora. Uslijed toga napon na emiteru tranzistora naglo poraste do ove vrijednosti.Taj skok napona preko kondenzatora C prenosi se na emiter tranzistora tako da napon na tom mjestu naglo poraste od do
Za vrijeme dok je tranzistor zatvoren, struja koja teče kroz kondenzator C uzrokuje smanjenje napona na emiteru tranzistora brzinom
Tranzistor ostaje isključen dok njegov emiterski potencijal ne padne s vrijednosti na vrijednost. Za tranzistor ovo vrijeme je
Jednostavne domaće sheme LED bljeskalice na bazi tranzistorskih multivibratora. Slika 1 prikazuje krug multivibratora koji uključuje dvije LED diode. LED diode trepću naizmjenično, odnosno kada HL1 svijetli, HL2 LED ne svijetli, ali obrnuto.
Dijagram možete montirati u igračku za božićno drvce. Kada se napajanje uključi, igračka će bljeskati. Ako su LED diode različitih boja, tada će igračka istovremeno treptati i mijenjati boju sjaja.
Frekvencija treptanja može se promijeniti odabirom otpora otpornika R2 i R3; usput, ako ti otpornici nemaju isti otpor, možete osigurati da jedna LED dioda svijetli duže od druge.
Ali dvije LED diode nekako nisu dovoljne ni za najmanje stolno božićno drvce. Slika 2 prikazuje krug koji uključuje dva niza od tri LED diode. Postoji više LED dioda, a time i napon potreban za njihovo napajanje. Dakle, sada izvor nije 5-voltni, već 9-voltni (ili 12-voltni).
Sl. 1. Krug najjednostavnijeg bljeskalice pomoću LED dioda i tranzistora.
sl.2. Krug jednostavnog bljeskalice sa šest LED dioda i dva tranzistora.
Riža. 3. LED bljeskalica sa snažnim izlazima za opterećenje.
Kao izvor napajanja možete koristiti napajanje sa stare televizijske igraće konzole poput "Dandy" ili kupiti jeftini "mrežni adapter" s izlaznim naponom od 9V ili 12V u trgovini.
Pa ipak, čak šest LED dioda nije dovoljno za kućno božićno drvce. Bilo bi lijepo utrostručiti broj LED dioda. Da, i koristite ne jednostavne LED diode, već one iznimno svijetle. Ali, ako svaka girlanda već ima devet LED dioda spojenih u seriju, pa čak i one super svijetle, tada će ukupni napon potreban za njihov sjaj već biti 2,3Vx9=20,7V.
Osim toga, potrebno je nekoliko volti više da multivibrator radi. Štoviše, na prodaji obično " mrežni adapteri"od onih jeftinih, ne više od 12V.
Iz ove situacije možete izaći ako LED diode podijelite u tri skupine po tri. I uključite grupe paralelno. Ali to će dovesti do povećanja struje kroz tranzistore i poremetiti rad multivibratora. Međutim, moguće je napraviti dodatne stupnjeve pojačanja s još dva tranzistora (slika 3).
Dvije girlande su dobre, ali samo naizmjenično trepću. Kad bi ih bilo barem tri! Za takav slučaj postoji takozvani krug "trofaznog multivibratora". To je prikazano na slici 4.
sl.4. Multivibratorski sklop s tri tranzistora.
Ako uključite LED vijence u kolektorskim krugovima tranzistora (slika 5), dobit ćete neku vrstu efekta trčajuće vatre. Brzina reprodukcije svjetlosnog efekta može se podesiti zamjenom kondenzatora C1, C2 i C3 kondenzatorima drugog kapaciteta. I također zamjena otpornika R2, R4, R6 s otpornicima drugog otpora. Kako se kapacitet ili otpor povećava, brzina prebacivanja LED-a se smanjuje.
Riža. 5. Krug multivibratora za postizanje efekta trčanja vatre.
A na slici 6 je snažnija verzija s 27 LED dioda. U "treperećim svjetlima" prema dijagramima na slikama 3 i 6 možete koristiti gotovo sve LED diode, ali je ipak poželjno da budu super svijetle ili super svijetle.
Riža. 6. Dijagram jače bljeskalice s 27 LED dioda.
Instalacija se može izvesti na matičnim pločama tiskane ploče, koji se prodaju u trgovinama radiodijelova. Ili uopće bez ploča, lemljenjem dijelova.
LED diode su instalirane na ploči multivibratora
LED bljeskalica - simetrični multivibrator Primjena simetričnog multivibratorskog sklopa je vrlo široka. Elementi multivibratorskih sklopova nalaze se u računalnoj tehnici, radiomjernoj i medicinskoj opremi.
Set dijelova za sastavljanje LED bljeskalica možete kupiti na sljedećem linku http://ali.pub/2bk9qh . Ako želite ozbiljno vježbati lemljenje jednostavnih konstrukcija, Master preporuča kupnju seta od 9 setova, što će vam uvelike uštedjeti troškove dostave. Ovdje je link za kupnju http://ali.pub/2bkb42 . Majstor je skupio sve garniture i počeli su raditi. Uspjeh i razvoj vještina u lemljenju.
Tranzistorski multivibrator je generator kvadratnog vala. Dolje na fotografiji je jedan od oscilograma simetričnog multivibratora.
Simetrični multivibrator generira pravokutne impulse s radnim ciklusom od dva. Više o radnom ciklusu možete pročitati u članku generator frekvencije. Koristit ćemo princip rada simetričnog multivibratora za naizmjenično paljenje LED dioda.
Shema se sastoji od:
– dva KT315B (može sa bilo kojim drugim slovom)
– dva kondenzatora kapaciteta 10 mikrofarada
– četiri, dva po 300 Ohma i dva po 27 KiloOhma
– dvije kineske LED diode od 3 volta
Ovako uređaj izgleda na matičnoj ploči:
I ovako to funkcionira:
Da biste promijenili trajanje treptanja LED dioda, možete promijeniti vrijednosti kondenzatora C1 i C2 ili otpornika R2 i R3.
Postoje i druge vrste multivibratora. Možete pročitati više o njima. Također opisuje princip rada simetričnog multivibratora.
Ako ste previše lijeni sastaviti takav uređaj, možete kupiti gotov;-) Čak sam na Alici našao gotov uređaj. Možete to pogledati ovaj veza.
Evo videa koji detaljno opisuje kako radi multivibrator: