Die in Abbildung 1 gezeigte Multivibratorschaltung ist eine Kaskadenschaltung von Transistorverstärkern, bei der der Ausgang der ersten Stufe über eine Schaltung mit einem Kondensator mit dem Eingang der zweiten Stufe verbunden ist und der Ausgang der zweiten Stufe mit dem Eingang der ersten Stufe verbunden ist durch einen Stromkreis, der einen Kondensator enthält. Multivibratorverstärker sind Transistorschalter, die sich in zwei Zuständen befinden können. Die Multivibratorschaltung in Abbildung 1 unterscheidet sich von der im Artikel „“ besprochenen Triggerschaltung. Aufgrund der reaktiven Elemente in den Rückkopplungskreisen kann der Kreis daher nicht-sinusförmige Schwingungen erzeugen. Den Widerstandswert der Widerstände R1 und R4 können Sie den Beziehungen 1 und 2 entnehmen:
Wobei I KBO = 0,5 μA der maximale Sperrkollektorstrom des KT315a-Transistors ist,
Ikmax=0,1A ist der maximale Kollektorstrom des KT315a-Transistors, Up=3V ist die Versorgungsspannung. Wählen wir R1=R4=100Ohm. Die Kondensatoren C1 und C2 werden abhängig von der erforderlichen Schwingungsfrequenz des Multivibrators ausgewählt.
Abbildung 1 – Multivibrator basierend auf KT315A-Transistoren
Sie können die Spannung zwischen den Punkten 2 und 3 oder zwischen den Punkten 2 und 1 entlasten. Die folgenden Diagramme zeigen, wie sich die Spannung ungefähr zwischen den Punkten 2 und 3 und zwischen den Punkten 2 und 1 ändert.
T – Schwingungsdauer, t1 – Zeitkonstante des linken Arms des Multivibrators, t2 – Zeitkonstante des rechten Arms des Multivibrators kann mit den Formeln berechnet werden:
Sie können die Frequenz und das Tastverhältnis der vom Multivibrator erzeugten Impulse einstellen, indem Sie den Widerstand der Trimmwiderstände R2 und R3 ändern. Sie können die Kondensatoren C1 und C2 auch durch variable (oder Trimmer-)Kondensatoren ersetzen und durch Ändern ihrer Kapazität die Frequenz und das Tastverhältnis der vom Multivibrator erzeugten Impulse einstellen. Diese Methode ist noch vorzuziehen, wenn also Trimmer (oder) vorhanden sind bessere variable) Kondensatoren, dann ist es besser, sie zu verwenden und an Ort und Stelle die variablen Widerstände R2 und R3 auf konstante Widerstände zu setzen. Das Foto unten zeigt den zusammengebauten Multivibrator:
Um sicherzustellen, dass der zusammengebaute Multivibrator funktioniert, wurde ein piezodynamischer Lautsprecher daran angeschlossen (zwischen Punkt 2 und 3). Nachdem der Stromkreis mit Strom versorgt wurde, begann der Piezo-Lautsprecher zu knistern. Änderungen im Widerstand der Abstimmwiderstände führten entweder zu einer Erhöhung der Frequenz des von der Piezodynamik abgegebenen Schalls oder zu deren Abnahme oder dazu, dass der Multivibrator die Erzeugung einstellte.
Ein Programm zur Berechnung der Frequenz-, Perioden- und Zeitkonstanten sowie des Arbeitszyklus von Impulsen, die von einem Multivibrator entnommen werden:
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Andere Multivibratoren:
Ein Generator ist ein selbstschwingendes System, das Impulse erzeugt elektrischer Strom, bei dem der Transistor die Rolle eines Schaltelements übernimmt. Ursprünglich wurde der Transistor seit seiner Erfindung als verstärkendes Element positioniert. Die Präsentation des ersten Transistors erfolgte im Jahr 1947. Die Präsentation des Feldeffekttransistors erfolgte etwas später – im Jahr 1953. In Impulsgeneratoren übernimmt er die Rolle eines Schalters und nur in Wechselstromgeneratoren entfaltet er seine verstärkenden Eigenschaften und beteiligt sich gleichzeitig an der Bildung positiver Rückkopplungen zur Unterstützung der oszillierende Prozess.
Eine visuelle Darstellung der Frequenzbereichsaufteilung
Einstufung
Transistorgeneratoren haben mehrere Klassifizierungen:
- nach Frequenzbereich des Ausgangssignals;
- nach Art des Ausgangssignals;
- nach dem Funktionsprinzip.
Der Frequenzbereich ist ein subjektiver Wert, zur Normung wird jedoch folgende Einteilung des Frequenzbereichs akzeptiert:
- von 30 Hz bis 300 kHz – Niederfrequenz (LF);
- von 300 kHz bis 3 MHz – Mittelfrequenz (MF);
- von 3 MHz bis 300 MHz – Hochfrequenz (HF);
- über 300 MHz – Ultrahochfrequenz (Mikrowelle).
Dies ist die Einteilung des Frequenzbereichs im Bereich der Radiowellen. Es gibt einen Audiofrequenzbereich (AF) – von 16 Hz bis 22 kHz. Um den Frequenzbereich des Generators hervorzuheben, wird er beispielsweise als HF- oder NF-Generator bezeichnet. Die Frequenzen des Schallbereichs wiederum werden ebenfalls in HF, MF und LF unterteilt.
Je nach Art des Ausgangssignals können Generatoren sein:
- sinusförmig – zur Erzeugung sinusförmiger Signale;
- funktionell – zur Selbstoszillation von Signalen besonderer Form. Ein Sonderfall ist ein Rechteckimpulsgenerator;
- Rauschgeneratoren sind Generatoren eines breiten Frequenzbereichs, bei denen in einem bestimmten Frequenzbereich das Signalspektrum vom unteren bis zum oberen Abschnitt des Frequenzgangs gleichmäßig ist.
Nach dem Funktionsprinzip von Generatoren:
- RC-Generatoren;
- LC-Generatoren;
- Blockiergeneratoren sind Kurzimpulsgeneratoren.
Aufgrund grundlegender Einschränkungen werden RC-Oszillatoren üblicherweise im Niederfrequenz- und Audiobereich und LC-Oszillatoren im Hochfrequenzbereich eingesetzt.
Generatorschaltung
RC- und LC-Sinusgeneratoren
Die einfachste Möglichkeit, einen Transistorgenerator zu implementieren, ist eine kapazitive Dreipunktschaltung – der Colpitts-Generator (Abb. unten).
Transistor-Oszillatorschaltung (Colpitts-Oszillator)
In der Colpitts-Schaltung dienen die Elemente (C1), (C2) und (L) der Frequenzeinstellung. Die restlichen Elemente sind Standard-Transistorbeschaltungen, um den erforderlichen DC-Betriebsmodus sicherzustellen. Den gleichen einfachen Schaltungsaufbau nutzt ein Generator, der nach einer induktiven Dreipunktschaltung aufgebaut ist – der Hartley-Generator (Abb. unten).
Dreipunkt-induktiv gekoppelte Generatorschaltung (Hartley-Generator)
In dieser Schaltung wird die Frequenz des Generators durch eine Parallelschaltung bestimmt, die die Elemente (C), (La), (Lb) umfasst. Der Kondensator (C) ist notwendig, um eine positive Wechselstromrückkopplung zu erzeugen.
Die praktische Umsetzung eines solchen Generators ist schwieriger, da hierfür eine Induktivität mit Anzapfung erforderlich ist.
Beide Selbstoszillationsgeneratoren werden hauptsächlich im mittleren und hohen Frequenzbereich als Trägerfrequenzgeneratoren, in frequenzeinstellenden Lokaloszillatorschaltungen usw. eingesetzt. Auch Funkempfänger-Regeneratoren basieren auf Oszillatorgeneratoren. Diese Anwendung erfordert eine hohe Frequenzstabilität, daher wird die Schaltung fast immer durch einen Quarzoszillatorresonator ergänzt.
Der auf einem Quarzresonator basierende Hauptstromgenerator verfügt über Eigenschwingungen mit einer sehr hohen Genauigkeit bei der Einstellung des Frequenzwerts des HF-Generators. Milliardenprozent sind weit von der Grenze entfernt. Radioregeneratoren verwenden ausschließlich eine Quarzfrequenzstabilisierung.
Der Betrieb von Generatoren im Bereich niederfrequenter Ströme und Tonfrequenzen ist mit Schwierigkeiten bei der Realisierung hoher Induktivitätswerte verbunden. Genauer gesagt in den Abmessungen des benötigten Induktors.
Die Pierce-Generatorschaltung ist eine Modifikation der Colpitts-Schaltung, die ohne Verwendung von Induktivität implementiert ist (Abb. unten).
Pierce-Generatorschaltung ohne Verwendung von Induktivität
In der Pierce-Schaltung wird die Induktivität durch einen Quarzresonator ersetzt, wodurch der zeitaufwändige und sperrige Induktor entfällt und gleichzeitig der obere Schwingungsbereich begrenzt wird.
Der Kondensator (C3) lässt nicht zu, dass die Gleichstromkomponente der Basisvorspannung des Transistors zum Quarzresonator gelangt. Ein solcher Generator kann Schwingungen bis zu 25 MHz erzeugen, einschließlich der Audiofrequenz.
Der Betrieb aller oben genannten Generatoren basiert auf den Resonanzeigenschaften eines Schwingsystems aus Kapazität und Induktivität. Dementsprechend wird die Schwingungsfrequenz durch die Nennwerte dieser Elemente bestimmt.
RC-Stromgeneratoren nutzen das Prinzip der Phasenverschiebung in einer ohmsch-kapazitiven Schaltung. Die am häufigsten verwendete Schaltung ist eine Phasenschieberkette (Abb. unten).
RC-Generatorschaltung mit Phasenschieberkette
Die Elemente (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) führen eine Phasenverschiebung durch, um die für das Auftreten von Selbstschwingungen erforderliche positive Rückkopplung zu erhalten. Die Erzeugung erfolgt bei Frequenzen, für die die Phasenverschiebung optimal ist (180 Grad). Die Phasenverschiebungsschaltung führt zu einer starken Dämpfung des Signals, sodass eine solche Schaltung erhöhte Anforderungen an die Verstärkung des Transistors stellt. Eine Schaltung mit einer Wien-Brücke stellt weniger Anforderungen an die Transistorparameter (Abb. unten).
RC-Generatorschaltung mit Wienbrücke
Die doppelte T-förmige Wien-Brücke besteht aus den Elementen (C1), (C2), (R3) und (R1), (R2), (C3) und ist ein schmalbandiges Sperrfilter, das auf die Schwingungsfrequenz abgestimmt ist. Bei allen anderen Frequenzen ist der Transistor durch eine tiefe negative Verbindung abgedeckt.
Funktionsfähige Stromgeneratoren
Funktionsgeneratoren sollen eine Folge von Impulsen einer bestimmten Form erzeugen (die Form wird durch eine bestimmte Funktion beschrieben – daher der Name). Die gebräuchlichsten Generatoren sind Rechteckimpulse (wenn das Verhältnis der Impulsdauer zur Schwingungsperiode ½ beträgt, wird diese Sequenz als „Mäander“ bezeichnet), Dreiecks- und Sägezahnimpulse. Der einfachste Rechteckimpulsgenerator ist ein Multivibrator, der als erste Schaltung vorgestellt wird, die Anfänger-Funkamateure mit eigenen Händen zusammenbauen können (Abb. unten).
Multivibratorschaltung - Rechteckimpulsgenerator
Eine Besonderheit des Multivibrators besteht darin, dass nahezu beliebige Transistoren verwendet werden können. Die Dauer der Impulse und Pausen dazwischen wird durch die Werte der Kondensatoren und Widerstände in den Basiskreisen der Transistoren (Rb1), Cb1) und (Rb2), (Cb2) bestimmt.
Die Frequenz der Eigenschwingung des Stroms kann zwischen Hertz und mehreren zehn Kilohertz variieren. HF-Selbstschwingungen können auf einem Multivibrator nicht realisiert werden.
Generatoren für Dreiecksimpulse (Sägezahnimpulse) werden in der Regel auf der Basis von Generatoren für Rechteckimpulse (Masteroszillator) durch Hinzufügen einer Korrekturkette aufgebaut (Abb. unten).
Dreieckimpulsgeneratorschaltung
Die nahezu dreieckige Form der Impulse wird durch die Lade-Entlade-Spannung an den Platten des Kondensators C bestimmt.
Blockierender Generator
Der Zweck von Sperrgeneratoren besteht darin, starke Stromimpulse mit steilen Flanken und geringem Tastverhältnis zu erzeugen. Die Dauer der Pausen zwischen den Impulsen ist viel länger als die Dauer der Impulse selbst. Sperrgeneratoren werden in Impulsformern und Vergleichsgeräten eingesetzt, das Hauptanwendungsgebiet ist jedoch der Master-Horizontal-Scan-Oszillator in Informationsanzeigegeräten auf Basis von Kathodenstrahlröhren. Auch in Stromumwandlungsgeräten werden Blockiergeneratoren erfolgreich eingesetzt.
Generatoren auf Basis von Feldeffekttransistoren
Charakteristisch für Feldeffekttransistoren ist ein sehr hoher Eingangswiderstand, dessen Größenordnung mit dem Widerstand elektronischer Röhren vergleichbar ist. Die oben aufgeführten Schaltungslösungen sind universell, sie werden einfach an den Einsatz angepasst verschiedene Arten aktive Elemente. Colpitts, Hartley und andere Generatoren, die auf einem Feldeffekttransistor basieren, unterscheiden sich nur in den Nennwerten der Elemente.
Frequenzeinstellschaltungen haben die gleichen Beziehungen. Um HF-Schwingungen zu erzeugen, ist ein einfacher Generator auf einem Feldeffekttransistor mit induktiver Dreipunktschaltung etwas vorzuziehen. Tatsache ist, dass der Feldeffekttransistor mit seinem hohen Eingangswiderstand praktisch keinen Nebenschlusseffekt auf die Induktivität hat und der Hochfrequenzgenerator daher stabiler arbeitet.
Lärmgeneratoren
Ein Merkmal von Rauschgeneratoren ist die Gleichmäßigkeit des Frequenzgangs in einem bestimmten Bereich, d. h. die Schwingungsamplitude aller in einem bestimmten Bereich enthaltenen Frequenzen ist gleich. Rauschgeneratoren werden in Messgeräten eingesetzt, um die Frequenzeigenschaften des zu prüfenden Pfades zu bewerten. Audio-Rauschgeneratoren werden oft mit einem Frequenzgangkorrektor ergänzt, um sie an die subjektive Lautstärke des menschlichen Gehörs anzupassen. Dieses Rauschen wird „grau“ genannt.
Video
Es gibt immer noch einige Bereiche, in denen der Einsatz von Transistoren schwierig ist. Dabei handelt es sich um leistungsstarke Mikrowellengeneratoren für Radaranwendungen, bei denen besonders leistungsstarke Hochfrequenzimpulse erforderlich sind. Noch nicht entwickelt leistungsstarke Transistoren Mikrowellenbereich. In allen anderen Bereichen besteht die überwiegende Mehrheit der Oszillatoren vollständig aus Transistoren. Dafür gibt es mehrere Gründe. Erstens die Abmessungen. Zweitens der Stromverbrauch. Drittens: Zuverlässigkeit. Darüber hinaus lassen sich Transistoren aufgrund ihrer Struktur sehr leicht miniaturisieren.
Anmerkung
Diese Erläuterung enthält eine Beschreibung der Schaltungs- und Zeitdiagramme sowie Berechnungsmethoden eines Multivibrators auf Basis von Feldeffekttransistoren. Entsprechend der Aufgabenstellung wurden die notwendigen Parameter der Schaltung berechnet.
DIE ZUSAMMENFASSUNG
In der gegebenen Erläuterung werden die Schaltungs- und Zeitdiagramme sowie die Regelungstechniken des Multivibrators auf Feldtransistoren beschrieben. Entsprechend der Aufgabenstellung werden die notwendigen Parameter der Schaltung ausgelegt.
Pulswiederholungsperiode T: 200 µs
Dauer
: 10 µsSchnittdauer
: 1 µsPulsamplitude U aus.
u: -10 V
Titelseite
Anmerkung
Leistungsbeschreibung
Einführung
1.Beschreibung des Gerätediagramms eines Phantastron-Sägezahnspannungsgenerators
2.Berechnung eines Fantastron-Sägezahnspannungsgenerators
2.1.Elektrische Berechnungen
2.2.Auswahl der Begründung für die Elementbasis
Abschluss
Bibliographie
Spezifikation
Timing-Diagramme
, Register, Addierer, Decoder, Multiplexer, Zähler, Frequenzteiler, Flip-Flops, Generatoren usw. Generatoren wandeln die Energie der Stromquelle in die Energie periodischer oder quasiperiodischer elektrischer Schwingungen um. Der Hauptzweck von Generatoren in der Elektronik ist die Bildung von Anfangs-Einstell- und Synchronisationsimpulsen, Steuersignalen verschiedene Formen
und Dauer.
Die gesamte Vielfalt der Generatoren lässt sich in folgende Typen unterteilen:
Rechteckimpulsgeneratoren;
Stufenvariable Spannungsgeneratoren;
Sinusgeneratoren
Typische Rechteckwellenformen sind in Abb. 1 dargestellt
Rechteckimpulsgeneratoren, die energiespeichernde Elemente in der Rückkopplungsschleife haben, werden Multivibratoren genannt.
Multivibratoren werden in zwei Gruppen unterteilt:
Selbstoszillierende Multivibratoren;
Wartende Multivibratoren oder Monovibratoren.
Der Hauptunterschied zwischen diesen Multivibratoren besteht darin, dass selbstoszillierende Multivibratoren beim Anlegen der Versorgungsspannung an die Schaltung eine Impulsfolge bilden, da sie über zwei Rückkopplungskreise mit Energiespeichern verfügen, und Standby-Multivibratoren einen einzelnen Impuls mit festgelegten Parametern für die externe Triggerung bilden. Da die Rückkopplungsschleife keinen Energiespeicher hat. Ein Monovibrator ist etwas zwischen einem Multivibrator und einem Trigger.
Es gibt weiche und harte Erregungsmodi von Multivibratoren. Bei Soft-Modus jegliche Spannungsänderungen im Rückkopplungskreis zum Zeitpunkt des Einschaltens der Stromversorgung führen zum Auftreten eines Erzeugungsmodus; Im Hard-Modus erfolgt die Erzeugung, wenn die Spannung im Rückkopplungskreis einen bestimmten Schwellenwert erreicht.
Multivibratoren werden in wiederstartbare und nicht wiederstartbare Multivibratoren unterteilt. Im ersten Fall beginnt bei Anlegen eines Triggerimpulses die Erzeugung der Ausgangssignale vom Ausgangszustand aus erneut. Durch Neustarts können Sie die Dauer des Ausgangsimpulses unabhängig von den Parametern der Multivibratorschaltung unbegrenzt verlängern. Nicht wiederstartbare Multivibratoren reagieren nicht auf externe Triggerimpulse
1. Beschreibung der Multivibratorschaltung mit Feldeffekttransistoren
Der hohe Eingangswiderstand von Feldeffekttransistoren (FETs) ermöglicht den Entwurf von Multivibratoren für sehr niedrige Pulswiederholfrequenzen mit kleinen Kapazitäten von Zeitkondensatoren. Dadurch wird die Form der Ausgangsimpulse weniger verzerrt und das Tastverhältnis ist größer als bei Multivibratoren auf Basis von Bipolartransistoren.
Für selbstoszillierende Multivibratoren sind PTs mit Steuerung am besten geeignet p-n-Übergang, da beim Laden von Kondensatoren die Spannung im Gate-Source-Bereich in Durchlassrichtung anliegt und daher der Widerstand dieses Bereichs klein ist und die Ladezeit der Kondensatoren kurz wird.
Schaltung von Multivibratoren von PT mit Manager p-n Der Übergang und der p-Typ-Kanal sind in Abb. 2 dargestellt. In diesem Multivibrator durch Widerstände
An das Gate wird relativ zur Source eine kleine negative Spannung angelegt, die die Stabilität der Schwingungsperiode und die Dauer der Ausgangsimpulse erhöht. Im Gegensatz zu einem Multivibrator auf Stromversorgungstransistoren wird der Betrieb des Geräts nicht gestört, wenn Widerstände angeschlossen sind zwischen dem Gate und dem gemeinsamen Punkt (Schaltung mit einem „Null“-Gate).
Die Zeitdiagramme des Betriebs eines asymmetrischen Multivibrators sind in Abb. 3 dargestellt. Das Funktionsprinzip dieses Multivibrators entspricht grundsätzlich dem eines Röhrenmultivibrators. Der Unterschied zu einem BT-Multivibrator besteht darin, dass die Entladung von Kondensatoren in vorübergehend stabilen Gleichgewichtszuständen fast ausschließlich über Widerstände erfolgt
und nicht auf Nullspannung, sondern auf einen Wert, bei dem die Gate-Spannung gleich der Abschaltspannung wird (normalerweise 1-6 V)
2.1. ELEKTRISCHE BERECHNUNG
I. Transistorauswahl. Um vorübergehend stabile Gleichgewichtszustände zu gewährleisten, ist es notwendig, Transistoren so auszuwählen
- maximal zulässige Drain-Source-Spannung, - Abschaltspannung. Wählen Sie im Verzeichnis PT KP103L aus, das über die folgenden Parameter verfügt:
Bei Spannungen
=10 V und =0 Drainstrom =3 – 6,6 mA, Kennliniensteilheit S = 1,8 – 3,8 mA/V; Gate-Strom 20 nA, Eingangskapazität pF, Durchgangskapazität pF und Kollektorverlustleistung P = 120 mW. Berechnen wir die Durchschnittswerte der Abschaltspannung und des Eingangswiderstands.Zur Berechnung akzeptieren wir
Wenn man es betrachtet, besteht die gesamte Elektronik aus einer Vielzahl einzelner Bausteine. Dies sind Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, induktive Elemente. Und aus diesen Steinen können Sie alles bauen, was Sie wollen.
Vom harmlosen Kinderspielzeug, das beispielsweise „Miau“-Geräusche von sich gibt, bis zum Leitsystem einer ballistischen Rakete mit Mehrfachsprengkopf für acht Megatonnen-Ladungen.
Eine der sehr bekannten und häufig verwendeten Schaltungen in der Elektronik ist ein symmetrischer Multivibrator elektronisches Gerät Erzeugen (erzeugen) Schwingungen in einer Form, die sich einer rechteckigen Form annähert.
Der Multivibrator besteht aus zwei Transistoren oder Logikschaltungen mit zusätzlichen Elementen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um einen zweistufigen Verstärker mit positiver Rückkopplungsschaltung (POC). Das bedeutet, dass der Ausgang der zweiten Stufe über einen Kondensator mit dem Eingang der ersten Stufe verbunden ist. Dadurch wird der Verstärker durch positive Rückkopplung zum Generator.
Damit der Multivibrator Impulse erzeugen kann, reicht es aus, die Versorgungsspannung anzuschließen. Multivibratoren können sein symmetrisch Und asymmetrisch.
Die Abbildung zeigt eine Schaltung eines symmetrischen Multivibrators.
In einem symmetrischen Multivibrator sind die Werte der Elemente jedes der beiden Arme absolut gleich: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Wenn Sie sich das Oszillogramm des Ausgangssignals eines symmetrischen Multivibrators ansehen, können Sie leicht erkennen, dass die Rechteckimpulse und die Pausen dazwischen zeitlich gleich sind. t Puls ( t und) = t Pause ( t p). Widerstände in den Kollektorkreisen von Transistoren haben keinen Einfluss auf die Impulsparameter und ihr Wert wird abhängig vom verwendeten Transistortyp ausgewählt.
Die Impulswiederholungsrate eines solchen Multivibrators lässt sich leicht mit einer einfachen Formel berechnen:
Dabei ist f die Frequenz in Hertz (Hz), C die Kapazität in Mikrofarad (µF) und R der Widerstand in Kiloohm (kOhm). Zum Beispiel: C = 0,02 µF, R = 39 kOhm. Wir setzen es in die Formel ein, führen die Aktionen aus und erhalten eine Frequenz im Audiobereich von ungefähr 1000 Hz, genauer gesagt 897,4 Hz.
An sich ist ein solcher Multivibrator uninteressant, da er ein unmoduliertes „Quietschen“ erzeugt. Wenn die Elemente jedoch eine Frequenz von 440 Hz auswählen und dies die A-Note der ersten Oktave ist, erhalten wir eine Miniatur-Stimmgabel mit mit dem man beispielsweise auf einer Wanderung eine Gitarre stimmen kann. Sie müssen lediglich eine einzelne Transistorverstärkerstufe und einen Miniaturlautsprecher hinzufügen.
Als Hauptmerkmale eines Impulssignals gelten folgende Parameter:
Frequenz. Maßeinheit (Hz) Hertz. 1 Hz – eine Schwingung pro Sekunde. Die vom menschlichen Ohr wahrgenommenen Frequenzen liegen im Bereich von 20 Hz – 20 kHz.
Pulsdauer. Es wird in Sekundenbruchteilen gemessen: Meilen, Mikro, Nano, Pico und so weiter.
Amplitude. Bei dem betrachteten Multivibrator ist eine Amplitudenanpassung nicht vorgesehen. Professionelle Geräte verwenden sowohl eine schrittweise als auch eine stufenlose Amplitudenanpassung.
Duty-Faktor. Das Verhältnis der Periode (T) zur Pulsdauer ( T). Wenn die Impulslänge 0,5 Perioden beträgt, beträgt das Tastverhältnis zwei.
Basierend auf der obigen Formel lässt sich ein Multivibrator für nahezu jede Frequenz mit Ausnahme hoher und ultrahoher Frequenzen leicht berechnen. Da sind etwas andere physikalische Prinzipien am Werk.
Damit der Multivibrator mehrere diskrete Frequenzen erzeugen kann, genügt es, einen zweiteiligen Schalter und fünf oder sechs Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität, natürlich identisch in jedem Arm, zu installieren und mit dem Schalter die gewünschte Frequenz auszuwählen. Auch die Widerstände R2, R3 beeinflussen die Frequenz und das Tastverhältnis und können variabel gestaltet werden. Hier ist eine weitere Multivibratorschaltung mit einstellbarer Schaltfrequenz.
Wenn der Widerstandswert der Widerstände R2 und R4 je nach verwendetem Transistortyp unter einen bestimmten Wert sinkt, kann dies zu einem Stromausfall führen und der Multivibrator funktioniert nicht. Daher können Sie in Reihe mit den Widerständen R2 und R4 einen variablen Widerstand anschließen R3, mit dem die Schaltfrequenz des Multivibrators ausgewählt werden kann.
Die praktischen Anwendungen eines symmetrischen Multivibrators sind sehr umfangreich. Puls-Computing-Technologie, Funkmessgeräte in der Produktion Haushaltsgeräte. Viele einzigartige medizinische Geräte basieren auf Schaltkreisen, die auf demselben Multivibrator basieren.
Aufgrund seiner außergewöhnlichen Einfachheit und geringen Kosten hat sich der Multivibrator durchgesetzt breite Anwendung im Kinderspielzeug. Hier ist ein Beispiel eines normalen LED-Blinkers.
Mit den im Diagramm angegebenen Werten der Elektrolytkondensatoren C1, C2 und Widerstände R2, R3 beträgt die Pulsfrequenz 2,5 Hz, was bedeutet, dass die LEDs etwa zweimal pro Sekunde blinken. Sie können die oben vorgeschlagene Schaltung verwenden und einen variablen Widerstand zusammen mit den Widerständen R2, R3 einschließen. Dadurch ist es möglich zu sehen, wie sich die Blinkfrequenz der LEDs ändert, wenn sich der Widerstandswert des variablen Widerstands ändert. Sie können Kondensatoren unterschiedlicher Leistung einbauen und das Ergebnis beobachten.
Noch als Schüler habe ich mithilfe eines Multivibrators einen Weihnachtsbaumgirlandenschalter zusammengebaut. Es hat alles geklappt, aber als ich die Girlanden angeschlossen habe, begann mein Gerät, sie mit einer sehr hohen Frequenz zu wechseln. Aus diesem Grund begann der Fernseher im Nebenzimmer wilde Störungen zu zeigen und das elektromagnetische Relais im Stromkreis knisterte wie ein Maschinengewehr. Es war sowohl freudig (es funktioniert!) als auch ein wenig beängstigend. Die Eltern waren ziemlich beunruhigt.
Solch ein ärgerlicher Fehler mit zu häufigem Umschalten ließ mich nicht zur Ruhe kommen. Und ich habe den Stromkreis überprüft und festgestellt, dass die Kondensatoren ihren Nennwert hatten. Nur eines habe ich nicht berücksichtigt.
Die Elektrolytkondensatoren waren sehr alt und ausgetrocknet. Ihr Fassungsvermögen war gering und entsprach überhaupt nicht den Angaben auf ihrem Körper. Aufgrund der geringen Kapazität arbeitete der Multivibrator mit einer höheren Frequenz und wechselte die Girlanden zu oft.
Damals hatte ich keine Instrumente, die die Kapazität von Kondensatoren messen konnten. Ja, und der Tester verwendete einen Zeiger und kein modernes Digitalmultimeter.
Wenn Ihr Multivibrator daher eine zu hohe Frequenz erzeugt, überprüfen Sie zunächst die Elektrolytkondensatoren. Glücklicherweise kann man mittlerweile für wenig Geld einen universellen Funkkomponententester kaufen, der die Kapazität eines Kondensators messen kann.
Multivibrator auf Basis von Feldeffekttransistoren
Anfänger im Funkamateure wissen natürlich, dass Multivibratoren (symmetrisch und asymmetrisch) aus Bipolartransistoren bestehen. Leider haben solche Multivibratoren einen Nachteil: Beim Betrieb mit einer ziemlich starken Last, beispielsweise Glühlampen, sind große Basisströme erforderlich, um die Transistoren vollständig zu öffnen.
Wenn die Arme des Multivibrators mit einer Frequenz von 3...0,2 Hz schalten, müssen in den Frequenzeinstellkreisen Oxidkondensatoren eingebaut werden große kapazität und daher große Abmessungen. Wir sollten die relativ hohe Sättigungsspannung offener Transistoren nicht vergessen.
Der vorgeschlagene Multivibrator (siehe Abbildung) verwendet inländische n-Kanal-Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate und induziertem Kanal. Im Inneren des Gehäuses befindet sich zwischen den Gate- und Source-Anschlüssen eine schützende Zenerdiode, die die Wahrscheinlichkeit eines Transistorausfalls bei unsachgemäßer Handhabung erheblich verringert.
Die Schaltfrequenz der Multivibratortransistoren beträgt ca. 2 Hz, sie wird durch Kondensatoren und Widerstände eingestellt. Die Last der Multivibratortransistoren sind Glühlampen EL1, EL2.
Zwischen Drain und Gate der Transistoren geschaltete Widerstände sorgen für einen sanften Start des Multivibrators. Leider verzögern sie das Abschalten der Transistoren etwas.
Anstelle von Glühlampen ist es zulässig, LEDs mit Begrenzungswiderständen mit einem Widerstand von 360 Ohm oder eine Telefonkapsel, beispielsweise TK-47 (für diese Option muss der Multivibrator im Audiofrequenzbereich arbeiten) in den Transistor-Drain einzubauen Schaltung. Wird nur eine Kapsel verwendet, muss ein Widerstand mit einem Widerstandswert von 100...200 Ohm als Last in den Drain-Kreis des anderen Transistors eingebunden werden.
Die Widerstände R1, R2 der im Diagramm angegebenen Nennwerte können aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit geringerem Widerstand bestehen. Wenn diese Option nicht verfügbar ist, installieren Sie Widerstände mit niedrigeren Werten und Kondensatoren mit größeren Werten.
Kondensatoren können aus unpolarer Keramik oder Folie bestehen, zum Beispiel die Serien KM-5, KM-6, K73-17. Es werden Glühlampen aus einer in China hergestellten „blinkenden“ Weihnachtsbaumgirlande mit einer Spannung von 6 V und einem Strom von 100 mA verwendet. Geeignet sind auch kleine Lampen mit einer Spannung von 6 V und einem Strom von 60 oder 20 mA.
Anstelle von Transistoren der angegebenen Serie, die einem Gleichstrom bis 180 mA standhalten, dürfen Schalter der Serien KR1064KT1, KR1014KT1 verwendet werden, die für höhere Ströme ausgelegt sind. Wenn Sie einen Multivibrator mit einer stärkeren Last verwenden, beispielsweise Autoglühlampen, benötigen Sie andere Transistoren, beispielsweise KP744G, die einen Drainstrom von bis zu 9 A ermöglichen. Bei dieser Option müssen Sie jedoch einen Schutz installieren Zenerdioden zwischen Gate und Source für eine Spannung von 8...10 V (Kathode zum Gate) - KS191Zh oder ähnlich. Bei hohen Lastströmen müssen Transistoren auf Kühlkörpern installiert werden.
Der Multivibrator wird durch Auswahl von Kondensatoren eingestellt, bis die gewünschte Schaltfrequenz der Transistoren erreicht ist. Um das Gerät bei Audiofrequenzen betreiben zu können, müssen die Kondensatoren eine Kapazität von 300...600 pF haben. Wenn Sie die Kondensatoren mit der im Diagramm angegebenen Kapazität belassen, müssen Sie Widerstände mit niedrigerem Widerstand auswählen – bis zu 47 kOhm.
Der Multivibrator ist bei einer Versorgungsspannung von 3...10 V, natürlich bei entsprechender Belastung, betriebsbereit. Wenn es als Komponente in der zu entwickelnden Konstruktion verwendet werden soll, wird zwischen den Stromkabeln des Multivibrators ein Sperrkondensator mit einer Kapazität von 0,1...100 μF installiert.
