Multivibrator 1 LED. Asymmetrischer Multivibrator und seine Anwendung. Das Funktionsprinzip des Multivibrators

Multivibrator - ein Gerät zur Erzeugung von nicht-sinusförmigen Schwingungen. Die Ausgabe ist eine beliebige andere Wellenform als eine Sinuswelle. Die Signalfrequenz in einem Multivibrator wird durch Widerstand und Kapazität bestimmt, nicht durch Induktivität und Kapazität. Der Multivibrator besteht aus zwei Verstärkerstufen, wobei der Ausgang jeder Stufe dem Eingang der anderen Stufe zugeführt wird.

Das Funktionsprinzip des Multivibrators

Ein Multivibrator kann eine Welle von fast jeder Form erzeugen, abhängig von zwei Faktoren: dem Widerstand und der Kapazität jeder der beiden Verstärkerstufen und woher der Ausgang in der Schaltung genommen wird.

Wenn beispielsweise Widerstand und Kapazität zweier Stufen gleich sind, verbringt eine Stufe 50 % der Zeit und die andere Stufe 50 % der Zeit. Für die Diskussion von Multivibratoren in diesem Abschnitt wird angenommen, dass Widerstand und Kapazität beider Stufen gleich sind. Wenn diese Bedingungen vorliegen, ist die Ausgabe eine Rechteckwelle.

Bistabile Multivibratoren (oder "Flip-Flops") haben zwei stabile Zustände. Im eingeschwungenen Zustand befindet sich eine der beiden Stufen des Verstärkers im leitenden Zustand und die andere Stufe ist nicht leitend. Um von einem stabilen Zustand in einen anderen zu gelangen, muss der bistabile Multivibrator ein externes Signal empfangen.

Dieses externe Signal wird als externer Triggerimpuls bezeichnet. Sie leitet den Übergang des Multivibrators von einem Zustand in einen anderen ein. Ein weiterer Triggerimpuls wird benötigt, um die Schaltung wieder in ihren ursprünglichen Zustand zu versetzen. Diese Triggerimpulse werden "Start" und "Restart" genannt.

Neben dem bistabilen Multivibrator gibt es auch einen monostabilen Multivibrator, der nur einen stationären Zustand hat, und einen astabilen Multivibrator, der keinen stationären Zustand hat.

Um Rechteckimpulse mit einer obigen Frequenz zu erzeugen, können Sie Schaltungen verwenden, die nach dem gleichen Prinzip wie die Schaltung in Abb. 18.32. Wie in Abb. 18.40 wird in solchen Schaltungen der einfachste Differenzverstärker als Komparator verwendet.

Eine positive Rückkopplung in der Schmitt-Triggerschaltung erfolgt durch direktes Verbinden des Verstärkerausgangs mit seinem -Eingang, d. h. der Widerstandswert des Widerstands im Spannungsteiler wird gleich Null gewählt. Nach Formel (18.16) hätte in einem solchen Schema eine unendlich lange Schwingungsdauer erhalten werden müssen, aber das ist nicht ganz richtig. Bei der Ableitung dieser Gleichung wurde angenommen, dass der als Komparator verwendete Verstärker eine unendlich große Verstärkung hat, d.h. dass der Schaltvorgang der Schaltung erfolgt, wenn die Eingangsspannungsdifferenz gleich Null ist. In diesem Fall entspricht die Schaltschwelle der Schaltung der Ausgangsspannung und die Spannung am Kondensator C erreicht diesen Wert nur sehr lange.

Reis. 18.40 Multivibrator basierend auf einem Differenzverstärker.

Differenzverstärkerschaltung, auf deren Grundlage der Generator in Abb. 18.40, hat eine eher geringe Verstärkung. Aus diesem Grund schaltet die Schaltung um, noch bevor die Differenz zwischen den Eingangssignalen des Verstärkers Null erreicht. Wird beispielsweise ein solches Schema implementiert, wie in Abb. 18.41, basierend auf einem in ECL-Technologie hergestellten Linearverstärker (z. B. basierend auf einer integrierten Mikroschaltung, die Differenz der Eingangssignale, bei der die Schaltung geschaltet wird, beträgt etwa die Basis der ECL-Technologie ist die Pulsperiode des erzeugten Signals

Mit der betrachteten Schaltung können Sie eine Pulsspannung mit einer Frequenz von bis zu erzeugen

Ein ähnlicher Generator kann auch auf der Basis von TTL-Schaltungen hergestellt werden. Für diese Zwecke eignet sich ein vorgefertigter Schmitt-Trigger-Chip (zB 7414 oder 74132), da dieser bereits über eine interne Mitkopplung verfügt. Die entsprechende Aufnahme einer solchen Mikroschaltung ist in Abb. 18.42. Da der Eingangsstrom des TTL-Elements durch den Schmitt-Trigger-Widerstand fließen muss, sollte dessen Widerstandswert 470 Ohm nicht überschreiten. Dies ist für ein sicheres Schalten der Schaltung bei der unteren Betriebsschwelle erforderlich. Der Mindestwert dieses Widerstands wird durch die Ausgangsbelastbarkeit des Logikelements bestimmt und beträgt etwa 100 Ohm. Die Triggerschwellen des Schmitt-Triggers liegen bei 0,8 und 1,6 V. Bei einer Ausgangssignalamplitude von ca. 3 V, typisch für TTL-ICs, beträgt die Pulsfrequenz des erzeugten Signals

Die maximal erreichbare Frequenz beträgt etwa 10 MHz.

Die höchsten Erzeugungsfrequenzen werden erreicht, wenn spezielle Multivibratorschaltungen mit Emitterkopplungen verwendet werden (z von TTL- oder ESL-Schaltungen.

Betrachten wir das Funktionsprinzip der Schaltung. Angenommen, die Amplitude der Wechselspannungen an allen Punkten der Schaltung überschreitet nicht den Wert Wenn der Transistor geschlossen ist, ist die Spannung an seinem Kollektor praktisch gleich der Versorgungsspannung. Die Emitterspannung des Transistors ist Emitterstrom

Reis. 18.41. Multivibrator basierend auf einem linearen Verstärker mit ESL-Technologie.

Reis. 18.42. Multivibrator basierend auf Schmitt-Trigger, hergestellt in TTL-Technologie. Frequenz

Reis. 18.43. Emittergekoppelter Multivibrator.

des Transistors ist gleich Damit das Signal der gewünschten Amplitude am Widerstand isoliert werden kann, muss sein Widerstandswert sein Dann ist im betrachteten Zustand der Schaltung die Spannung am Emitter des Transistors gleich. Während der Transistor geschlossen ist, fließt der Strom aus der linken Quelle durch den Kondensator C. wodurch die Spannung am Emitter des Transistors mit einer Rate von . abnimmt

Transistor T öffnet, wenn die Spannung an seinem Emitter auf einen Wert sinkt Gleichzeitig sinkt die Spannung an der Basis des Transistors um 0,5 V und der Transistor schließt und die Spannung an seinem Kollektor steigt auf den Wert Emitterfolger am Transistor, die Spannung am Kollektor des Transistors steigt mit steigender Spannung, also die Basisspannung des Transistors. Dadurch steigt die Spannung am Emitter des Transistors schlagartig auf den Wert an Dieser Spannungsstoß wird über den Kondensator C auf den Emitter des Transistors übertragen, so dass die Spannung an dieser Stelle schlagartig von auf . ansteigt

Während der Transistor gesperrt ist, führt der durch den Kondensator C fließende Strom dazu, dass die Spannung am Emitter des Transistors mit einer Rate von . abfällt

Der Transistor bleibt geschlossen, bis das Potential seines Emitters von einem Wert auf einen Wert abfällt Für einen Transistor ist diese Zeit

Die in Abbildung 1 gezeigte Multivibratorschaltung ist eine Kaskadenschaltung von Transistorverstärkern, bei der der Ausgang der ersten Stufe über eine einen Kondensator enthaltende Schaltung mit dem Eingang der zweiten und der Ausgang der zweiten Stufe mit dem Eingang verbunden ist des ersten durch eine Schaltung, die einen Kondensator enthält. Multivibratorverstärker sind Transistorschalter, die in zwei Zuständen sein können. Die Multivibratorschaltung in Abbildung 1 unterscheidet sich von der im Artikel "" besprochenen Triggerschaltung. Dadurch, dass sie in den Rückkopplungskreisen reaktive Elemente aufweist, kann die Schaltung daher nicht-sinusförmige Schwingungen erzeugen. Die Widerstandswerte der Widerstände R1 und R4 finden Sie aus den Verhältnissen 1 und 2:

Wobei I KBO = 0,5 mkA der maximale Rückwärtskollektorstrom des kt315a-Transistors ist,

Iкmax = 0,1А ist der maximale Kollektorstrom des kt315a-Transistors, Uп = 3V ist die Versorgungsspannung. Wählen wir R1 = R4 = 100Ω. Die Kondensatoren C1 und C2 werden in Abhängigkeit von der erforderlichen Schwingfrequenz des Multivibrators ausgewählt.

Abbildung 1 - Multivibrator an Transistoren KT315A

Sie können die Spannung zwischen den Punkten 2 und 3 oder zwischen den Punkten 2 und 1 abbauen. Die folgenden Grafiken zeigen, wie sich die Spannung ungefähr zwischen den Punkten 2 und 3 und zwischen den Punkten 2 und 1 ändert.

T ist die Schwingungsdauer, t1 ist die Zeitkonstante der linken Schulter des Multivibrators, t2 ist die Zeitkonstante der rechten Schulter 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 auch die Kondensatoren C1 und C2 durch Variablen (oder Trimmer) ersetzen und durch Ändern ihrer Kapazität die Frequenz und das Tastverhältnis der vom Multivibrator erzeugten Impulse einstellen ) Kondensatoren, dann ist es besser, sie zu verwenden und die variablen Widerstände R2 und R3 konstant einzustellen. Das Foto unten zeigt den zusammengebauten Multivibrator:

Um sicherzustellen, dass der zusammengebaute Multivibrator funktioniert, wurde ein Piezo-Lautsprecher daran angeschlossen (zwischen Punkt 2 und 3). Nach dem Anlegen von Strom an die Schaltung begann der piezodynamische Lautsprecher zu knacken. Änderungen des Widerstands der Trimmwiderstände führten entweder dazu, dass die Frequenz des vom piezodynamischen Lautsprecher abgestrahlten Schalls erhöht oder verringert wurde oder dass der Multivibrator nicht mehr erzeugte.
Das Programm zur Berechnung der Frequenz-, Perioden- und Zeitkonstanten, des Tastverhältnisses der vom Multivibrator entnommenen Impulse:

Wenn das Programm nicht funktioniert, kopieren Sie seinen HTML-Code in Notepad und speichern Sie ihn im HTML-Format.
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Ein Multivibrator ist der einfachste Impulsgenerator, der im Autooszillationsmodus arbeitet, dh wenn Spannung an die Schaltung angelegt wird, beginnt er selbst Impulse zu erzeugen.

Das einfachste Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Außerdem werden die Kapazitäten der Kondensatoren C1, C2 immer möglichst gleich gewählt, und der Nennwert der Basiswiderstände R2, R3 sollte höher sein als die Kollektorwiderstände. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für den korrekten Betrieb des MB.

Wie funktioniert ein Multivibrator mit Transistoren, also: Wenn der Strom eingeschaltet wird, beginnen sich die Kapazitäten C1, C2 aufzuladen.

Der erste Kondensator entlang der Kette R1-C1 ist der BE Übergang des zweiten Gehäuses.

Die zweite Kapazität wird entlang der R4 - C2-Schaltung - dem EB-Übergang des ersten Transistors - geladen.

Da die Transistoren einen Basisstrom haben, öffnen sie fast. Da es aber keine zwei identischen Transistoren gibt, wird einer von ihnen etwas früher öffnen als sein Kollege.

Angenommen, wir öffnen den ersten Transistor früher. Nach dem Öffnen entlädt es die C1-Kapazität. Außerdem wird er in umgekehrter Polarität entladen, wodurch der zweite Transistor geschlossen wird. Der erste befindet sich jedoch nur für den Moment im geöffneten Zustand, bis der Kondensator C2 auf das Niveau der Versorgungsspannung aufgeladen ist. Am Ende des Ladevorgangs C2 wird Q1 gesperrt.

Aber zu diesem Zeitpunkt ist C1 fast entladen. Dies bedeutet, dass ein Strom durch ihn fließt, der den zweiten Transistor öffnet, der die Kapazität C2 entlädt und im offenen Zustand bleibt, bis der erste Kondensator wieder aufgeladen ist. Und so weiter von Zyklus zu Zyklus, bis wir den Strom vom Stromkreis abschalten.

Es ist leicht zu erkennen, dass die Schaltzeit hier durch die Nennkapazität der Kondensatoren bestimmt wird. Übrigens bringt auch hier der Widerstand der Basiswiderstände R1, R3 einen gewissen Faktor mit ein.

Kehren wir zum ursprünglichen Zustand zurück, wenn der erste Transistor offen ist. In diesem Moment hat die Kapazität C1 nicht nur Zeit, sich zu entladen, sondern beginnt sich auch mit umgekehrter Polarität entlang der Schaltung R2-C1-Kollektor-Emitter des offenen Q1 aufzuladen.

Aber der Widerstand von R2 ist groß genug und C1 hat keine Zeit, sich auf das Niveau der Stromquelle aufzuladen, aber wenn Q1 ausgeschaltet wird, wird es über den Basiskreis von Q2 entladen, was ihm hilft, sich so schnell wie möglich zu öffnen . Der gleiche Widerstand erhöht auch die Ladezeit des ersten Kondensators C1. Aber die Kollektorwiderstände R1, R4 sind eine Last und haben keinen großen Einfluss auf die Pulserzeugungsfrequenz.

Als praktische Einführung schlage ich vor, im selben Artikel auch das Design von drei Transistoren zu sammeln.

Lassen Sie uns die Arbeit eines asymmetrischen Multivibrators an zwei Transistoren am Beispiel einer einfachen Schaltung eines hausgemachten Amateurfunkprodukts herausfinden, das den Klang einer springenden Metallkugel ausgibt. Die Schaltung funktioniert wie folgt: Wenn sich der Kondensator C1 entlädt, nimmt das Volumen der Schläge ab. Die Gesamtdauer des Tons hängt vom Wert von C1 ab und der Kondensator C2 bestimmt die Dauer der Pausen. Transistoren können absolut jeder pnp-Typ sein.

Es gibt zwei Arten von Multivibratoren mit häuslicher Mikroleistung - selbstschwingend (GG) und wartend (AG).

Selbstschwingend erzeugt eine periodische Folge von Rechteckimpulsen. Deren Dauer und Wiederholperiode werden durch die Parameter externer Widerstandselemente und Kondensatoren oder durch die Höhe der Steuerspannung bestimmt.

Heimische Mikroschaltungen von selbstschwingenden MS sind zum Beispiel 530GG1, K531GG1, KM555GG2 Ausführlichere Informationen zu ihnen und vielen anderen finden Sie beispielsweise in Yakubovskiy S. V. Digitale und analoge integrierte Schaltkreise oder ICs und deren ausländische Pendants. Handbuch in 12 Bänden herausgegeben von Nefedov

Bei wartenden MVs wird die Dauer des erzeugten Impulses auch durch die Eigenschaften der montierten Funkkomponenten und die Impulswiederholungsdauer durch die Wiederholungsdauer der an einem separaten Eingang ankommenden Triggerimpulse eingestellt.

Beispiele: K155AG1 enthält einen wartenden Multivibrator, der einzelne Rechteckimpulse mit guter Dauerstabilität bildet; 133AG3, K155AG3, 533AG3, KM555AG3, KR1533AG3 enthält zwei wartende MVs, die einzelne rechteckförmige Spannungsimpulse mit guter Stabilität bilden; 533AG4, KM555AG4 zwei wartende MVs, die einzelne rechteckige Spannungsimpulse bilden.

Sehr oft bevorzugen sie in der Amateurfunkpraxis keine spezialisierten Mikroschaltungen, sondern bauen sie auf logischen Elementen auf.

Die einfachste Schaltung eines Multivibrators basierend auf NAND-Logikgattern ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es hat zwei Zustände: In einem Zustand ist DD1.1 gesperrt und DD1.2 geöffnet, im anderen ist alles umgekehrt.

Ist beispielsweise DD1.1 geschlossen, ist DD1.2 geöffnet, dann wird die Kapazität C2 mit dem Ausgangsstrom DD1.1 aufgeladen, der durch den Widerstand R2 fließt. Die Spannung am Eingang von DD1.2 ist positiv. Es hält DD1.2 offen. Wenn die Kapazität C2 geladen wird, sinkt der Ladestrom und die Spannung über R2 sinkt. In dem Moment, in dem der Schwellenpegel erreicht ist, beginnt DD1.2 zu schließen und sein Ausgangspotential steigt. Das Anwachsen dieser Spannung wird über C1 zum Ausgang von DD1.1 übertragen, letzterer öffnet sich und der umgekehrte Prozess entwickelt sich, der mit der vollständigen Sperrung von DD1.2 und der Entsperrung von DD1.1 endet - dem Übergang des Geräts zu a zweiter instabiler Zustand. Nun wird C1 über R1 und den Ausgangswiderstand der Komponente der Mikroschaltung DD1.2 und C2 - über DD1.1 geladen. Wir beobachten also einen typischen selbstschwingenden Vorgang.

Eine andere einfache Schaltung, die auf Logikgattern aufgebaut werden kann, ist ein Rechteckimpulsgenerator. Darüber hinaus arbeitet ein solcher Generator im Autogenerationsmodus, ähnlich dem Transistor. Die folgende Abbildung zeigt einen Generator, der auf einer logischen digitalen natürlichen Mikrobaugruppe K155LA3 . aufgebaut ist

Multivibratorschaltung für K155LA3

Ein praktisches Beispiel für eine solche Implementierung finden Sie auf der Seite Elektronik im Design des Klingeltons.

Ein praktisches Beispiel für die Implementierung des Betriebs eines wartenden MV an einem Trigger im Design eines optischen Schalters zur Beleuchtung von IR-Strahlen wird betrachtet.

Multivibratoren sind eine andere Form von Oszillatoren. Ein Generator ist eine elektronische Schaltung, die an ihrem Ausgang ein Wechselstromsignal unterstützen kann. Er kann Rechteck-, Linear- oder Pulssignale erzeugen. Für die Oszillation muss der Generator zwei Barkhausen-Bedingungen erfüllen:

T, die Verstärkung der Schleife, sollte etwas mehr als eins sein.

Die Phasenverschiebung des Zyklus muss 0 Grad oder 360 Grad betragen.

Um beide Bedingungen zu erfüllen, muss der Generator über eine Art Verstärker verfügen und ein Teil seiner Ausgabe muss am Eingang regeneriert werden. Wenn die Verstärkung des Verstärkers kleiner als eins ist, schwingt die Schaltung nicht, und wenn sie größer als eins ist, wird die Schaltung übersteuert und erzeugt eine verzerrte Wellenform. Ein einfacher Generator kann eine Sinuswelle erzeugen, aber keine Rechteckwelle. Eine Rechteckwelle kann mit einem Multivibrator gebildet werden.

Ein Multivibrator ist eine Form von Generator mit zwei Stufen, dank derer wir einen Ausweg aus jedem der Zustände finden können. Dies sind im Grunde zwei Verstärkerschaltungen, kombiniert mit Rückkopplung. In diesem Fall leitet keiner der Transistoren gleichzeitig. Es ist immer nur ein Transistor leitend und der andere gesperrt. Einige Schaltkreise haben bestimmte Zustände; der Zustand mit einem schnellen Übergang wird als Schaltvorgang bezeichnet, bei dem sich Strom und Spannung schnell ändern. Dieser Schalter wird Triggerschalter genannt. Daher können wir die Strecke drinnen oder draußen laufen lassen.

Schemata haben zwei Zustände.

Einer davon ist ein stabiler Zustand, in dem die Schaltung für immer ohne Triggerung bleibt.
Der andere Zustand ist instabil: In diesem Zustand verharrt die Schaltung für eine begrenzte Zeit ohne externe Ansteuerung und wechselt in einen anderen Zustand. Daher erfolgt die Verwendung von Multivibratoren in zwei Zuständen der Schaltungen, wie Timer und Trigger.

Ein instabiler Multivibrator mit einem Transistor

Es ist ein freilaufender Generator, der ständig zwischen zwei instabilen Zuständen wechselt. In Abwesenheit eines externen Signals schalten die Transistoren abwechselnd vom Sperrzustand in den Sättigungszustand mit einer Frequenz, die durch die RC-Zeitkonstanten der Kommunikationsschaltungen bestimmt wird. Sind diese Zeitkonstanten gleich (R und C sind gleich), dann wird eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 / 1,4 RC erzeugt. Daher wird ein instabiler Multivibrator als Impulsgenerator oder Rechteckwellengenerator bezeichnet. Je größer der Wert der Grundlast R2 und R3 im Verhältnis zur Kollektorlast von R1 und R4 ist, desto größer ist die Stromverstärkung und desto schärfer die Flanke des Signals.

Das grundlegende Funktionsprinzip eines instabilen Multivibrators ist eine geringfügige Änderung der elektrischen Eigenschaften oder Eigenschaften des Transistors. Dieser Unterschied bewirkt, dass ein Transistor beim ersten Anlegen von Strom schneller einschaltet als der andere, was zu Schwingungen führt.

Schema Erklärung

der instabile Multivibrator besteht aus zwei vernetzten RC-Verstärkern.
Die Schaltung hat zwei instabile Zustände
Wenn V1 = LOW und V2 = HIGH ist, ist Q1 EIN und Q2 AUS
Wenn V1 = HIGH und V2 = LOW ist, ist Q1 AUS. und Q2 EIN.
In diesem Fall muss R1 = R4, R2 = R3, R1 größer als R2 sein
C1 = C2
Wenn die Schaltung zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird keiner der Transistoren eingeschaltet.
Die Basisspannung beider Transistoren beginnt anzusteigen. Aufgrund der unterschiedlichen Dotierungs- und elektrischen Eigenschaften des Transistors schaltet jeder Transistor zuerst ein.

Reis. 1: Schematische Darstellung der Funktionsweise eines instabilen Multivibrators mit Transistor

Wir können nicht sagen, welcher Transistor zuerst leitet, daher nehmen wir an, dass Q1 zuerst leitet und Q2 ausgeschaltet ist (C2 ist vollständig geladen).

Q1 leitet und Q2 ist aus, also VC1 = 0 V, da der gesamte Strom gegen Masse auf einen Kurzschluss in Q1 zurückzuführen ist, und VC2 = Vcc, da die gesamte Spannung über VC2 aufgrund eines offenen Stromkreises in TR2 abfällt (gleich die Versorgungsspannung) ...
Aufgrund der hohen Spannung VC2 beginnt der Kondensator C2, über Q1 bis R4 zu laden, und C1 beginnt, über R2 bis Q1 zu laden. Die Ladezeit von C1 (T1 = R2C1) ist länger als die Ladezeit von C2 (T2 = R4C2).
Da die rechte Platte C1 mit der Basis von Q2 verbunden ist und geladen wird, bedeutet dies, dass diese Platte ein hohes Potenzial hat, und wenn sie die Spannung von 0,65 V überschreitet, schaltet sie Q2 ein.
Da C2 vollständig geladen ist, hat seine linke Platte -Vcc oder -5V und ist mit der Basis von Q1 verbunden. Daher schaltet es Q2 aus
TR Jetzt ist TR1 ausgeschaltet und Q2 leitet, daher VC1 = 5 V und VC2 = 0 V. Die linke Platte von C1 wurde zuvor mit -0,65 V erregt, die auf 5 V ansteigt und mit dem Kollektor von Q1 verbunden ist. C1 entlädt sich zuerst von 0 auf 0,65 V und beginnt dann mit dem Laden über R1 bis Q2. Während des Ladevorgangs liegt die rechte Platte C1 auf niedrigem Potential, wodurch Q2 ausgeschaltet wird.
Die rechte Platte C2 ist mit dem Kollektor Q2 verbunden und liegt vorläufig auf +5V. C2 entlädt sich also zuerst von 5 V auf 0 V und beginnt dann mit dem Laden über R3. Die linke Platte von C2 liegt während des Ladevorgangs auf hohem Potenzial, was Q1 einschaltet, wenn es 0,65 V erreicht.

Reis. 2: Schematische Darstellung der Funktionsweise eines instabilen Multivibrators mit Transistor

Jetzt leitet Q1 und Q2 ist aus. Die obige Sequenz wird wiederholt und wir erhalten an beiden Kollektoren des Transistors ein Signal, das zueinander phasenverschoben ist. Um eine ideale Rechteckwelle von einem beliebigen Transistorkollektor zu erhalten, nehmen wir als Kollektorwiderstand des Transistors den Basiswiderstand, dh (R1 = R4), (R2 = R3), sowie den gleichen Kondensatorwert, was unsere Schaltung symmetrisch. Daher ist das Tastverhältnis für den niedrigen und hohen Wert des Ausgangssignals derselbe, der eine Rechteckwelle erzeugt.
Konstante Die Zeitkonstante der Wellenform hängt vom Basiswiderstand und Kollektor des Transistors ab. Wir können seinen Zeitraum berechnen durch: Zeitkonstante = 0.693RC

Das Funktionsprinzip des Multivibrators im Video mit einer Erklärung

In diesem Video-Tutorial des Lötkolben-TV-Kanals zeigen wir, wie die Elemente des Stromkreises miteinander verbunden sind und lernen die darin ablaufenden Prozesse kennen. Die erste Schaltung, auf deren Grundlage das Funktionsprinzip betrachtet wird, ist eine Multivibratorschaltung mit Transistoren. Die Schaltung kann sich in einem von zwei Zuständen befinden und periodisch von einem in einen anderen übergehen.

Analyse von 2 Zuständen des Multivibrators.

Jetzt sehen wir nur noch zwei LEDs, die abwechselnd blinken. Warum passiert dies? Überlege zuerst erste Bedingung.

Der erste Transistor VT1 ist geschlossen und der zweite Transistor ist vollständig geöffnet und stört den Kollektorstromfluss nicht. Der Transistor befindet sich in diesem Moment im Sättigungsmodus, wodurch der Spannungsabfall an ihm reduziert werden kann. Und so leuchtet die rechte LED mit voller Stärke. Der Kondensator C1 wurde im ersten Moment entladen und der Strom floss frei zur Basis des Transistors VT2, wodurch dieser vollständig geöffnet wurde. Aber nach einem Moment beginnt sich der Kondensator schnell mit dem Basisstrom des zweiten Transistors über den Widerstand R1 aufzuladen. Nachdem er vollständig geladen ist (und wie Sie wissen, leitet ein vollständig geladener Kondensator keinen Strom), dann schließt der Transistor VT2 und die LED erlischt.

Die Spannung am Kondensator C1 ist gleich dem Produkt aus Basisstrom und Widerstandswert des Widerstands R2. Schneller Vorlauf in der Zeit. Während der Transistor VT2 offen war und die rechte LED leuchtete, beginnt sich der zuvor im vorherigen Zustand geladene Kondensator C2 langsam über den offenen Transistor VT2 und den Widerstand R3 zu entladen. Bis zur Entladung ist die Spannung an der Basis von VT1 negativ, was den Transistor vollständig sperrt. Die erste LED ist aus. Es stellt sich heraus, dass der Kondensator C2 bis zum Abklingen der zweiten LED Zeit zum Entladen hat und bereit ist, Strom zur Basis des ersten Transistors VT1 zu leiten. Wenn die zweite LED erlischt, schaltet sich die erste LED ein.

EIN im zweiten zustand alles ist gleich, aber im Gegenteil, der Transistor VT1 ist offen, VT2 ist geschlossen. Der Übergang in einen anderen Zustand erfolgt, wenn der Kondensator C2 entladen wird, die Spannung an ihm sinkt. Wenn es vollständig entladen ist, beginnt es sich in die entgegengesetzte Richtung aufzuladen. Wenn die Spannung am Basis-Emitter-Übergang des Transistors VT1 eine zum Öffnen ausreichende Spannung erreicht, etwa 0,7 V, beginnt dieser Transistor zu öffnen und die erste LED leuchtet auf.

Schauen wir uns das Diagramm noch einmal an.

Kondensatoren werden über die Widerstände R1 und R4 geladen, und die Entladung erfolgt über R3 und R2. Widerstände R1 und R4 begrenzen den Strom der ersten und zweiten LED. Nicht nur die Helligkeit der LEDs hängt von ihrem Widerstand ab. Sie bestimmen auch die Ladezeit der Kondensatoren. Die Widerstände von R1 und R4 sind viel kleiner gewählt als R2 und R3, damit die Kondensatoren schneller geladen als entladen werden. Der Multivibrator wird verwendet, um Rechteckimpulse zu empfangen, die vom Kollektor des Transistors entfernt werden. Dabei wird die Last parallel zu einem der Kollektorwiderstände R1 oder R4 geschaltet.

Das Diagramm zeigt die von dieser Schaltung erzeugten Rechteckimpulse. Einer der Bereiche wird Pulsfront genannt. Die Front hat eine Steigung, und je länger die Ladezeit der Kondensatoren ist, desto größer ist diese Steigung.

Wenn der Multivibrator die gleichen Transistoren, Kondensatoren gleicher Kapazität verwendet und die Widerstände einen symmetrischen Widerstand haben, wird ein solcher Multivibrator als symmetrisch bezeichnet. Es hat die gleiche Pulsbreite und Pausendauer. Und wenn es Unterschiede in den Parametern gibt, ist der Multivibrator asymmetrisch. Wenn wir den Multivibrator an eine Stromquelle anschließen, werden im ersten Moment beide Kondensatoren entladen, was bedeutet, dass ein Strom zur Basis beider Kondensatoren fließt und eine instationäre Betriebsweise auftritt, in der nur einer der Transistoren öffnen sollte. Da diese Elemente der Schaltung einige Fehler in den Nennwerten und Parametern aufweisen, öffnet sich zuerst einer der Transistoren und der Multivibrator startet.

Wenn Sie diese Schaltung im Multisim-Programm simulieren möchten, müssen Sie die Werte der Widerstände R2 und R3 so einstellen, dass sich deren Widerstand um mindestens ein Zehntel Ohm unterscheidet. Machen Sie dasselbe mit der Kapazität der Kondensatoren, sonst startet der Multivibrator möglicherweise nicht. Bei der praktischen Umsetzung dieser Schaltung empfehle ich eine Spannung von 3 bis 10 Volt, und jetzt erfahren Sie die Parameter der Elemente selbst. Vorausgesetzt, dass der KT315-Transistor verwendet wird. Die Widerstände R1 und R4 haben keinen Einfluss auf die Pulsfrequenz. In unserem Fall begrenzen sie den LED-Strom. Der Widerstand der Widerstände R1 und R4 kann von 300 Ohm bis 1 kOhm gewählt werden. Der Widerstand der Widerstände R2 und R3 beträgt 15 kOhm bis 200 kOhm. Die Kapazität der Kondensatoren beträgt 10 bis 100 µF. Stellen Sie sich eine Tabelle mit Widerstands- und Kapazitätswerten vor, die die ungefähre erwartete Pulsfrequenz zeigt. Das heißt, um einen Impuls mit einer Dauer von 7 Sekunden zu erhalten, dh einer LED, die 7 Sekunden lang leuchtet, müssen Sie die Widerstände R2 und R3 mit einem Widerstand von 100 kΩ und einen Kondensator mit einer Kapazität verwenden von 100 μF.

Ausgabe.

Die Zeitglieder dieser Schaltung sind Widerstände R2, R3 und Kondensatoren C1 und C2. Je niedriger ihre Bewertungen, desto häufiger schalten die Transistoren und desto häufiger flackern die LEDs.

Der Multivibrator kann nicht nur auf Transistoren, sondern auch auf Basis von Mikroschaltungen realisiert werden. Hinterlassen Sie Ihre Kommentare, vergessen Sie nicht, den TV-Kanal Löten auf YouTube zu abonnieren, um keine neuen interessanten Videos zu verpassen.

Eine weitere interessante Sache über den Funksender.