Πολυδονητής με 1 LED. Ασύμμετρος πολυδονητής και η εφαρμογή του. Η αρχή λειτουργίας του πολυδονητή

Multivibrator - μια συσκευή για τη δημιουργία μη ημιτονικών ταλαντώσεων. Η έξοδος είναι οποιαδήποτε κυματομορφή εκτός από ημιτονοειδές κύμα. Η συχνότητα ενός σήματος σε έναν πολυδονητή καθορίζεται από την αντίσταση και την χωρητικότητα, όχι από την επαγωγή και την χωρητικότητα. Ο πολυδονητής αποτελείται από δύο στάδια ενισχυτή, η έξοδος κάθε σταδίου τροφοδοτείται στην είσοδο ενός άλλου σταδίου.

Η αρχή λειτουργίας του πολυδονητή

Ένας πολυδονητής μπορεί να δημιουργήσει σχεδόν οποιαδήποτε κυματομορφή, ανάλογα με δύο παράγοντες: την αντίσταση και την χωρητικότητα καθενός από τα δύο στάδια του ενισχυτή και από πού λαμβάνεται η έξοδος στο κύκλωμα.

Για παράδειγμα, εάν η αντίσταση και η χωρητικότητα δύο σταδίων είναι ίσες, το ένα στάδιο άγει το 50% του χρόνου και το άλλο στάδιο το 50% του χρόνου. Για τη συζήτηση των πολυδονητών σε αυτή την ενότητα, θεωρείται ότι η αντίσταση και η χωρητικότητα και των δύο σταδίων είναι ίσες. Όταν υπάρχουν αυτές οι συνθήκες, το σήμα εξόδου είναι ένα τετράγωνο κύμα.

Οι δισταθεροί πολυδονητές (ή "σαγιονάρες") έχουν δύο σταθερές καταστάσεις. Σε σταθερή κατάσταση, ένα από τα δύο στάδια του ενισχυτή είναι σε αγωγιμότητα, ενώ το άλλο στάδιο όχι. Για να μετακινηθεί από τη μια σταθερή κατάσταση στην άλλη, ο δισταθής πολυδονητής πρέπει να λάβει ένα εξωτερικό σήμα.

Αυτό το εξωτερικό σήμα ονομάζεται εξωτερικός παλμός ενεργοποίησης. Ξεκινά τη μετάβαση του πολυδονητή από τη μια κατάσταση στην άλλη. Ένας άλλος παλμός ενεργοποίησης χρειάζεται για να επαναφέρει το κύκλωμα στην αρχική του κατάσταση. Αυτές οι ωθήσεις ενεργοποίησης ονομάζονται «έναρξη» και «επανεκκίνηση».

Εκτός από τον δισταθή πολυδονητή, υπάρχουν επίσης ο μονοσταθερός πολυδονητής, ο οποίος έχει μόνο μία σταθερή κατάσταση και ο ασταθής πολυδονητής, ο οποίος δεν έχει σταθερή κατάσταση.

Για να δημιουργήσετε ορθογώνιους παλμούς με συχνότητα παραπάνω, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κυκλώματα που λειτουργούν με την ίδια αρχή με το κύκλωμα στο Σχ. 18.32. Όπως φαίνεται στο σχ. 18.40, ο απλούστερος διαφορικός ενισχυτής χρησιμοποιείται ως συγκριτής σε τέτοια κυκλώματα.

Η θετική ανάδραση στο κύκλωμα σκανδάλης Schmitt παρέχεται συνδέοντας απευθείας την έξοδο του ενισχυτή στην είσοδο του, δηλαδή η αντίσταση της αντίστασης στο διαιρέτη τάσης επιλέγεται ως μηδέν. Σύμφωνα με τον τύπο (18.16), σε ένα τέτοιο σχήμα θα έπρεπε να είχε προκύψει μια απείρως μεγάλη περίοδος ταλαντώσεων, αλλά αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Κατά την εξαγωγή αυτής της εξίσωσης, υποτέθηκε ότι ο ενισχυτής που χρησιμοποιείται ως σύγκριση έχει απείρως μεγάλο κέρδος, δηλ. ότι η διαδικασία μεταγωγής του κυκλώματος συμβαίνει όταν η διαφορά τάσης εισόδου είναι ίση με μηδέν. Σε αυτή την περίπτωση, το κατώφλι μεταγωγής του κυκλώματος θα είναι ίσο με την τάση εξόδου και η τάση στον πυκνωτή C θα φτάσει σε αυτήν την τιμή μόνο μετά από πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ρύζι. 18,40 Πολυδονητής βασισμένος σε διαφορικό ενισχυτή.

Το κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή, βάσει του οποίου κατασκευάζεται η γεννήτρια στο σχ. Το 18,40 έχει σχετικά χαμηλό κέρδος. Για το λόγο αυτό, το κύκλωμα θα αλλάξει ακόμη και πριν η διαφορά μεταξύ των σημάτων εισόδου του ενισχυτή μηδενιστεί. Εάν, για παράδειγμα, εφαρμοστεί ένα τέτοιο σχήμα, όπως φαίνεται στο Σχ. 18.41, με βάση έναν γραμμικό ενισχυτή κατασκευασμένο με τεχνολογία ESL (για παράδειγμα, με βάση ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, η διαφορά στα σήματα εισόδου στα οποία οι διακόπτες κυκλώματος θα είναι περίπου Όταν το πλάτος της τάσης εξόδου είναι περίπου τυπικό για κυκλώματα που κατασκευάζονται με βάση της τεχνολογίας ESL, η περίοδος παλμού που δημιουργείται είναι ίση με

Το εξεταζόμενο κύκλωμα καθιστά δυνατή τη δημιουργία παλμικής τάσης με συχνότητα έως

Μια παρόμοια γεννήτρια μπορεί επίσης να κατασκευαστεί με βάση κυκλώματα TTL. Για τους σκοπούς αυτούς, είναι κατάλληλο ένα έτοιμο τσιπ σκανδάλης Schmitt (για παράδειγμα, 7414 ή 74132), καθώς έχει ήδη εσωτερική θετική ανάδραση. Η αντίστοιχη συμπερίληψη ενός τέτοιου μικροκυκλώματος φαίνεται στο Σχ. 18.42. Δεδομένου ότι το ρεύμα εισόδου του στοιχείου TTL πρέπει να ρέει μέσω της αντίστασης σκανδάλης Schmitt, η αντίστασή του δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 470 ohms. Αυτό είναι απαραίτητο για την σίγουρη εναλλαγή του κυκλώματος στο κάτω όριο. Η ελάχιστη τιμή αυτής της αντίστασης καθορίζεται από την ικανότητα φορτίου εξόδου του λογικού στοιχείου και είναι περίπου 100 ohms. Τα κατώφλια ενεργοποίησης Schmitt είναι 0,8 και 1,6 V. Για ένα πλάτος σήματος εξόδου περίπου 3 V, τυπικό για ένα IC τύπου TTL, η συχνότητα παλμού του παραγόμενου σήματος είναι

Η μέγιστη επιτεύξιμη τιμή συχνότητας είναι περίπου 10 MHz.

Οι συχνότητες υψηλότερης γενιάς επιτυγχάνονται με τη χρήση ειδικών κυκλωμάτων πολλαπλών δονητών με συνδέσμους εκπομπών (για παράδειγμα, μικροκυκλώματα ή ένα διάγραμμα κυκλώματος τέτοιου πολυδονητή φαίνεται στο Σχ. 18.43. Επιπλέον, αυτά τα ενσωματωμένα μικροκυκλώματα είναι εξοπλισμένα με πρόσθετες βαθμίδες ακροδεκτών με βάση το TTL ή το ESL κυκλώματα.

Εξετάστε την αρχή λειτουργίας του κυκλώματος. Ας υποθέσουμε ότι το πλάτος των εναλλασσόμενων τάσεων σε όλα τα σημεία του κυκλώματος δεν υπερβαίνει την τιμή Όταν το τρανζίστορ είναι κλειστό, η τάση στον συλλέκτη του είναι σχεδόν ίση με την τάση τροφοδοσίας. Η τάση εκπομπού του τρανζίστορ είναι το ρεύμα εκπομπού

Ρύζι. 18.41. Πολυδονητής βασισμένος σε γραμμικό ενισχυτή κατασκευασμένο με τεχνολογία ESL.

Ρύζι. 18.42. Πολυδονητής βασισμένος στη σκανδάλη Schmitt, κατασκευασμένος με τεχνολογία TTL. Συχνότητα

Ρύζι. 18.43. Πολυδονητής με συνδέσμους εκπομπών.

Το τρανζίστορ είναι ίσο με Για να εκπέμπεται ένα σήμα του επιθυμητού πλάτους στην αντίσταση, η αντίστασή του θα πρέπει να είναι Στη συνέχεια, στην εξεταζόμενη κατάσταση του κυκλώματος, η τάση στον πομπό του τρανζίστορ θα είναι ίση με . Κατά τη διάρκεια του χρόνου που το τρανζίστορ είναι κλειστό, το ρεύμα της πηγής που παραμένει στο κύκλωμα ρέει μέσω του πυκνωτή C. Ως αποτέλεσμα, η τάση στον πομπό του τρανζίστορ μειώνεται με ρυθμό

Το τρανζίστορ T ανοίγει όταν η τάση στον εκπομπό του πέσει σε μια τιμή Ταυτόχρονα, η τάση στη βάση του τρανζίστορ μειώνεται κατά 0,5 V και το τρανζίστορ κλείνει και η τάση στον συλλέκτη του αυξάνεται σε μια τιμή Λόγω της παρουσίας ένας ακόλουθος πομπού στο τρανζίστορ, με την αύξηση της τάσης στον συλλέκτη του τρανζίστορ αυξάνεται το ίδιο και η τάση βάσης του τρανζίστορ. Ως αποτέλεσμα, η τάση στον πομπό του τρανζίστορ πηδά σε μια τιμή. Αυτό το άλμα στην τάση μέσω του πυκνωτή C μεταδίδεται στον πομπό του τρανζίστορ έτσι ώστε η τάση σε αυτό το σημείο να μεταπηδά από σε

Κατά τη διάρκεια του χρόνου που το τρανζίστορ είναι κλειστό, το ρεύμα που ρέει μέσω του πυκνωτή C προκαλεί μείωση της τάσης στον πομπό του τρανζίστορ με ρυθμό

Το τρανζίστορ παραμένει σβηστό έως ότου το δυναμικό εκπομπού του πέσει από τιμή σε τιμή. Για ένα τρανζίστορ, αυτός ο χρόνος είναι

Ο πολυδονητής του οποίου το κύκλωμα φαίνεται στο Σχήμα 1 είναι μια διαδοχική σύνδεση ενισχυτών τρανζίστορ όπου η έξοδος του πρώτου σταδίου συνδέεται με την είσοδο του δεύτερου μέσω ενός κυκλώματος που περιέχει έναν πυκνωτή και η έξοδος του δεύτερου σταδίου συνδέεται με την είσοδο του το πρώτο μέσω ενός κυκλώματος που περιέχει έναν πυκνωτή. Οι ενισχυτές πολλαπλών δονήσεων είναι διακόπτες τρανζίστορ που μπορούν να βρίσκονται σε δύο καταστάσεις. Το κύκλωμα πολυδονητή στο Σχήμα 1 διαφέρει από το κύκλωμα σκανδάλης που συζητείται στο άρθρο "". Το γεγονός ότι έχει αντιδραστικά στοιχεία στα κυκλώματα ανάδρασης, οπότε το κύκλωμα μπορεί να δημιουργήσει μη ημιτονοειδή ταλαντώσεις. Μπορείτε να βρείτε την αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R4 από τις σχέσεις 1 και 2:

Όπου I KBO \u003d 0,5 μA είναι το μέγιστο αντίστροφο ρεύμα του συλλέκτη του τρανζίστορ kt315a,

Ikmax=0,1A - μέγιστο ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ kt315a, Up=3V - τάση τροφοδοσίας. Ας επιλέξουμε R1=R4=100Ω. Οι πυκνωτές C1 και C2 επιλέγονται ανάλογα με την επιθυμητή συχνότητα του πολυδονητή.

Εικόνα 1 - Πολυδονητής σε τρανζίστορ KT315A

Μπορείτε να αφαιρέσετε την τάση μεταξύ των σημείων 2 και 3 ή μεταξύ των σημείων 2 και 1. Τα παρακάτω γραφήματα δείχνουν πώς θα αλλάξει κατά προσέγγιση η τάση μεταξύ των σημείων 2 και 3 και μεταξύ των σημείων 2 και 1.

T - περίοδος ταλάντωσης, t1 - σταθερά χρόνου του αριστερού βραχίονα του πολυδονητή, t2 - σταθερά χρόνου του δεξιού βραχίονα του πολυδονητή μπορεί να υπολογιστεί με τους τύπους:

Μπορείτε να ρυθμίσετε τη συχνότητα και τον κύκλο λειτουργίας των παλμών που παράγονται από τον πολυδονητή αλλάζοντας την αντίσταση των αντιστάσεων συντονισμού R2 και R3. Μπορείτε επίσης να αντικαταστήσετε τους πυκνωτές C1 και C2 με μεταβλητές (ή ψαλίδια) και αλλάζοντας την χωρητικότητά τους να ρυθμίσετε τη συχνότητα και τον κύκλο λειτουργίας των παλμών που παράγονται από τον πολυδονητή, αυτή η μέθοδος είναι ακόμη πιο προτιμότερη, οπότε αν υπάρχουν τρίμερ (ή καλύτερα μεταβλητή ) πυκνωτές, είναι καλύτερα να τους χρησιμοποιήσετε, αλλά στη θέση τους οι μεταβλητές αντιστάσεις R2 και R3 βάζουν σταθερές. Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει τον συναρμολογημένο πολυδονητή:

Για να βεβαιωθείτε ότι ο συναρμολογημένος πολυδονητής λειτουργεί, συνδέθηκε ένα πιεζοηλεκτρικό ηχείο (μεταξύ των σημείων 2 και 3). Μετά την εφαρμογή ρεύματος στο κύκλωμα, το πιεζοηλεκτρικό ηχείο άρχισε να σπάει. Οι αλλαγές στην αντίσταση των αντιστάσεων συντονισμού οδήγησαν είτε σε αύξηση της συχνότητας του ήχου που εκπέμπεται από το πιεζοηχείο είτε στη μείωση του, είτε στο γεγονός ότι ο πολυδονητής σταμάτησε να παράγει.
Το πρόγραμμα για τον υπολογισμό της συχνότητας, της περιόδου και των σταθερών χρόνου, του κύκλου λειτουργίας των παλμών που λαμβάνονται από τον πολυδονητή:

Εάν το πρόγραμμα δεν λειτουργεί, αντιγράψτε τον κώδικα html στο σημειωματάριο και αποθηκεύστε τον σε μορφή html.
Εάν χρησιμοποιείτε το πρόγραμμα περιήγησης Internet Explorer και αποκλείει το πρόγραμμα, πρέπει να επιτρέψετε το αποκλεισμένο περιεχόμενο.

Ένας πολυδονητής είναι η απλούστερη γεννήτρια παλμών που λειτουργεί σε λειτουργία αυτο-ταλάντωσης, δηλαδή, όταν εφαρμόζεται τάση στο κύκλωμα, η ίδια αρχίζει να παράγει παλμούς.

Το απλούστερο σχήμα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Επιπλέον, οι χωρητικότητες των πυκνωτών C1, C2 επιλέγονται πάντα όσο το δυνατόν πανομοιότυπες και η τιμή των αντιστάσεων βάσης R2, R3 πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτές του συλλέκτη. Αυτή είναι μια σημαντική προϋπόθεση για τη σωστή λειτουργία του MV.

Πώς λειτουργεί ένας πολυδονητής σε τρανζίστορ, έτσι: όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη, οι χωρητικότητες C1, C2 αρχίζουν να φορτίζονται.

Ο πρώτος πυκνωτής στην αλυσίδα R1-C1 είναι η μετάβαση BE της δεύτερης περίπτωσης.

Η δεύτερη χωρητικότητα θα φορτιστεί μέσω του κυκλώματος R4 - C2 - η μετάβαση BE του πρώτου τρανζίστορ - η θήκη.

Δεδομένου ότι τα τρανζίστορ έχουν ρεύμα βάσης, σχεδόν ανοίγουν. Επειδή όμως δεν υπάρχουν δύο πανομοιότυπα τρανζίστορ, το ένα από αυτά θα ανοίξει λίγο νωρίτερα από τον συνάδελφό του.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε το πρώτο τρανζίστορ ανοιχτό νωρίτερα. Όταν ανοίξει, θα εκφορτίσει την χωρητικότητα C1. Επιπλέον, θα εκφορτιστεί σε αντίστροφη πολικότητα, κλείνοντας το δεύτερο τρανζίστορ. Αλλά ο πρώτος είναι σε ανοιχτή κατάσταση μόνο για μια στιγμή, έως ότου ο πυκνωτής C2 φορτιστεί στο επίπεδο της τάσης τροφοδοσίας. Στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης, τα C2, Q1 είναι κλειδωμένα.

Αλλά αυτή τη στιγμή, το C1 είναι σχεδόν άδειο. Και αυτό σημαίνει ότι θα διαρρέει ρεύμα, ανοίγοντας το δεύτερο τρανζίστορ, το οποίο θα εκφορτίσει την χωρητικότητα C2 και θα παραμείνει ανοιχτό μέχρι να επαναφορτιστεί ο πρώτος πυκνωτής. Και έτσι από κύκλο σε κύκλο, μέχρι να κλείσουμε το ρεύμα από το κύκλωμα.

Όπως μπορείτε εύκολα να δείτε, ο χρόνος μεταγωγής εδώ καθορίζεται από την τιμή της χωρητικότητας των πυκνωτών. Παρεμπιπτόντως, η αντίσταση των αντιστάσεων βάσης R1, R3 εισάγει επίσης έναν ορισμένο παράγοντα εδώ.

Ας επιστρέψουμε στην αρχική κατάσταση, όταν το πρώτο τρανζίστορ είναι ανοιχτό. Αυτή τη στιγμή, η χωρητικότητα C1 όχι μόνο θα έχει χρόνο να εκφορτιστεί, αλλά θα αρχίσει επίσης να φορτίζεται με αντίστροφη πολικότητα μέσω του κυκλώματος R2-C1- συλλέκτης-εκπομπός του ανοιχτού Q1.

Αλλά η αντίσταση του R2 είναι αρκετά μεγάλη και το C1 δεν έχει χρόνο να φορτίσει μέχρι το επίπεδο της πηγής ισχύος, αλλά όταν το Q1 είναι κλειδωμένο, θα αποφορτιστεί μέσω του κυκλώματος βάσης Q2, βοηθώντας το να ανοίξει νωρίτερα. Η ίδια αντίσταση αυξάνει τον χρόνο φόρτισης του πρώτου πυκνωτή C1. Όμως οι αντιστάσεις συλλέκτη R1, R4 είναι φορτίο και δεν έχουν ιδιαίτερη επίδραση στη συχνότητα παραγωγής παλμών.

Ως πρακτική εισαγωγή, προτείνω τη συναρμολόγηση, στο ίδιο άρθρο, εξετάζεται επίσης ο σχεδιασμός σε τρία τρανζίστορ.

Ας ασχοληθούμε με τη λειτουργία ενός ασύμμετρου πολυδονητή σε δύο τρανζίστορ χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού αυτοσχέδιου κυκλώματος ραδιοερασιτέχνη που κάνει τον ήχο μιας μεταλλικής μπάλας που αναπηδά. Το κύκλωμα λειτουργεί ως εξής: καθώς αποφορτίζεται η χωρητικότητα C1, ο όγκος των παλμών μειώνεται. Η συνολική διάρκεια του ήχου εξαρτάται από την τιμή του C1 και ο πυκνωτής C2 ορίζει τη διάρκεια των παύσεων. Τα τρανζίστορ μπορούν να είναι απολύτως οποιουδήποτε τύπου p-n-p.

Υπάρχουν δύο τύποι πολυδονητών οικιακής μικροσχεδίασης - αυτοταλαντούμενοι (GG) και αναμονής (AG).

Η αυτοταλάντωση δημιουργεί μια περιοδική ακολουθία ορθογώνιων παλμών. Η διάρκεια και η περίοδος επανάληψης τους καθορίζονται από τις παραμέτρους των εξωτερικών στοιχείων αντιστάσεων και χωρητικοτήτων ή από το επίπεδο της τάσης ελέγχου.

Τα οικιακά μικροκυκλώματα αυτοταλαντούμενου MV, για παράδειγμα, είναι 530GG1, K531GG1, KM555GG2Θα βρείτε πιο λεπτομερείς πληροφορίες για αυτά και για πολλά άλλα, για παράδειγμα, στα ψηφιακά και αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα ή σε IC της Yakubovsky S.V. και στα ξένα αντίστοιχα. Εγχειρίδιο σε 12 τόμους που επιμελήθηκε ο Nefedov

Για αναμονή MW, η διάρκεια του παραγόμενου παλμού ρυθμίζεται επίσης από τα χαρακτηριστικά των συνδεδεμένων εξαρτημάτων ραδιοφώνου και η περίοδος επανάληψης παλμού ορίζεται από την περίοδο επανάληψης των παλμών ενεργοποίησης που λαμβάνονται σε ξεχωριστή είσοδο.

Παραδείγματα: K155AG1περιέχει έναν πολυδονητή αναμονής που παράγει μεμονωμένους ορθογώνιους παλμούς με καλή σταθερότητα διάρκειας. 133AG3, K155AG3, 533AG3, KM555AG3, KR1533AG3περιέχει δύο MV αναμονής που σχηματίζουν απλούς ορθογώνιους παλμούς τάσης με καλή σταθερότητα. 533AG4, KM555AG4δύο MV αναμονής που σχηματίζουν απλούς ορθογώνιους παλμούς τάσης.

Πολύ συχνά, στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, προτιμούν όχι εξειδικευμένα μικροκυκλώματα, αλλά το συναρμολογούν σε λογικά στοιχεία.

Το απλούστερο κύκλωμα πολυδονητή σε λογικά στοιχεία ΚΑΙ ΟΧΙ φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Έχει δύο καταστάσεις: στη μία κατάσταση, το DD1.1 είναι κλειδωμένο και το DD1.2 είναι ανοιχτό, στην άλλη, όλα είναι το αντίθετο.

Για παράδειγμα, εάν το DD1.1 είναι κλειστό, το DD1.2 είναι ανοιχτό, τότε η χωρητικότητα C2 φορτίζεται από το ρεύμα εξόδου DD1.1 που διέρχεται από την αντίσταση R2. Η τάση στην είσοδο DD1.2 είναι θετική. Διατηρεί το DD1.2 ανοιχτό. Καθώς η χωρητικότητα C2 φορτίζεται, το ρεύμα φόρτισης μειώνεται και η τάση στο R2 πέφτει. Τη στιγμή που επιτυγχάνεται το επίπεδο κατωφλίου, το DD1.2 αρχίζει να κλειδώνει και το δυναμικό του στην έξοδο αυξάνεται. Η ανάπτυξη αυτής της τάσης μεταδίδεται μέσω του C1 στην έξοδο DD1.1, η τελευταία ανοίγει και αναπτύσσεται η αντίστροφη διαδικασία, που τελειώνει με το πλήρες κλείδωμα του DD1.2 και το ξεκλείδωμα του DD1.1 - τη μετάβαση της συσκευής στο δεύτερο ασταθής κατάσταση. Τώρα το C1 θα φορτίζεται μέσω του R1 και της σύνθετης αντίστασης εξόδου του εξαρτήματος του τσιπ DD1.2 και του C2 μέσω του DD1.1. Έτσι, παρατηρούμε μια τυπική αυτοταλαντωτική διαδικασία.

Ένα άλλο από τα απλά κυκλώματα που μπορούν να συναρμολογηθούν σε λογικά στοιχεία είναι μια ορθογώνια γεννήτρια παλμών. Επιπλέον, μια τέτοια γεννήτρια θα λειτουργεί σε λειτουργία αυτόματης παραγωγής, παρόμοια με μια τρανζίστορ. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια γεννήτρια κατασκευασμένη σε μια λογική ψηφιακή εγγενή μικροσυγκρότηση K155LA3

κύκλωμα πολυδονητή στο K155LA3

Ένα πρακτικό παράδειγμα μιας τέτοιας υλοποίησης μπορεί να βρεθεί στη σελίδα ηλεκτρονικών στο σχέδιο κουδουνίσματος.

Εξετάζεται ένα πρακτικό παράδειγμα εφαρμογής της λειτουργίας ενός αναμονής MW σε μια σκανδάλη στο σχεδιασμό ενός διακόπτη οπτικού φωτός στις ακτίνες IR.

Οι πολυδονητές είναι μια άλλη μορφή ταλαντωτών. Η γεννήτρια είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που είναι ικανό να διατηρεί ένα σήμα AC στην έξοδο. Μπορεί να δημιουργήσει τετραγωνικές κυματομορφές, γραμμικές ή παλμικές κυματομορφές. Για να ταλαντωθεί, η γεννήτρια πρέπει να ικανοποιεί δύο συνθήκες Barkhausen:

Το T είναι το κέρδος βρόχου, θα πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από τη μονάδα.

Η μετατόπιση φάσης του κύκλου πρέπει να είναι 0 μοίρες ή 360 μοίρες.

Για να πληρούνται και οι δύο προϋποθέσεις, ο ταλαντωτής πρέπει να έχει κάποια μορφή ενισχυτή και μέρος της εξόδου του πρέπει να αναγεννηθεί στην είσοδο. Εάν το κέρδος του ενισχυτή είναι μικρότερο από ένα, το κύκλωμα δεν θα ταλαντωθεί και εάν είναι μεγαλύτερο από ένα, το κύκλωμα θα υπερφορτωθεί και θα παράγει μια παραμορφωμένη κυματομορφή. Μια απλή γεννήτρια μπορεί να δημιουργήσει ένα ημιτονοειδές κύμα, αλλά δεν μπορεί να δημιουργήσει ένα τετράγωνο κύμα. Ένα τετράγωνο κύμα μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας έναν πολυδονητή.

Ο πολυδονητής είναι μια μορφή γεννήτριας που έχει δύο στάδια, χάρη στα οποία μπορούμε να πάρουμε έξοδο από οποιαδήποτε κατάσταση. Αυτά είναι βασικά δύο κυκλώματα ενισχυτών διατεταγμένα με ανάδραση αναγέννησης. Σε αυτή την περίπτωση, κανένα από τα τρανζίστορ δεν άγει ταυτόχρονα. Μόνο ένα τρανζίστορ άγει κάθε φορά, ενώ το άλλο είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης. Μερικά κυκλώματα έχουν συγκεκριμένες καταστάσεις. η κατάσταση με γρήγορη μετάβαση ονομάζεται διεργασίες μεταγωγής, όπου υπάρχει ταχεία αλλαγή στο ρεύμα και την τάση. Αυτός ο διακόπτης ονομάζεται σκανδάλη. Ως εκ τούτου, μπορούμε να τρέξουμε το κύκλωμα μέσα ή έξω.

Τα σχήματα έχουν δύο καταστάσεις.

Ένα από αυτά είναι μια σταθερή κατάσταση, στην οποία το κύκλωμα παραμένει για πάντα χωρίς καμία εκκίνηση.
Η άλλη κατάσταση είναι ασταθής: σε αυτήν την κατάσταση, το κύκλωμα παραμένει για περιορισμένο χρονικό διάστημα χωρίς εξωτερική σκανδάλη και μεταβαίνει σε άλλη κατάσταση. Επομένως, η χρήση multivibartor πραγματοποιείται σε δύο καταστάσεις κυκλωμάτων, όπως χρονόμετρα και flip-flops.

Ασταθής πολυδονητής με χρήση τρανζίστορ

Είναι ένας ταλαντωτής ελεύθερης λειτουργίας που αλλάζει συνεχώς μεταξύ δύο ασταθών καταστάσεων. Ελλείψει εξωτερικού σήματος, τα τρανζίστορ αλλάζουν εναλλάξ από την κατάσταση απενεργοποίησης στην κατάσταση κορεσμού σε συχνότητα που καθορίζεται από τις σταθερές χρόνου RC των κυκλωμάτων ζεύξης. Εάν αυτές οι σταθερές χρόνου είναι ίσες (το R και το C είναι ίσα), τότε θα δημιουργηθεί ένα τετράγωνο κύμα με συχνότητα 1/1,4 RC. Επομένως, ένας ασταθής πολυδονητής ονομάζεται γεννήτρια παλμών ή γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του βασικού φορτίου των R2 και R3 σε σχέση με το φορτίο συλλέκτη των R1 και R4, τόσο μεγαλύτερο θα είναι το κέρδος ρεύματος και τόσο πιο οξύ θα είναι το άκρο του σήματος.

Η βασική αρχή λειτουργίας ενός ασταθούς πολυδονητή είναι μια μικρή αλλαγή στις ηλεκτρικές ιδιότητες ή χαρακτηριστικά ενός τρανζίστορ. Αυτή η διαφορά κάνει το ένα τρανζίστορ να ανάβει γρηγορότερα από το άλλο την πρώτη φορά που εφαρμόζεται ρεύμα, προκαλώντας ταλάντωση.

Επεξήγηση σχήματος

Ο ασταθής πολυδονητής αποτελείται από δύο ενισχυτές RC με διασταυρούμενη σύνδεση.
Το κύκλωμα έχει δύο ασταθείς καταστάσεις
Όταν V1=LOW και V2=HIGH τότε Q1 ON και Q2 OFF
Όταν V1=HIGH και V2=LOW, το Q1 είναι OFF. και Q2 ON.
Σε αυτήν την περίπτωση, το R1 = R4, R2 = R3, το R1 πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το R2
C1=C2
Όταν το κύκλωμα ενεργοποιείται για πρώτη φορά, κανένα από τα τρανζίστορ δεν είναι ενεργοποιημένο.
Η βασική τάση και των δύο τρανζίστορ αρχίζει να αυξάνεται. Οποιοδήποτε από τα τρανζίστορ ανάβει πρώτο λόγω της διαφοράς στο ντόπινγκ και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του τρανζίστορ.

Ρύζι. 1: Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας πολυδονητή ασταθούς τρανζίστορ

Δεν μπορούμε να πούμε ποιο τρανζίστορ άγει πρώτο, οπότε υποθέτουμε ότι το Q1 άγει πρώτο και το Q2 είναι απενεργοποιημένο (το C2 είναι πλήρως φορτισμένο).

Το Q1 άγει και το Q2 είναι απενεργοποιημένο, επομένως VC1 = 0V αφού όλο το ρεύμα είναι προς τη γείωση λόγω βραχυκυκλώματος του Q1, και VC2 = Vcc αφού όλη η τάση στο VC2 πέφτει λόγω του ανοιχτού κυκλώματος TR2 (ίση με την τάση τροφοδοσίας).
Λόγω της υψηλής τάσης του VC2, ο πυκνωτής C2 αρχίζει να φορτίζει από το Q1 έως το R4 και το C1 αρχίζει να φορτίζει από το R2 έως το Q1. Ο χρόνος που απαιτείται για τη φόρτιση του C1 (T1 = R2C1) είναι μεγαλύτερος από τον χρόνο που απαιτείται για τη φόρτιση του C2 (T2 = R4C2).
Εφόσον η δεξιά πλάκα του C1 συνδέεται με τη βάση του Q2 και φορτίζεται, αυτή η πλάκα έχει υψηλό δυναμικό και όταν ξεπεράσει τα 0,65 V, ανάβει το Q2.
Εφόσον το C2 είναι πλήρως φορτισμένο, η αριστερή του πλάκα είναι στα -Vcc ή -5V και συνδέεται με τη βάση του Q1. Επομένως, απενεργοποιεί το Q2
TR Τώρα το TR1 είναι απενεργοποιημένο και το Q2 άγει, επομένως VC1 = 5 V και VC2 = 0 V. Η αριστερή πλάκα του C1 ήταν προηγουμένως στα -0,65 V, το οποίο αρχίζει να ανεβαίνει στα 5 V και συνδέεται με τον συλλέκτη του Q1. Το C1 πρώτα εκφορτίζεται από 0 σε 0,65 V και στη συνέχεια αρχίζει να φορτίζει από το R1 έως το Q2. Κατά τη φόρτιση, η δεξιά πλάκα του C1 έχει χαμηλό δυναμικό, το οποίο απενεργοποιεί το Q2.
Η δεξιά πλάκα του C2 συνδέεται με τον συλλέκτη του Q2 και είναι προ-τοποθετημένη στα +5V. Έτσι το C2 πρώτα εκφορτίζεται από 5V σε 0V και μετά αρχίζει να φορτίζει μέσω του R3. Η αριστερή πλάκα του C2 είναι σε υψηλό δυναμικό κατά τη φόρτιση, η οποία ενεργοποιεί το Q1 όταν φτάσει τα 0,65 V.

Ρύζι. 2: Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας πολυδονητή ασταθούς τρανζίστορ

Τώρα το Q1 διεξάγει και το Q2 είναι απενεργοποιημένο. Η παραπάνω ακολουθία επαναλαμβάνεται και παίρνουμε σήμα και στους δύο συλλέκτες του τρανζίστορ που είναι εκτός φάσης μεταξύ τους. Για να λάβουμε ένα τέλειο τετραγωνικό κύμα με οποιονδήποτε συλλέκτη τρανζίστορ, λαμβάνουμε ως αντίσταση συλλέκτη του τρανζίστορ, την αντίσταση βάσης, δηλαδή (R1 \u003d R4), (R2 \u003d R3) και επίσης την ίδια τιμή του πυκνωτή , που κάνει το κύκλωμά μας συμμετρικό. Επομένως, ο κύκλος λειτουργίας για τη χαμηλή και την υψηλή τιμή του σήματος εξόδου είναι ο ίδιος που δημιουργεί ένα τετραγωνικό κύμα
Σταθερά Η σταθερά χρόνου της κυματομορφής εξαρτάται από την αντίσταση βάσης και τον συλλέκτη του τρανζίστορ. Μπορούμε να υπολογίσουμε τη χρονική του περίοδο με: Χρονική σταθερά = 0,693RC

Η αρχή λειτουργίας του πολυδονητή στο βίντεο με μια εξήγηση

Σε αυτό το βίντεο εκμάθησης του τηλεοπτικού καναλιού Soldering Iron, θα δείξουμε πώς συνδέονται τα στοιχεία ενός ηλεκτρικού κυκλώματος και θα εξοικειωθούμε με τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Το πρώτο κύκλωμα, βάσει του οποίου θα εξεταστεί η αρχή λειτουργίας, είναι ένα κύκλωμα πολυδονητή τρανζίστορ. Το κύκλωμα μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις δύο καταστάσεις και περιοδικά αλλάζει από τη μία στην άλλη.

Ανάλυση 2 καταστάσεων του πολυδονητή.

Το μόνο που βλέπουμε αυτή τη στιγμή είναι δύο LED που αναβοσβήνουν εναλλάξ. Γιατί συμβαίνει αυτό? Σκεφτείτε πρώτα πρώτη κατάσταση.

Το πρώτο τρανζίστορ VT1 είναι κλειστό και το δεύτερο τρανζίστορ είναι πλήρως ανοιχτό και δεν εμποδίζει τη ροή του ρεύματος συλλέκτη. Το τρανζίστορ αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε λειτουργία κορεσμού, γεγονός που μειώνει την πτώση τάσης σε αυτό. Και έτσι το σωστό LED ανάβει σε πλήρη ισχύ. Ο πυκνωτής C1 εκφορτίστηκε την πρώτη στιγμή και το ρεύμα πέρασε ελεύθερα στη βάση του τρανζίστορ VT2, ανοίγοντάς το εντελώς. Αλλά μετά από μια στιγμή, ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζει γρήγορα το ρεύμα βάσης του δεύτερου τρανζίστορ μέσω της αντίστασης R1. Αφού φορτιστεί πλήρως (και όπως γνωρίζετε, ένας πλήρως φορτισμένος πυκνωτής δεν περνά ρεύμα), τότε το τρανζίστορ VT2 κλείνει ως αποτέλεσμα και το LED σβήνει.

Η τάση στον πυκνωτή C1 είναι ίση με το γινόμενο του ρεύματος βάσης και της αντίστασης της αντίστασης R2. Ας γυρίσουμε τον χρόνο πίσω. Ενώ το τρανζίστορ VT2 ήταν ανοιχτό και το δεξί LED ήταν αναμμένο, ο πυκνωτής C2, που είχε φορτιστεί προηγουμένως στην προηγούμενη κατάσταση, αρχίζει να εκφορτίζεται αργά μέσω του ανοιχτού τρανζίστορ VT2 και της αντίστασης R3. Μέχρι να αποφορτιστεί, η τάση στη βάση του VT1 θα είναι αρνητική, γεγονός που μπλοκάρει εντελώς το τρανζίστορ. Το πρώτο LED είναι σβηστό. Αποδεικνύεται ότι μέχρι να σβήσει το δεύτερο LED, ο πυκνωτής C2 έχει χρόνο να εκφορτιστεί και είναι έτοιμος να περάσει ρεύμα στη βάση του πρώτου τρανζίστορ VT1. Μέχρι να σταματήσει να ανάβει το δεύτερο LED, ανάβει το πρώτο LED.

ΕΝΑ στη δεύτερη κατάστασητο ίδιο συμβαίνει, αλλά αντίθετα, το τρανζίστορ VT1 είναι ανοιχτό, το VT2 είναι κλειστό. Η μετάβαση σε άλλη κατάσταση συμβαίνει όταν ο πυκνωτής C2 αποφορτιστεί, η τάση σε αυτόν μειώνεται. Όταν αποφορτιστεί πλήρως, αρχίζει να φορτίζει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όταν η τάση στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ VT1 φτάσει σε μια επαρκή τάση για να το ανοίξει, περίπου 0,7 V, αυτό το τρανζίστορ θα αρχίσει να ανοίγει και το πρώτο LED θα ανάψει.

Ας δούμε ξανά το διάγραμμα.

Οι πυκνωτές φορτίζονται μέσω των αντιστάσεων R1 και R4 και αποφορτίζονται μέσω των R3 και R2. Οι αντιστάσεις R1 και R4 περιορίζουν το ρεύμα του πρώτου και του δεύτερου LED. Όχι μόνο η φωτεινότητα των LED εξαρτάται από την αντίστασή τους. Καθορίζουν επίσης το χρόνο φόρτισης των πυκνωτών. Η αντίσταση R1 και R4 επιλέγεται πολύ μικρότερη από τα R2 και R3, έτσι ώστε οι πυκνωτές να φορτίζονται ταχύτερα από ό,τι εκφορτίζονται. Ο πολυδονητής χρησιμοποιείται για τη λήψη ορθογώνιων παλμών, οι οποίοι λαμβάνονται από τον συλλέκτη του τρανζίστορ. Σε αυτή την περίπτωση, το φορτίο συνδέεται παράλληλα με μία από τις αντιστάσεις συλλέκτη R1 ή R4.

Το γράφημα δείχνει τους ορθογώνιους παλμούς που δημιουργούνται από αυτό το κύκλωμα. Μία από τις περιοχές ονομάζεται μέτωπο παλμού. Το μπροστινό μέρος έχει κλίση και όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος φόρτισης των πυκνωτών, τόσο μεγαλύτερη θα είναι αυτή η κλίση.

Εάν στον πολυδονητή χρησιμοποιούνται τα ίδια τρανζίστορ, πυκνωτές ίδιας χωρητικότητας και εάν οι αντιστάσεις έχουν συμμετρικές αντιστάσεις, τότε ένας τέτοιος πολυδονητής ονομάζεται συμμετρικός. Έχει την ίδια διάρκεια παλμού και διάρκεια παύσης. Και αν υπάρχουν διαφορές στις παραμέτρους, τότε ο πολυδονητής θα είναι ασύμμετρος. Όταν συνδέουμε τον πολυδονητή στην πηγή ισχύος, τότε την πρώτη στιγμή αποφορτίζονται και οι δύο πυκνωτές, πράγμα που σημαίνει ότι το ρεύμα θα ρέει στη βάση και των δύο πυκνωτών και θα εμφανιστεί ένας ασταθής τρόπος λειτουργίας, στον οποίο μόνο ένα από τα τρανζίστορ θα πρέπει Άνοιξε. Δεδομένου ότι αυτά τα στοιχεία κυκλώματος έχουν κάποια σφάλματα στις ονομασίες και τις παραμέτρους, ένα από τα τρανζίστορ θα ανοίξει πρώτα και ο πολυδονητής θα ξεκινήσει.

Εάν θέλετε να προσομοιώσετε αυτό το κύκλωμα στο πρόγραμμα Multisim, τότε πρέπει να ορίσετε τις τιμές των αντιστάσεων R2 και R3 έτσι ώστε οι αντιστάσεις τους να διαφέρουν τουλάχιστον κατά το ένα δέκατο του ωμ. Κάντε το ίδιο με την χωρητικότητα των πυκνωτών, διαφορετικά ο πολυδονητής μπορεί να μην ξεκινήσει. Στην πρακτική εφαρμογή αυτού του κυκλώματος, συνιστώ την παροχή τάσης από 3 έως 10 βολτ και τώρα θα μάθετε τις παραμέτρους των ίδιων των στοιχείων. Με την προϋπόθεση ότι χρησιμοποιείται το τρανζίστορ KT315. Οι αντιστάσεις R1 και R4 δεν επηρεάζουν τη συχνότητα παλμού. Στην περίπτωσή μας, περιορίζουν το ρεύμα του LED. Η αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R4 μπορεί να ληφθεί από 300 ohms έως 1 kOhm. Η αντίσταση των αντιστάσεων R2 και R3 είναι από 15 kOhm έως 200 kOhm. Η χωρητικότητα των πυκνωτών είναι από 10 έως 100 microfarads. Φανταστείτε έναν πίνακα με τις τιμές της αντίστασης και της χωρητικότητας, που δείχνει την κατά προσέγγιση αναμενόμενη συχνότητα των παλμών. Δηλαδή, για να πάρετε έναν παλμό με διάρκεια 7 δευτερολέπτων, δηλαδή τη διάρκεια της λάμψης ενός LED, ίση με 7 δευτερόλεπτα, πρέπει να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις R2 και R3 με αντίσταση 100 kOhm και πυκνωτή με χωρητικότητα 100 microfarads.

Συμπέρασμα.

Τα στοιχεία χρονισμού αυτού του κυκλώματος είναι οι αντιστάσεις R2, R3 και οι πυκνωτές C1 και C2. Όσο χαμηλότερη είναι η βαθμολογία τους, τόσο πιο συχνά θα αλλάζουν τα τρανζίστορ και τόσο πιο συχνά τα LED θα τρεμοπαίζουν.

Ο πολυδονητής μπορεί να εφαρμοστεί όχι μόνο σε τρανζίστορ, αλλά και με βάση μικροκυκλώματα. Αφήστε τα σχόλιά σας, μην ξεχάσετε να εγγραφείτε στο κανάλι Soldering TV στο YouTube για να μην χάσετε νέα ενδιαφέροντα βίντεο.

Πιο ενδιαφέρον για τον πομπό ραδιοφώνου.