/ / Нестабилен мултивибратор и верига с неподвижен осцилатор

Нестабилен мултивибратор и верига с неподвижен осцилатор

Генератори на сигнали

Регенеративни комутиращи схеми като Нестабилни мултивибратори са най-често използваният тип релаксационен осцилатор, защото те не само са прости, надеждни и лесни за конструиране, но и произвеждат форма на вълни с постоянен квадратен изход.

За разлика от Monostable Multivibrator или Bistable Multivibrator, който разглеждахме в предишните уроци, които изискват "външен" пулс за задействане, Неустойчив мултивибратор има автоматично вградено задействане, което превключва непрекъснато между двете си нестабилни състояния както зададени, така и нулирани.

Най- Неустойчив мултивибратор е друг тип кръстосано свързана транзисторна комутационна верига, която има НЕ стабилни изходни състояния при промяна от една държавапрез цялото време. Нестабилната схема се състои от два превключващи транзистора, кръстосано свързана мрежа за обратна връзка и два кондензатора за закъснение, които позволяват колебание между двете състояния без външно задействане, за да се получи промяна в състоянието.

В електронните схеми са известни също и нестабилните мултивибратори Безжично работещ мултивибратор тъй като те не изискват никакви допълнителни входове иливъншна помощ за колебание. Неустойчивите осцилатори произвеждат непрекъсната квадратна вълна от неговия изход или изходи (два изхода не са входове), които след това могат да се използват за светкавици или да произвеждат звук в високоговорителя.

Основната транзисторна верига за Неустойчив мултивибратор извежда квадратна вълна от чифтзаземени транзистори с кръстосано свързване. И двата транзистора NPN или PNP, в мултивибратора са пристрастни за линейна работа и се експлоатират като общи емитерни усилватели със 100% положителна обратна връзка.

Тази конфигурация удовлетворява условието за колебание, когато: (βA = 1∠ 0о ). Това води до един етап, провеждащ „пълно включване“ (Saturation), докато другият се превключва „изцяло-OFF“ (cut-off), като дава много високо ниво на взаимно усилване между двата транзистора. Провеждането се прехвърля от един етап на друг чрез разтоварващото действие на кондензатор през резистор, както е показано по-долу.

Основна стабилна мултивибраторна верига

нестабилна мултивибраторна верига

Да приемем, че транзистор, TR1 току-що включи "OFF" (прекъсване) и неговото напрежение на колектора се покачва към Vcc, междувременно транзистор TR2 току-що включи „ON“. Платката "А" на кондензатор С1 също се покачва към захранващата шина + 6 V, тъй като е свързана към колектора на TR1 която сега е прекъсната. От TR1 е в прекъсване, то не провежда ток, така че няма напрежение на напрежението на резистор R1.

Другата страна на кондензатор С1, табела "В", е свързана към базовата клема на транзистора TR2 и при 0.6v, защото транзистор TR2 е провеждане (насищане). Следователно, кондензатор С1 има потенциална разлика от +5.4 волта през своите плочи, (6.0 - 0.6v) от точка А до точка Б.

От TR2 е напълно включен, кондензатор С2 започва да се зарежда през резистор R2 към Vcc. Когато напрежението на кондензатор С2 се издига до повече от 0.6v, тя пристрастия транзистор TR1 в проводимост и в насищане.

Моментът на този транзистор, TR1 превключватели “ON”, табела “А” на кондензатора, коятопървоначално при Vcc потенциал, веднага пада до 0,6 волта. Това бързо спадане на напрежението върху плоча “А” предизвиква равномерно и мигновено понижение на напрежението върху плоча “В”, следователно табела “В” на C1 е изтеглена надолу до -5.4v (обратно зареждане) и това отрицателно напрежение се прилага база на TR2 превръщането му в трудно “OFF”. Едно нестабилно състояние.

Транзистор TR2 се задвижва в прекъсване, така че кондензаторът C1 сега започва да се зарежда в противоположната посока чрез резистор R3, който също е свързан към захранващата шина + 6 V, Vcc. Така основата на транзистора TR2 Сега се движи нагоре в положителна посока към Vcc с постоянна време, равна на комбинацията C1 x R3.

Въпреки това, той никога не достига стойността на Vcc, тъй като веднага след като той получава 0,6 волта положителни, транзистор TR2 се превръща напълно “ON” в насищане. Това действие започва целия процес отново, но сега с кондензатор С2, който взема основата на транзистора TR1 до -5.4v докато се зарежда през резистор R2 и влиза във второто нестабилно състояние.

Тогава можем да видим, че веригата се редува между едно нестабилно състояние, в което транзистор TR1 е "OFF" и транзистор TR2 е "ON", а втората е нестабилна, в която TR1 е "ON" и TR2 е "OFF" със скорост, определена от стойностите на RC. Този процес ще се повтаря отново и отново, докато има захранващо напрежение.

Амплитудата на изходната форма на вълната еприблизително същата като захранващото напрежение, Vcc с времевия период на всяко превключващо състояние, определено от времеконстантата на RC мрежите, свързани през базовите терминали на транзисторите. Тъй като транзисторите превключват едновременно “ON” и “OFF”, изходът при всеки колектор ще бъде квадратна вълна с леко заоблени ъгли заради тока, който зарежда кондензаторите. Това може да бъде коригирано чрез използване на повече компоненти, както ще разгледаме по-късно.

Ако двете времеви константи се произвеждат от C2 x R2 иC1 x R3 в базовите схеми са еднакви, съотношението марка-пространство (t1 / t2) ще бъде равно на едно-към-едно, което прави изходната форма на сигнала симетрична форма. Чрез променяне на кондензатори, C1, C2 или резистори, R2, R3 съотношението марка-пространство и следователно честотата може да бъде променена.

Видяхме в Ръководството за разтоварване на RC, чевремето, необходимо на напрежението на кондензатор да падне до половината от захранващото напрежение, 0.5Vcc е равно на 0.69 времеви константи на комбинацията кондензатор и резистор. След това, като една страна на нестабилен multivibrator, продължителността на времето, че транзистор TR2 е "OFF" ще бъде равна на 0.69T или 0.69 пъти времевата константа на C1 x R3. По същия начин, продължителността на времето на този транзистор TR1 е "OFF" ще бъде равна на 0.69T или 0.69 пъти времевата константа на C2 x R2 и това е дефинирано като.

Нестабилни мултивибратори Периодично време

нестабилно мултивибраторно периодично време

Където R е в Ω и C в Фарад.

Чрез промяна на времевата константа само на едно RCмрежовото съотношение между марката и пространството и честотата на изходната форма на вълната могат да се променят, но обикновено чрез промяна на двете постоянни времеви RC заедно по едно и също време, изходната честота ще бъде променена, запазвайки съотношенията маркер-пространство едно и също към едно.

Ако стойността на кондензатора C1 е равна на стойносттана кондензатор, C2, C1 = C2, а също и стойността на основния резистор R2 е равна на стойността на основния резистор, R3, R2 = R3, тогава общата продължителност на времето на мултивибратори цикъл е даден по-долу за симетрична форма на вълната на изхода.

Честота на колебание

нестабилно мултивибраторно уравнение

Където R е в Ω, С е във Фарадс, Т е в секунди и ƒ е в Hertz.

и това е известно като "честота на повторение на импулсите". Така Нестабилни мултивибратори може да произвежда ДВА много кратък изход квадратна вълнаформи на вълни от всеки транзистор или много по-дълъг правоъгълен изход или симетричен или несиметричен в зависимост от времевата константа на RC мрежата, както е показано по-долу.

Нестабилни мултивибраторни вълни

нестабилна форма на вълната

Пример за стабилен мултивибратор №1

Една Нестабилни мултивибратори веригата е необходима, за да произведе серия от импулси с честота 500 Hz с отношение марка-пространство 1: 5. Ако R2 = R3 = 100kΩ, изчислете стойностите на необходимите кондензатори, C1 и C2.

пример за нестабилен мултивибратор

и чрез пренареждане на формулата по-горе за периодичното време, стойностите на кондензаторите, необходими за да се даде съотношение марка към пространство от 1: 5, са дадени като:

нестабилна мултивибраторна формула

Стойностите на 4.83nF и 24.1nF съответно, се изчисляват стойности, така че ние ще трябва да изберете най-близките предпочитани стойности за C1 и C2, позволяващи кондензатори толерантност. Всъщност поради широкия диапазон на допустимите отклонения, свързани със скромен кондензатор, действителната изходна честота може да се различава с до ± 20% (от 400 до 600 Hz в нашия прост пример) от необходимата действителна честота.

Ако изискваме изходната нестабилна форма на вълната да бъденесиметрични за използване в схеми за синхронизация или стробиращи се вериги и т.н., бихме могли да изчислим ръчно стойностите на R и C за отделните необходими компоненти, както направихме в примера по-горе. Обаче, когато двата R и C са еднакви, можем да направим живота си малко по-лесен за себе си, като използваме таблици, за да покажем нестабилните мултивибратори изчислени честоти за различни комбинации или стойности на R и C. Например,

Нестабилна таблица за честота на мултивибратора

Res. Стойности на кондензатора
1NF 2.2nF 4.7nF 10nF 22nF 47nF 100nF 220nF 470nF
1.0kΩ 714.3kHz 324.6kHz 151.9kHz 71.4kHz 32.5kHz 15.2kHz 7.1kHz 3.2kHz 1.5kHz
2.2kΩ 324.7kHz 147.6kHz 69.1kHz 32.5kHz 14.7kHz 6.9kHz 3.2kHz 1.5kHz 691Hz
4.7kΩ 151.9kHz 69.1kHz 32.3kHz 15.2kHz 6.9kHz 3.2kHz 1.5kHz 691Hz 323Hz
10kΩ 71.4kHz 32.5kHz 15.2kHz 7.1kHz 3.2kHz 1.5kHz 714Hz 325Hz 152Hz
22kΩ 32.5kHz 14.7kHz 6.9kHz 3.2kHz 1.5kHz 691Hz 325Hz 147Hz 69.1Hz
47kΩ 15.2kHz 6.9kHz 3.2kHz 1.5kHz 691Hz 323Hz 152Hz 69.1Hz 32.5Hz
100kΩ 7.1kHz 3.2kHz 1.5kHz 714Hz 325Hz 152Hz 71.4Hz 32.5Hz 15,2 Hz
220kΩ 3.2kHz 1.5kHz 691Hz 325Hz 147Hz 69.1Hz 32.5Hz 15,2 Hz 6,9 Hz
470kΩ 1.5kHz 691Hz 323Hz 152Hz 69.1Hz 32.5Hz 15,2 Hz 6,6 Hz 3.2Hz
1MΩ 714Hz 325Hz 152Hz 71.4Hz 32.5Hz 15,2 Hz 6,9 Hz 3.2Hz 1,5 Hz

Предварително изчислените честотни таблици могат да бъдат многополезни при определяне на необходимите стойности както на R, така и на C за определена симетрична изходна честота, без да е необходимо да се преизчислява всеки път, когато се изисква различна честота.

Чрез промяна на двата фиксирани резистора, R2 и R3 за двуполюсен потенциометър и запазване на стойностите на кондензаторите същата, честотата от. \ t Нестабилни мултивибратори Изходът може да бъде по-лесно „настроен“, за да даде определена честотна стойност или да компенсира допустимите отклонения на използваните компоненти.

Например, избор на кондензаторна стойност от 10nFот таблицата по-горе. Като използваме потенциометър 100kΩ за нашето съпротивление, ще получим изходна честота, която може да бъде напълно регулирана от малко над 71.4kHz до 714Hz, около 3 десетилетия от честотния диапазон. По същия начин кондензатор стойност от 47nF ще даде честотен диапазон от 152Hz до над 15kHz.

Пример за стабилен мултивибратор №2

Една Неустойчив мултивибратор веригата е конструирана с помощта на два таймеракондензатори с еднаква стойност 3.3uF и два базови резистора на стойност 10kΩ. Изчислете минималните и максималните честоти на колебание, ако потенциометър с двойно напрежение 100kΩ е свързан последователно с двата резистора.

При потенциометъра при 0% стойността на базовата устойчивост е равна на 10kΩ.

нестабилна мултивибраторна горна честота

при потенциометър при 100% стойността на базовата устойчивост е равна на 10kΩ + 100kΩ = 110kΩ.

нестабилна мултивибратор с по-ниска честота

Тогава изходната честота на трептенията за нестабилния мултивибратор може да варира между 2,0 и 22 Hz.

При избора както на съпротивлението, така и настойности на капацитет за надеждна работа, базовите резистори трябва да имат стойност, която позволява на транзистора да се върти напълно “ON”, когато другият транзистор се превключва “OFF”. Например, разгледайте веригата по-горе. При транзистор TR2 е напълно "ON", (насищане) почти същото напрежение е спаднал през резистор R3 и резистор R4.

Ако използваният транзистор има токово усилване,β от 100 и резистор на натоварване на колектора, R4 е равна на 1kΩ, следователно максималната стойност на базовия резистор ще бъде 100kΩ. Всеки по-висок и транзистор може да не се включи напълно “ON”, което води до появата на нестабилни резултати на мултивибратора или не се колебае изобщо. По същия начин, ако стойността на основния резистор е твърде ниска, транзисторът може да не изключи "OFF" и мултивибраторът отново няма да осцилира.

Изходен сигнал може да бъде получен отколекторния терминал на транзистора в веригата с неподвижни мултивибратори, като всяка изходна форма на вълната е огледален образ на себе си. Видяхме по-горе, че водещият край на изходната форма на вълната е леко закръглена и не квадратна поради характеристиките на зареждане на кондензатора в кръстосано свързаната верига.

Но можем да въведем друг транзистор вверига, която ще произведе почти идеално квадратен изходен импулс и която също може да се използва за превключване на по-високи токови натоварвания или ниски импедансни товари като LED или високоговорители и т.н. Въпреки това, надолу страна на това е, че изходната форма на вълната не е напълно симетрична, тъй като допълнителен транзистор произвежда много малко закъснение. Помислете за двете вериги по-долу.

Нестабилни мултивибратори за шофиране

верига за управление на нестабилни мултивибратори

Изходен сигнал с квадратен водещ ръб се произвежда от третия транзистор, TR3 свързан към емитер на транзистор, TR2, Този трети транзистор превключва "ON" и "OFF" в унисон с транзистора TR2, Можем да използваме този допълнителен транзистор за превключване на светоизлъчващи диоди, релета или за произвеждане на звук от звуков преобразувател, като говорител или пиезо звук, както е показано по-горе.

Натоварваният резистор Rx трябва да бъде подходящо избранда се вземат предвид предните волтови капки и да се ограничи максималният ток до около 20mA за светодиодната верига или да се даде общ импеданс на товара от около 100Ω за веригата на високоговорителите. Високоговорителят може да има всеки импеданс по-малък от 100Ω.

Чрез свързване на допълнителен транзистор, TR4 към емитерната верига на другия транзистор, TR1 по подобен начин можем да произведем нестабилномултивибраторна верига, която ще мига два комплекта светлини или светодиоди от една до друга със скорост, определена от времеконстантата на мрежата за синхронизиране на RC.

В следващия урок за Waveforms и Signals ще разгледаме различните типове Нестабилни мултивибратори които се използват за производство на непрекъснат изходформа на вълната. Тези вериги, известни като релаксационни осцилатори, произвеждат или квадратна, или правоъгълна вълна на техните изходи за използване в последователни вериги или като тактов импулс или синхронен сигнал. Тези типове вериги се наричат ​​генератори на сигнали.

Коментари (0)
Добави коментар