/ / Stabilan multivibrator i krug stabilnog oscilatora

Stabilan multivibrator i krug stabilnog oscilatora

Generatori valnog oblika

Regenerativni sklopni krugovi kao što su Stabilni multivibratori su najčešće korišteni tip oscilatora opuštanja, jer ne samo da su jednostavni, pouzdani i jednostavni za konstrukciju, već proizvode i valni oblik kvadratnog valnog izlaza.

Za razliku od monostabilnog multivibratora ili Bistabilnog multivibratora koji smo pogledali u prethodnim uputama koje zahtijevaju "vanjski" impuls za pokretanje, Stabilni multivibrator ima automatski ugrađeni okidač koji ga neprestano prebacuje između svojih dvaju nestabilnih stanja i postavljenih i resetiranih.

Ovaj Stabilni multivibrator je još jedan tip križnog spoja tranzistorskog sklopnog kruga koji ima NE stabilna izlazna stanja dok se mijenja iz jedne državecijelo vrijeme. Astabilni sklop se sastoji od dva preklopna tranzistora, unakrsne mreže s povratnom spregom i dva kondenzatora za vremensko kašnjenje koji omogućuju oscilacije između dvaju stanja bez vanjskog okidanja da bi se proizvela promjena stanja.

U elektronskim sklopovima, astabilni multivibratori su također poznati kao Slobodni multivibrator jer ne zahtijevaju dodatne ulazne podatke ilivanjska pomoć za osciliranje. Astabilni oscilatori proizvode neprekidni kvadratni val iz njegovog izlaza ili izlaza (dva izlaza nemaju ulaza) koji se zatim mogu koristiti za bljeskanje svjetla ili stvaranje zvuka u zvučniku.

Osnovni tranzistorski krug za Stabilni multivibrator proizvodi kvadratni valni izlaz iz parauzemljeni odašiljač križno spojeni tranzistori. Oba tranzistora ili NPN ili PNP, u multivibrator su pristran za linearni rad i djeluju kao Common Emitter pojačala sa 100% pozitivne povratne informacije.

Ova konfiguracija zadovoljava uvjet za oscilaciju kada: (βA = 1∠0o ). To rezultira jednim stupnjem provedbe "potpuno-ON" (zasićenje), dok se drugi uključuje "u potpunosti-OFF" (cut-off) čime se daje vrlo visoka razina međusobnog pojačanja između dva tranzistora. Provođenje se prenosi iz jednog stupnja u drugi djelovanjem pražnjenja kondenzatora kroz otpornik kao što je prikazano dolje.

Osnovni stabilizirani multivibratorski krug

nepostojani multivibratorski krug

Pretpostavimo da je to tranzistor, TR1 je upravo uključio "OFF" (cut-off) i njegov napon kolektora se diže prema Vcc, u međuvremenu tranzistor TR2 upravo je uključen. Ploča "A" kondenzatora C1 također se diže prema +6 voltnom dovodnom nosaču Vcc jer je spojena na kolektor TR1 koji je sada isključen. Od TR1 je u cut-off, on provodi bez struje tako da nema volta pad preko opterećenja otpornik R1.

Druga strana kondenzatora C1, ploča "B", priključena je na bazni terminal tranzistora TR2 i na 0.6v zbog tranzistora TR2 provodi (zasićenje). Stoga, kondenzator C1 ima potencijalnu razliku od +5.4 volta preko svojih ploča, (6.0 - 0.6v) od točke A do točke B.

Od TR2 je potpuno uključen, kondenzator C2 počinje se puniti kroz otpornik R2 prema Vcc. Kada napon na kondenzatoru C2 se diže na više od 0.6v, to biases tranzistor TR1 u provođenje i zasićenje.

Trenutak tranzistora, TR1 prekidači "ON", pločica "A" kondenzatora kojaje izvorno na Vcc potencijal, odmah pada na 0,6 volti. Ovaj nagli pad napona na ploči "A" uzrokuje jednak i trenutačan pad napona na ploči "B", stoga se ploča "B" od C1 povlači na -5,4 V (obrnuti naboj) i ovaj negativni napon se primjenjuje. baza TR2 oštro ga isključite. Jedno nestabilno stanje.

Tranzistor TR2 se odvodi u cut-off tako da kondenzator C1 sada počinje puniti u suprotnom smjeru preko otpornika R3 koji je također spojen na +6 volti napajanja, Vcc. Tako je baza tranzistora TR2 se sada kreće prema gore u pozitivnom smjeru prema Vcc s vremenskom konstantom koja je jednaka kombinaciji C1 x R3.

Međutim, nikada ne dosegne vrijednost Vcc jer čim dobije 0,6 volti pozitivan, tranzistor TR2 u potpunosti zasvijetli. Ova radnja započinje cijeli proces, ali sada s kondenzatorom C2 koji zauzima bazu tranzistora TR1 do -5.4v tijekom punjenja preko otpornika R2 i ulaska u drugo nestabilno stanje.

Tada možemo vidjeti da se krug izmjenjuje između jednog nestabilnog stanja u kojem je tranzistor TR1 je "OFF" i tranzistor TR2 je "ON", a drugi nestabilan u kojem je TR1 je "ON" i TR2 je "OFF" u brzini određenoj vrijednostima RC. Ovaj proces će se ponavljati iznova i iznova sve dok je napon napajanja prisutan.

Amplituda izlaznog valnog oblika jepribližno isto kao i napon napajanja, Vcc s vremenskim periodom svakog uključnog stanja određenog vremenskom konstantom RC mreža povezanih preko baznih terminala tranzistora. Budući da tranzistori mijenjaju "ON" i "OFF", izlaz na oba kolektora će biti kvadratni val s blago zaobljenim kutovima zbog struje koja puni kondenzatore. To bi se moglo ispraviti korištenjem više komponenti o kojima ćemo kasnije raspravljati.

Ako su dvije vremenske konstante proizvedene pomoću C2 x R2 iC1 x R3 u osnovnim krugovima su isti, omjer mark-do-prostora (t1 / t2) bit će jednak jedan-na-jedan čineći izlazni valni oblik simetričnom obliku. Promjenom kondenzatora, C1, C2 ili otpornika, R2, R3 omjer oznaka i prostora i stoga se frekvencija može promijeniti.

Vidjeli smo u udžbeniku RC pražnjenja da jevrijeme potrebno da napon na kondenzatoru padne na polovicu napona napajanja, 0,5 Vcc jednak je 0,69 vremenskih konstanti kombinacije kondenzatora i otpornika. Zatim uzimanjem jedne strane nepostojan multivibrator, duljina vremena koje tranzistor TR2 je "OFF" biti jednako 0,69T ili 0,69 puta vremenskoj konstanti C1 x R3. Isto tako, vrijeme trajanja tranzistora TR1 je "OFF" biti jednako 0,69T ili 0,69 puta vremenskoj konstanti C2 x R2 i to je definirano kao.

Astabilni multivibratori Periodično vrijeme

periodično vrijeme nepostojano multivibrator

Gdje, R je u and i C u Farads.

Promjenom vremenske konstante samo jednog RComjer mreže i prostora i frekvencija izlaznog valnog oblika mogu se mijenjati, ali normalno mijenjajući oba RC vremenska konstante zajedno u isto vrijeme, izlazna frekvencija će se mijenjati držeći omjere oznaka i prostora na istoj na-jedan.

Ako je vrijednost kondenzatora C1 jednaka vrijednostikondenzatora, C2, C1 = C2 i također vrijednost osnovnog otpornika R2 jednaka je vrijednosti osnovnog otpornika, R3, R2 = R3, a zatim ukupna duljina vremena multivibratori U nastavku je dan ciklus za simetrični izlazni valni oblik.

Učestalost oscilacija

jednadžba astabilnog multivibratora

Gdje je R u Ω, C je u Farads, T je u sekundama, a ƒ je u Hertzu.

i to je poznato kao "Frekvencija ponavljanja impulsa". Tako Stabilni multivibratori može proizvesti DVA vrlo kratkog kvadratnog izlaznog valavalni oblici iz svakog tranzistora ili mnogo duži pravokutni oblik, bilo simetrični ili nesimetrični, ovisno o vremenskoj konstanti RC mreže kao što je prikazano dolje.

Astabilni multivibratorski valni oblici

astabilni valni oblik

Primjer stabilnog multivibratora br

- Stabilni multivibratori Krug je potreban za proizvodnju niza impulsa na frekvenciji od 500 Hz s omjerom označavanja-prostora od 1: 5. Ako je R2 = R3 = 100kΩ, izračunajte potrebne vrijednosti kondenzatora C1 i C2.

primjer astabilnog multivibratora

i preraspodjelom gornje formule za periodično vrijeme, vrijednosti kondenzatora koje su potrebne za davanje omjera od oznake do prostora od 1: 5 date su kao:

astabilna multivibratorska formula

Vrijednosti 4.83nF i 24.1nF su izračunate vrijednosti, pa bismo trebali odabrati najbliže željene vrijednosti za C1 i C2 dopuštajući toleranciju kondenzatora. Zapravo, zbog širokog raspona tolerancija povezanih s skromnim kondenzatorom, stvarna izlazna frekvencija može se razlikovati do ± 20%, (od 400 do 600 Hz u našem jednostavnom primjeru) od stvarne potrebne frekvencije.

Ako trebamo biti izlazni nepostojani valni oblikne-simetrične za uporabu u krugovima vremenskih ili gating tipova, itd., mogli bismo ručno izračunati vrijednosti R i C za pojedinačne potrebne komponente kao što smo to učinili u gornjem primjeru. Međutim, kada su obje R i C jednake, možemo sebi olakšati život koristeći tablice kako bismo pokazali astabilne multivibratore izračunate frekvencije za različite kombinacije ili vrijednosti R i C. Na primjer,

Tablica frekvencije stabilnog multivibratora

Res. Vrijednosti kondenzatora
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 15.2Hz
220kΩ 3.2kHz 1.5kHz 691Hz 325Hz 147Hz 69.1Hz 32.5Hz 15.2Hz 6,9
470kΩ 1.5kHz 691Hz 323Hz 152Hz 69.1Hz 32.5Hz 15.2Hz 6,6 Hz 3,2 Hz
1MΩ 714Hz 325Hz 152Hz 71.4Hz 32.5Hz 15.2Hz 6,9 3,2 Hz 1,5 Hz

Predračunske tablice frekvencija mogu biti vrlo velikekoristan u određivanju potrebnih vrijednosti i R i C za određenu simetričnu izlaznu frekvenciju bez potrebe da se stalno ponovno izračunava svaki put kada se zahtijeva različita frekvencija.

Promjenom dva fiksna otpornika, R2 i R3 za dvostruki potenciometar i zadržavanje vrijednosti kondenzatora iste frekvencije od. \ t Stabilni multivibratori Izlaz se može lakše "podesiti" kako bi se dobila određena frekvencijska vrijednost ili kako bi se kompenzirale tolerancije korištenih komponenti.

Na primjer, odabir vrijednosti kondenzatora od 10nFiz gornje tablice. Koristeći potenciometar od 100 kΩ za naš otpor, dobili bismo izlaznu frekvenciju koja se može potpuno podesiti s nešto iznad 71,4 kHz do 714 Hz, oko 3 desetljeća frekvencijskog raspona. Isto tako, vrijednost kondenzatora od 47nF bi dala frekvencijski raspon od 152Hz do preko 15kHz.

Primjer stabilnog multivibratora br

- Stabilni multivibrator krug je konstruiran korištenjem dva vremenakondenzatori jednake vrijednosti 3.3uF i dva osnovna otpornika vrijednosti 10kΩ. Izračunajte minimalne i maksimalne frekvencije oscilacija ako je potenciometar s dvostrukom bandi 100kΩ spojen u seriju s dva otpornika.

S potenciometrom na 0%, vrijednost osnovnog otpora je jednaka 10kΩ.

gornja frekvencija astabilnog multivibratora

s potenciometrom na 100%, vrijednost osnovnog otpora jednaka je 10kΩ + 100kΩ = 110kΩ.

astabilna multivibrator niža frekvencija

Tada se izlazna frekvencija oscilacija za astabilni multivibrator može mijenjati od 2,0 do 22 Hertza.

Pri odabiru otpora ikapacitivne vrijednosti za pouzdan rad, osnovni otpornici trebaju imati vrijednost koja omogućuje tranzistoru da se u potpunosti uključi kada se drugi tranzistor isključi. Na primjer, razmotrite gornji krug. Kada je tranzistor TR2 je potpuno "ON", (zasićenje) gotovo isti napon pada preko otpornika R3 i otpornika R4.

Ako tranzistor koji se koristi ima strujnu dobit,β od 100 i otpornik opterećenja kolektora, R4 je jednako 1kΩ maksimalna vrijednost osnovnog otpornika bi stoga bila 100kΩ. Bilo koji viši i tranzistor se možda neće okrenuti u potpunosti “ON” što će rezultirati neujednačenim rezultatima ili uopće neće oscilirati. Isto tako, ako je vrijednost osnovnog otpornika preniska, tranzistor se možda neće isključiti i multivibrator opet neće oscilirati.

Izlazni signal može se dobiti izpriključak kolektora bilo kojeg tranzistora u krugu Astabilnog multivibratora, pri čemu je svaki izlazni valni oblik zrcalna slika samog sebe. Vidjeli smo da je prednji rub izlaznog valnog oblika blago zaobljen i nije kvadratan zbog karakteristika punjenja kondenzatora u križno spojenom krugu.

Ali možemo uvesti još jedan tranzistor ukoji će proizvesti gotovo savršeno kvadratni izlazni impuls i koji se također može koristiti za prebacivanje viših strujnih opterećenja ili niskih impedancijskih opterećenja kao što su LED ili zvučnici, bez utjecaja na rad stvarnog astabilnog multivibratora. Međutim, donja strana toga je da izlazni valni oblik nije savršeno simetričan jer dodatni tranzistor proizvodi vrlo malo kašnjenje. Razmotrite dva kruga ispod.

Stabilni multivibratori za vožnju

nepostojani multivibrator upravljački krug

Iz trećeg tranzistora sada se proizvodi izlaz s kvadratnim prednjim rubom, TR3 spojen na emiter tranzistora, TR2, Ovaj treći tranzistor mijenja "ON" i "OFF" zajedno s tranzistorom TR2, Možemo koristiti ovaj dodatni tranzistor za prebacivanje svjetlećih dioda, releja ili za proizvodnju zvuka iz sonde kao što je zvučnik ili piezo zvučnik kao što je prikazano gore.

Otpornik tereta Rx mora biti prikladno odabranuzeti u obzir naprijed volt kapi i ograničiti maksimalnu struju na oko 20mA za LED krug ili dati ukupnu impedanciju opterećenja od oko 100Ω za krug zvučnika. Zvučnik može imati bilo koju impedanciju manju od 100Ω.

Spajanjem dodatnog tranzistora, TR4 prema krugu emitera drugog tranzistora, TR1 na sličan način možemo proizvesti nepostojanostmultivibratorski sklop koji će bljeskati dva seta svjetala ili LED dioda od jednog do drugog brzinom koja je određena vremenskom konstantom mreže RC vremenskog sklopa.

U sljedećem vodiču o Waveforms i Signals, mi ćemo pogledati različite vrste Stabilni multivibratori koji se koriste za proizvodnju kontinuiranog izlazavalni oblik. Ovi krugovi poznati kao relaksacijski oscilatori proizvode ili kvadratni ili pravokutni val na svojim izlazima za upotrebu u sekvencijalnim krugovima ili kao satni impuls ili vremenski signal. Ove se vrste krugova nazivaju Generatori valnog oblika.

Komentari (0)
Dodaj komentar