/ / Astable Multivibrator og Astable Oscillator Circuit

Astable Multivibrator og Astable Oscillator Circuit

Waveform generatorer

Regenerative svitsjkretser som Astable Multivibrators er den mest brukte typen avslapningsoscillator fordi de ikke bare er enkle, pålitelige og enkle konstruksjoner, de produserer også en konstant firkantbølgeutgangsbølgeform.

I motsetning til Monostable Multivibrator eller Bistable Multivibrator vi så på i de tidligere opplæringene som krever en "ekstern" triggerpuls for deres drift, Astable Multivibrator har automatisk innebygd utløser som skifter den kontinuerlig mellom de to ustabile tilstandene, både innstilt og tilbakestilt.

De Astable Multivibrator er en annen type kryss koblet transistor bryterkrets som har NEI stabile utgangstilstander som det endres fra en tilstandtil den andre hele tiden. Den astable kretsen består av to koblingstransistorer, et krysskoblet tilbakekoblingsnettverk og to tidsforsinkelseskondensatorer som tillater oscillasjon mellom de to tilstandene uten ekstern utløsning for å produsere endring i tilstand.

I elektroniske kretser er også astabile multivibratorer kjent som Free-running Multivibrator da de ikke krever ytterligere innganger ellerekstern hjelp til å svinge. Astarte oscillatorer produserer en kontinuerlig firkantbølge fra utganger eller utganger (to utganger ingen innganger) som deretter kan brukes til å blinke eller produsere en lyd i en høyttaler.

Den grunnleggende transistorkretsen for en Astable Multivibrator produserer en firkantbølgeutgang fra et parjordet emitter tverrkoblede transistorer. Både transistorer, enten NPN eller PNP, i multivibratoren er forspent for lineær drift og drives som felles emitterforsterkere med 100% positiv tilbakemelding.

Denne konfigurasjonen tilfredsstiller betingelsen for oscillasjon når: (βA = 1∠ 0o ). Dette resulterer i en fase som utfører "full-ON" (Metning) mens den andre er slått "full-OFF" (cut-off) som gir et svært høyt nivå av gjensidig forsterkning mellom de to transistorene. Ledning overføres fra ett trinn til det andre ved utladning av en kondensator gjennom en motstand som vist nedenfor.

Grunnleggende Astable Multivibrator Circuit

Stabil multivibratorkrets

Anta at transistoren, TR1 har nettopp slått "OFF" (cut-off) og dens kollektor spenning stiger mot Vcc, i mellomtiden transistor TR2 har nettopp slått "PÅ". Platen "A" av kondensatoren C1 stiger også mot + 6 volt forsyningsskinnen til Vcc, da den er koblet til samleren til TR1 som nå er avskåret. Siden TR1 er i avskjæring, det utfører ingen strøm, så det er ingen voltfall over lastmotstanden R1.

Den andre siden av kondensatoren, C1, plate "B", er koblet til basestasjonen til transistor TR2 og på 0,6v fordi transistor TR2 utfører (metning). Derfor har kondensatoren C1 en potensiell forskjell på +5,4 volt over platene, (6,0 - 0,6v) fra punkt A til punkt B.

Siden TR2 er helt på, kondensator C2 begynner å lade opp gjennom motstanden R2 mot Vcc. Når spenningen over kondensatoren C2 stiger til mer enn 0,6v, det forstyrrer transistor TR1 inn i ledning og inn i metning.

Det øyeblikk at transistoren, TR1 bytter "ON", plate "A" på kondensatoren somvar opprinnelig på Vcc potensial, faller umiddelbart til 0,6 volt. Denne raske spenningsfallet på platen "A" fører til en lik og øyeblikkelig spenning på platen "B", derfor blir platen "B" på C1 trukket ned til -5,4v (en revers lading) og denne negative spenningssvingingen påføres base av TR2 snu det hardt "OFF". En ustabil tilstand.

Transistor TR2 blir drevet inn i avkledning, slik at kondensator C1 nå begynner å lade i motsatt retning via motstand R3 som også er forbundet med + 6 volt forsyningsskinne, Vcc. Dermed er basen av transistor TR2 beveger seg nå oppover i positiv retning mot Vcc med en tidskonstant som tilsvarer C1 x R3-kombinasjonen.

Imidlertid når den aldri verdien av Vcc fordi så snart den kommer til 0,6 volt positivt, transistor TR2 blir helt "ON" i metning. Denne handlingen starter hele prosessen igjen, men nå med kondensator C2 som tar basen av transistor TR1 til -5,4v mens den lades opp via motstanden R2 og går inn i den andre ustabile tilstanden.

Da kan vi se at kretsen veksler mellom en ustabil tilstand der transistor TR1 er "OFF" og transistor TR2 er "ON", og en annen ustabil der TR1 er "ON" og TR2 er "AV" med en hastighet bestemt av RC-verdiene. Denne prosessen vil gjenta seg igjen og igjen så lenge forsyningsspenningen er tilstede.

Amplituden til utgangsbølgeformen eromtrent det samme som forsyningsspenningen, Vcc med tidsperioden for hver koblingsstatus bestemt av tidskonstanten for RC-nettverkene som er koblet over transistorens baseterminaler. Som transistorene bytter både "ON" og "OFF", vil utgangen på en eller annen kollektor være en firkantbølge med svake avrundede hjørner på grunn av strømmen som belaster kondensatorene. Dette kan korrigeres ved å bruke flere komponenter som vi vil diskutere senere.

Hvis de to tidskonstantene produsert av C2 x R2 ogC1 x R3 i basekretsene er de samme, Mark-to-space-forholdet (t1 / t2) vil være lik en-til-en som gjør utgangsvinkelen symmetrisk i form. Ved å variere kondensatorene, C1, C2 eller motstandene, R2, R3, kan mark-to-space-forholdet og dermed frekvensen endres.

Vi så i RC Discharging opplæringen atTid tatt for spenningen over en kondensator å falle til halv forsyningsspenning, 0.5Vcc er lik 0.69 tidskonstanter i kondensatoren og motstandskombinasjonen. Deretter tar den ene siden av den astable multivibratoren, hvor lang tid transistoren TR2 er "OFF" vil være lik 0.69T eller 0.69 ganger tidskonstanten på C1 x R3. På samme måte, hvor lang tid transistoren TR1 er "OFF" vil være lik 0.69T eller 0.69 ganger tidskonstanten for C2 x R2, og dette er definert som.

Astable Multivibrators Periodisk Tid

astabil multivibrator periodisk tid

Hvor, R er i Ω og C i Farads.

Ved å endre tidskonstanten på bare en RCnettverket mark-to-space-forholdet og frekvensen av utgangsbølgeformen kan endres, men normalt ved å endre begge RC-tidskonstantene sammen samtidig, vil utgangsfrekvensen bli endret, slik at mark-to-space-forholdene er like ved en- til en.

Hvis verdien av kondensatoren C1 er lik verdienav kondensatoren, C2, C1 = C2 og også verdien av basismotstanden R2 er lik verdien av basismotstanden, R3, R2 = R3 og deretter den totale lengden på tiden til vibratorer syklus er gitt under for en symmetrisk utgangsbølgeform.

Frekvens av oscillasjon

astabil multivibrator-ligning

Hvor, R er i Ω, C er i Farads, T er i sekunder og ƒ er i Hertz.

og dette kalles "Pulse Repetition Frequency". Så Astable Multivibrators kan produsere to svært korte firkantbølgeutgangerbølgeformer fra hver transistor eller en mye lengre rektangulær formet utgang, enten symmetrisk eller ikke-symmetrisk, avhengig av tidskonstanten for RC-nettverket som vist nedenfor.

Astable Multivibrator Waveforms

astabil bølgeform

Astable Multivibrator Eksempel No1

en Astable Multivibrators krets er nødvendig for å produsere en serie pulser med en frekvens på 500 Hz med et forhold mellom 1: 5 og 1 til 5. Hvis R2 = R3 = 100kΩ, beregne verdiene til kondensatorene, C1 og C2 som kreves.

astabelt multivibrator eksempel

og ved å omarrangere formelen ovenfor for periodisk tid, er verdiene av kondensatorene som kreves for å gi et forhold mellom 1 og 5, mellom 1 og 5, gitt som:

astabil multivibrator formel

Verdiene 4,83nF og 24.1nF, er beregnede verdier, så vi må velge nærmeste foretrukne verdier for C1 og C2 som tillater kondensatortoleranse. Faktisk på grunn av det store utvalget av toleranser assosiert med den ydmyke kondensatoren, kan den faktiske utgangsfrekvensen variere med så mye som ± 20%, (400 til 600Hz i vårt enkle eksempel) fra den faktiske frekvensen som trengs.

Hvis vi krever at produksjonen skal utløses som en bølgeformikke-symmetrisk for bruk i tids- eller gating type kretser, osv., kunne vi manuelt beregne verdiene for R og C for de enkelte komponenter som kreves som vi gjorde i eksemplet ovenfor. Men når de to R-ene og C-ene er begge like, kan vi gjøre livet enklere for oss selv ved å bruke tabeller for å vise de beregnede frekvensene for astabile multivibratorer for forskjellige kombinasjoner eller verdier av både R og C. For eksempel,

Astable Multivibrator Frequency Table

Res. Kondensatorverdier
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
100kOhm 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 3,2 Hz
1MΩ 714Hz 325Hz 152Hz 71.4Hz 32.5Hz 15,2 Hz 6,9 Hz 3,2 Hz 1,5 Hz

Forhåndsberegnede frekvensbord kan være veldignyttig ved å bestemme de nødvendige verdiene for både R og C for en bestemt symmetrisk utgangsfrekvens uten å behøve å beregne dem hver gang en annen frekvens er nødvendig.

Ved å endre de to faste motstandene, R2 og R3 for et dobbeltsidet potensiometer og holde verdiene til kondensatorene det samme, frekvensen fra Astable Multivibrators utgang kan lettere "innstilt" for å gi en bestemt frekvensverdi eller for å kompensere toleransene for komponentene som brukes.

For eksempel velger du en kondensatorverdi på 10nFfra bordet over. Ved å bruke et 100kΩ potensiometer for motstanden vår, vil vi få en utgangsfrekvens som kan justeres helt fra litt over 71,4 kHz ned til 714Hz, noen 3 tiår med frekvensområdet. På samme måte vil en kondensatorverdi på 47nF gi et frekvensområde fra 152Hz til godt over 15kHz.

Astable Multivibrator Eksempel No2

en Astable Multivibrator kretsen er konstruert ved hjelp av to timingkondensatorer med lik verdi på 3,3uF og to grunnmotstander av verdi 10kΩ. Beregn minste og maksimale frekvenser for svingning hvis et 100kΩ dual-gang potentiometer er koblet i serie med de to motstandene.

Med potensiometeret på 0% er verdien av basismotstanden lik 10kΩ.

øvre frekvens for astral multivibrator

Med potensiometeret på 100%, er verdien av basismotstanden lik 10kΩ + 100kΩ = 110kΩ.

Stabil multivibrator lavere frekvens

Da kan utgangsfrekvensen for oscillasjon for den astable multivibratoren varieres fra mellom 2,0 og 22 Hertz.

Når du velger både motstanden ogkapasitansverdier for pålitelig drift, bør basismotstandene ha en verdi som gjør at transistoren kan skrues helt "ON" når den andre transistoren slår "AV". For eksempel, vurder kretsen ovenfor. Når transistor TR2 er helt "ON", (metning) nesten samme spenning er tapt over motstand R3 og motstand R4.

Hvis transistoren som brukes, har en nåværende forsterkning,β på 100 og kollektorbelastningsmotstanden, R4 er lik sagt 1kΩ den maksimale basismotstandsverdien vil derfor være 100kΩ. Enhver høyere og transistoren kan ikke skrues helt "ON", noe som resulterer i at multivibratoren gir uregelmessige resultater eller ikke oscillerer i det hele tatt. På samme måte, hvis verdien av basismotstanden er for lav, kan transistoren ikke slå av "OFF", og multivibratoren vil igjen ikke oscillere.

Et utgangssignal kan fås frakollektorterminal av enten transistor i Astable Multivibrators krets med hver utgangsbølgeform som et speilbilde av seg selv. Vi så over at fremkanten av utgangsbølgeformen er litt avrundet og ikke kvadratisk på grunn av ladningsegenskapene til kondensatoren i krysskoblet krets.

Men vi kan introdusere en annen transistor inn ikrets som vil produsere en nesten perfekt kvadratisk utgangspuls, og som også kan brukes til å bytte høyere strømbelastninger eller lavimpedansbelastninger som lysdioder eller høyttalere, etc. uten å påvirke operasjonen til den faktiske astable multivibratoren. Imidlertid er nedgangen til dette at utgangsbølgeformen ikke er perfekt symmetrisk, da den ekstra transistoren produserer en svært liten forsinkelse. Vurder de to kretsene nedenfor.

Astable Multivibrators Driving Circuit

Stabil multivibrator kjøring krets

En utgang med en firkantet forkant er nå produsert fra den tredje transistoren TR3 koblet til senderens transistor, TR2. Denne tredje transistoren slår "ON" og "OFF" i samvirke med transistor TR2. Vi kan bruke denne ekstra transistoren til å bytte lysdioder, reléer eller til å produsere en lyd fra en lydgiver som en høyttaler eller piezo sounder som vist ovenfor.

Lastmotstanden Rx må velges riktigfor å ta hensyn til de fremre voltdråpene og for å begrense maksimalstrømmen til ca. 20mA for LED-kretsen eller for å gi en total belastningsimpedans på ca. 100Ω for høyttalerkretsen. Høyttaleren kan ha en impedans mindre enn 100Ω.

Ved å koble til en ekstra transistor, TR4 til emitterkretsen av den andre transistoren, TR1 På samme måte kan vi produsere en astabilmultivibratorkrets som vil blinke to sett med lys eller lysdioder fra den ene til den andre med en hastighet bestemt av tidskonstanten til RC-timing-nettverket.

I neste veiledning om Waveforms og Signals vil vi se på de forskjellige typer Astable Multivibrators som brukes til å produsere en kontinuerlig utgangbølgeform. Disse kretsene kjent som avslappingsoscillatorer produserer enten en kvadratisk eller rektangulær bølge ved sine utganger for bruk i sekvensielle kretser som enten en klokkeimpuls eller et timingsignal. Disse typer kretser kalles Waveform Generators.

Kommentarer (0)
Legg til en kommentar