Multivibratori su drugi oblik oscilatora. Oscilator je elektronički sklop koji može održavati signal izmjenične struje na svom izlazu. Može generirati kvadratne, linearne ili pulsne signale. Da bi oscilirao, generator mora zadovoljiti dva Barkhausenova uvjeta:

Dobitak T petlje trebao bi biti malo veći od jedinice.

Fazni pomak ciklusa mora biti 0 stupnjeva ili 360 stupnjeva.

Da bi zadovoljio oba uvjeta, oscilator mora imati neki oblik pojačala, a dio njegovog izlaza mora se regenerirati u ulaz. Ako je pojačanje pojačala manje od jedan, krug neće oscilirati, a ako je veće od jedan, krug će biti preopterećen i proizvesti izobličen valni oblik. Jednostavan generator može generirati sinusni val, ali ne može generirati kvadratni val. Pravougaoni val se može generirati pomoću multivibratora.

Multivibrator je oblik generatora koji ima dva stupnja, zahvaljujući kojima možemo dobiti izlaz iz bilo kojeg od stanja. To su u osnovi dva kruga pojačala raspoređena s regenerativnom povratnom spregom. U ovom slučaju niti jedan od tranzistora ne provodi istovremeno. Samo jedan tranzistor provodi u jednom trenutku, dok je drugi u isključenom stanju. Neki sklopovi imaju određena stanja; stanje s brzim prijelazom nazivamo sklopnim procesima, gdje dolazi do brze promjene struje i napona. Ovo prebacivanje naziva se okidanje. Prema tome, krug možemo pokrenuti interno ili eksterno.

Strujni krugovi imaju dva stanja.

Jedan je stabilno stanje, u kojem krug ostaje zauvijek bez ikakvog okidanja.
Drugo stanje je nestabilno: u ovom stanju krug ostaje ograničeno vrijeme bez ikakvog vanjskog pokretanja i prebacuje se u drugo stanje. Stoga se multivibartori koriste u krugovima s dva stanja kao što su mjerači vremena i jastučići.

Astabilni multivibrator koji koristi tranzistor

To je generator koji radi slobodno i neprekidno prelazi između dva nestabilna stanja. U nedostatku vanjskog signala, tranzistori se naizmjenično prebacuju iz isključenog stanja u stanje zasićenja na frekvenciji određenoj RC vremenskim konstantama komunikacijskih krugova. Ako su ove vremenske konstante jednake (R i C su jednaki), tada će se generirati kvadratni val s frekvencijom od 1/1,4 RC. Stoga se astabilni multivibrator naziva generator impulsa ili generator kvadratnog vala. Što je veća vrijednost osnovnog opterećenja R2 i R3 u odnosu na opterećenje kolektora R1 i R4, to je veće strujno pojačanje i oštriji će biti rub signala.

Osnovni princip rada astabilnog multivibratora je neznatna promjena električnih svojstava ili karakteristika tranzistora. Ova razlika uzrokuje da se jedan tranzistor uključi brže od drugog kada se prvi put priključi napajanje, uzrokujući oscilacije.

Objašnjenje dijagrama

Astabilni multivibrator sastoji se od dva unakrsno spregnuta RC pojačala.
Krug ima dva nestabilna stanja
Kada je V1 = LOW i V2 = HIGH tada je Q1 ON i Q2 OFF
Kada je V1 = HIGH i V2 = LOW, Q1 je isključen. i Q2 ON.
U ovom slučaju, R1 = R4, R2 = R3, R1 mora biti veći od R2
C1 = C2
Kada se krug prvi put uključi, nijedan od tranzistora nije uključen.
Bazni napon oba tranzistora počinje rasti. Bilo koji tranzistor se prvi uključuje zbog razlike u dopiranju i električnim karakteristikama tranzistora.

Riža. 1: Shema rada tranzistorskog astabilnog multivibratora

Ne možemo reći koji tranzistor prvi provodi, pa pretpostavljamo da Q1 prvi provodi, a Q2 je isključen (C2 je potpuno napunjen).

Q1 provodi, a Q2 je isključen, stoga je VC1 = 0 V budući da je sva struja prema masi posljedica kratkog spoja Q1, a VC2 = Vcc jer sav napon na VC2 pada zbog otvorenog kruga TR2 (jednak naponu napajanja).
Zbog visokog napona VC2, kondenzator C2 počinje se puniti kroz Q1 kroz R4, a C1 se počinje puniti kroz R2 kroz Q1. Vrijeme potrebno za punjenje C1 (T1 = R2C1) duže je od vremena potrebnog za punjenje C2 (T2 = R4C2).
Budući da je desna ploča C1 spojena na bazu Q2 i puni se, tada ova ploča ima veliki potencijal i kada prijeđe napon od 0,65V uključuje Q2.
Budući da je C2 potpuno napunjen, njegova lijeva ploča ima napon -Vcc ili -5V i spojena je na bazu Q1. Stoga isključuje Q2
TR Sada je TR1 isključen, a Q2 provodi, stoga je VC1 = 5 V i VC2 = 0 V. Lijeva ploča C1 prethodno je bila na -0,65 V, koja počinje rasti na 5 V i spaja se na kolektor Q1. C1 se prvo prazni od 0 do 0,65 V, a zatim se počinje puniti kroz R1 do Q2. Tijekom punjenja desna ploča C1 je na niskom potencijalu, što isključuje Q2.
Desna ploča C2 spojena je na kolektor Q2 i unaprijed je postavljena na +5V. Dakle, C2 se prvo prazni od 5V do 0V, a zatim počinje puniti kroz otpor R3. Lijeva ploča C2 je na visokom potencijalu tijekom punjenja, koji uključuje Q1 kada dosegne 0,65 V.

Riža. 2: Shema rada tranzistorskog astabilnog multivibratora

Sada Q1 provodi, a Q2 je isključen. Gornji niz se ponavlja i dobivamo signal na oba kolektora tranzistora koji nisu u fazi jedan s drugim. Da bismo dobili savršen kvadratni val od bilo kojeg kolektora tranzistora, uzimamo i otpor kolektora tranzistora, otpor baze, tj. (R1 = R4), (R2 = R3), i također istu vrijednost kondenzatora, koja čini naš krug simetričnim. Stoga je radni ciklus za niski i visoki izlaz isti koji generira kvadratni val
Konstanta Vremenska konstanta valnog oblika ovisi o otporu baze i kolektoru tranzistora. Njegov vremenski period možemo izračunati prema: Vremenska konstanta = 0,693RC

Princip rada multivibratora na videu s objašnjenjem

U ovom video vodiču s TV kanala Soldering Iron pokazat ćemo kako su elementi električnog kruga međusobno povezani i upoznati se s procesima koji se u njemu odvijaju. Prvi krug na temelju kojeg će se razmotriti princip rada je multivibratorski krug koji koristi tranzistore. Krug može biti u jednom od dva stanja i povremeno prelazi iz jednog u drugo.

Analiza 2 stanja multivibratora.

Sve što sada vidimo su dvije LED diode koje naizmjenično trepere. Zašto se ovo događa? Razmotrimo prvo prvo stanje.

Prvi tranzistor VT1 je zatvoren, a drugi tranzistor je potpuno otvoren i ne smeta protoku kolektorske struje. Tranzistor je u ovom trenutku u režimu zasićenja, što smanjuje pad napona na njemu. I stoga desna LED svijetli punom snagom. Kondenzator C1 ispražnjen je u prvom trenutku, a struja je slobodno prošla do baze tranzistora VT2, potpuno ga otvarajući. Ali nakon trenutka, kondenzator se počinje brzo puniti baznom strujom drugog tranzistora kroz otpornik R1. Nakon što je potpuno napunjen (a kao što znate, potpuno napunjeni kondenzator ne prolazi struju), tranzistor VT2 se zatvara i LED se gasi.

Napon na kondenzatoru C1 jednak je umnošku struje baze i otpora otpornika R2. Vratimo se u prošlost. Dok je tranzistor VT2 bio otvoren i desna LED svijetlila, kondenzator C2, prethodno napunjen u prethodnom stanju, počinje se polako prazniti kroz otvoreni tranzistor VT2 i otpornik R3. Dok se ne isprazni, napon na bazi VT1 bit će negativan, što potpuno isključuje tranzistor. Prvi LED ne svijetli. Ispada da do trenutka kada druga LED dioda nestane, kondenzator C2 ima vremena da se isprazni i postaje spreman za propuštanje struje u bazu prvog tranzistora VT1. U trenutku kada druga LED dioda prestane svijetliti, prva LED dioda svijetli.

A u drugom stanju isto se događa, ali naprotiv, tranzistor VT1 je otvoren, VT2 je zatvoren. Prijelaz u drugo stanje događa se kada se kondenzator C2 isprazni, napon na njemu se smanjuje. Nakon što se potpuno isprazni, počinje se puniti u suprotnom smjeru. Kada napon na spoju baza-emiter tranzistora VT1 dosegne napon dovoljan za njegovo otvaranje, otprilike 0,7 V, ovaj tranzistor će se početi otvarati i zasvijetlit će prva LED dioda.

Pogledajmo ponovno dijagram.

Preko otpornika R1 i R4 kondenzatori se pune, a kroz R3 i R2 dolazi do pražnjenja. Otpornici R1 i R4 ograničavaju struju prve i druge LED diode. Ne samo da svjetlina LED dioda ovisi o njihovom otporu. Oni također određuju vrijeme punjenja kondenzatora. Otpor R1 i R4 odabran je mnogo manji od otpora R2 i R3, tako da se punjenje kondenzatora događa brže od njihovog pražnjenja. Multivibrator se koristi za proizvodnju pravokutnih impulsa, koji se uklanjaju iz kolektora tranzistora. U ovom slučaju, opterećenje je spojeno paralelno s jednim od kolektorskih otpornika R1 ili R4.

Grafikon prikazuje pravokutne impulse koje generira ovaj krug. Jedno od područja naziva se pulsna fronta. Fronta ima nagib, a što je duže vrijeme punjenja kondenzatora, to će taj nagib biti veći.

Ako multivibrator koristi identične tranzistore, kondenzatore istog kapaciteta i ako otpornici imaju simetrične otpore, onda se takav multivibrator naziva simetričnim. Ima isto trajanje pulsa i trajanje pauze. A ako postoje razlike u parametrima, tada će multivibrator biti asimetričan. Kada multivibrator spojimo na izvor napajanja, u prvom trenutku oba kondenzatora su ispražnjena, što znači da će struja teći do baze oba kondenzatora i pojavit će se nestabilni način rada, u kojem se samo jedan od tranzistora treba otvoriti. . Budući da ovi elementi kruga imaju neke pogreške u ocjenama i parametrima, prvi će se otvoriti jedan od tranzistora i multivibrator će se pokrenuti.

Ako želite simulirati ovaj krug u programu Multisim, tada trebate postaviti vrijednosti otpornika R2 i R3 tako da se njihovi otpori razlikuju za najmanje desetinku ohma. Učinite isto s kapacitetom kondenzatora, inače se multivibrator možda neće pokrenuti. U praktičnoj provedbi ovog kruga preporučujem napajanje naponom od 3 do 10 volti, a sada ćete saznati parametre samih elemenata. Pod uvjetom da se koristi tranzistor KT315. Otpornici R1 i R4 ne utječu na frekvenciju impulsa. U našem slučaju oni ograničavaju struju LED-a. Otpor otpornika R1 i R4 može se uzeti od 300 Ohma do 1 kOhm. Otpor otpornika R2 i R3 je od 15 kOhm do 200 kOhm. Kapacitet kondenzatora je od 10 do 100 µF. Predstavimo tablicu s vrijednostima otpora i kapaciteta, koja pokazuje približnu očekivanu frekvenciju impulsa. Odnosno, da biste dobili impuls koji traje 7 sekundi, odnosno trajanje sjaja jedne LED diode je jednako 7 sekundi, trebate koristiti otpornike R2 i R3 s otporom od 100 kOhm i kondenzatorom s kapacitetom od 100 μF.

Zaključak.

Vremenski elementi ovog kruga su otpornici R2, R3 i kondenzatori C1 i C2. Što su njihove vrijednosti niže, to će se tranzistori češće prebacivati, a LED će češće treperiti.

Multivibrator se može implementirati ne samo na tranzistorima, već i na mikro krugovima. Ostavite svoje komentare, ne zaboravite se pretplatiti na kanal "Soldering Iron TV" na YouTubeu kako ne biste propustili nove zanimljive videozapise.

Još jedna zanimljivost o radio odašiljaču.

Shematski dijagram snažnog tranzistorskog multivibratora s kontrolom, izgrađen na tranzistorima KT972, KT973. Mnogi radioamateri započeli su svoj kreativni put sastavljajući jednostavne radiouređaje s izravnim pojačanjem, jednostavne audio pojačala snage i sastavljajući jednostavne multivibratore koji se sastoje od para tranzistora, dva ili četiri otpornika i dva kondenzatora.

Tradicionalni simetrični multivibrator ima brojne nedostatke, uključujući relativno visok izlazni otpor, duge uspone impulsa, ograničen napon napajanja i nisku učinkovitost pri radu s opterećenjem niske impedancije.

Shematski dijagram

Na sl. 1. prikazuje dijagram kontroliranog simetričnog dvofaznog multivibratora koji radi na zvučnim frekvencijama, s kojim je opterećenje spojeno preko premosnog kruga. Zbog toga je amplitudno njihanje signala preko opterećenja gotovo dvostruko veće od napona napajanja multivibrator, koji omogućuje dobivanje značajno većeg volumena u odnosu na opterećenje bio bi uključen u jedan od krakova multivibratora.

Osim toga, opterećenje se napaja "pravim" izmjeničnim naponom, što značajno poboljšava uvjete rada dinamičke glave spojene kao opterećenje - nema efekta udubljenja ili izbočenja difuzora (ovisno o polaritetu zvučnika). Također nema klikova prilikom uključivanja i isključivanja multivibratora.

Riža. 1. Shematski dijagram snažnog multivibratora koji koristi tranzistore KT972, KT973.

Simetrični dvofazni multivibrator sastoji se od dva push-pull kraka, na kojima se napon naizmjenično mijenja od niskog do visokog. Pretpostavimo da se pri uključivanju struje prvi otvara kompozitni tranzistor VT2.

Tada će napon na stezaljkama kolektora tranzistora VT1, VT2 postati blizu nule (VT1 je otvoren, VT2 je zatvoren).Kompozitni pnp tranzistor VT5 spojen je na spojnu točku njihovih kolektora preko otpornika za ograničavanje struje R12 , koji će se otvoriti. Napon od oko 8 V će se primijeniti na opterećenje kada je napon napajanja multivibratora 9 V. S ponovnim punjenjem kondenzatora C2, C4, multivibrator će se prebaciti - VT1, VT6 će se otvoriti, VT2, VT5 će se zatvoriti.

Isti napon će se primijeniti na opterećenje, ali u obrnutom polaritetu. Frekvencija prebacivanja multivibratora ovisi o kapacitetu kondenzatora C2, C4 i, u manjoj mjeri, o postavljenom otporu otpornika za ugađanje R7. Uz napon napajanja od 9 V, frekvencija se može podesiti od 1,4 do 1,5 kHz.

Kada otpor R7 padne ispod konvencionalne vrijednosti, generiranje zvučnih frekvencija je prekinuto. Treba napomenuti da nakon pokretanja multivibrator može raditi bez otpornika R5, R11. Oblik napona na izlazu multivibratora je blizak pravokutnom.

Otpornici R6, R8 i diode VD1, VD2 štite emiterske spojeve tranzistora VT2, VT6 od kvara, što je posebno važno kada je napon napajanja multivibratora veći od 10V. Otpornici R1, R13 potrebni su za stabilnu generaciju; u njihovom nedostatku, multivibrator može "šištati". VD3 dioda štiti snažne tranzistore od preokreta napona napajanja.Ako je nema, a napajanje je dovoljne snage, ugrađeni zaštitni krugovi tranzistora mogu se oštetiti pri preokretu napona.

Kako bi se proširila funkcionalnost ovog multivibratora, on ima mogućnost uključivanja/isključivanja kada se napon pozitivnog polariteta primijeni na upravljački ulaz. Ako upravljački ulaz nigdje nije spojen ili napon na njemu nije veći od 0,5 V, tranzistori VT3, VT4 su zatvoreni, multivibrator radi.

Kada se napon visoke razine primijeni na upravljački ulaz, na primjer, iz izlaza TTLSH. CMOS mikro krugovi, senzor električnih ili neelektričnih veličina, na primjer, senzor vlage, tranzistori VT3, VT4 otvoreni, multivibrator je inhibiran. U ovom stanju multivibrator troši struju manju od 200 μA, isključujući struju kroz R2, R3, R9.

Dijelovi i ugradnja

Multivibrator se može montirati na tiskanu pločicu dimenzija 70*50 mm, čija je skica prikazana na sl. 2 Fiksni otpornici mogu se koristiti u bilo kojoj maloj veličini. Trimer otpornik RP1-63M, SP4-1 ili sličan uvozni. Oksidni kondenzatori K50-29, K50-35 ili analogni Kondenzatori C2, C4 - K73-9, K73-17, K73-24 ili bilo koji film male veličine.

Riža. 2. Tiskana pločica za snažan multivibratorski sklop s tranzistorima.

KD522A diode mogu se zamijeniti s KD503. KD521. D223 s bilo kojim slovnim indeksom ili uvezeni 1N914, 1N4148. Umjesto dioda KD226A i KD243A, prikladna je bilo koja serija KD226, KD257, KD258, 1 N5401 ... 1 N5407.

Kompozitni tranzistori KT972A mogu se zamijeniti bilo kojim iz ove serije ili iz serije KT8131, a umjesto KT973 bilo kojim iz serije KT973, KT8130. Ako je potrebno, snažni tranzistori postavljaju se na male hladnjake. U nedostatku takvih tranzistora, oni se mogu zamijeniti analozima dva tranzistora spojena prema Darlingtonovom krugu, sl. 3. Umjesto pnp tranzistora male snage KT315G, prikladna je bilo koja od serija KT312, KT315, KT342, KT3102, KT645, SS9014 i sličnih.

Riža. 3. Shematski dijagram ekvivalentne zamjene tranzistora KT972, KT973.

Opterećenje ovog multivibratora može biti dinamička glava, telefonska kapsula, piezokeramički odašiljač zvuka ili impulsni transformator za povećanje/spuštanje.

Kada se koristi dinamička glava s otporom namota od 8 Ohma, treba uzeti u obzir da će s naponom napajanja od 9 V, 8 W snage izmjeničnog napona biti opskrbljeno opterećenjem. Stoga se dinamička glava od dva...četiri vata može oštetiti nakon samo 1...2 minute rada.

Postavljanje

Na radnu frekvenciju multivibratora značajno utječu kapacitet opterećenja i napon napajanja. Na primjer, kada se napon napajanja promijeni s 5 na 15 V, frekvencija se mijenja s 2850 na 1200 Hz kada radi na multivibratoru s opterećenjem u obliku telefonske kapsule s otporom namota od 56 Ohma. U području niskih napona napajanja promjena radne frekvencije je značajnija

Odabirom otpora otpornika R5, R11, R6, R8 možete podesiti da oblik impulsa bude gotovo strogo pravokutan kada multivibrator radi s određenim priključenim opterećenjem pri danom naponu napajanja.

Ovaj multivibrator može naći primjenu u raznim signalnim uređajima, uređajima za zvučnu uzbunu, kada je uz mali raspoloživi napon izvora napajanja potrebno dobiti značajnu snagu na emiteru zvuka. Osim toga, prikladno ga je koristiti u pretvaračima niskog na visokog napona, uključujući one koji rade na niskoj mrežnoj frekvenciji rasvjete od 50 Hz.

Butov A. L. RK-2010-04.

RADIO signal:

MULTIVIBRATOR-1
Samo teorija ili jednostavna teorija

“MULTI” - puno, “VIBRATO” - vibracija, oscilacija, dakle, “MULTIVIBRATOR” je uređaj koji stvara (generira) mnogo, mnogo vibracija.
Prvo shvatimo kako on stvara vibracije, odnosno kako vibracije nastaju u njemu, a tek onda ćemo saznati zašto ih ima mnogo.

2. KAKO NAPRAVITI MULTIVIBRATOR?
Korak 1. Uzmimo najjednostavnije niskofrekventno pojačalo (pogledajte moj članak "Tranzistor", stavku 4 na stranici "Radio komponente"):

(Ovdje ne opisujem njegov princip rada.)
Korak 2. Kombinirajmo dva identična pojačala tako da dobijemo dvostupanjski ULF:


Korak #3. Spojimo izlaz ovog pojačala na njegov ulaz:


Pojavit će se takozvana pozitivna povratna sprega (POF). Vjerojatno ste čuli zviždanje koje zvučnici proizvode ako im se osoba s mikrofonom previše približi. Ista stvar se događa s glazbenim centrom u karaoke modu ako prinesete mikrofon zvučnicima. U svakom takvom slučaju signal s izlaza pojačala dolazi na vlastiti ulaz, pojačalo ulazi u način samopobude i pretvara se u autooscilator, te se javlja zvuk. Ponekad se pojačalo može samopobuditi čak i na ultrazvučnim frekvencijama. Ukratko, kod izrade pojačala PIC je štetan i protiv njega se morate boriti na sve moguće načine, ali to je malo drugačija priča.
Vratimo se našem pojačalu koje pokriva PIC, tj. MULTIVIBRATOR! Da, to je već on! Istina, točno prikazati multivibrator prihvaćeno kao na sl. desno. Usput, na internetu postoji dovoljan broj "perverznjaka" koji crtaju ovaj dijagram i naopačke i ležeći na boku. Zašto je ovo? Vjerojatno, kao u šali, "biti drugačiji". Ili unutra s dijeliti, ili (postoji takva ruska riječ!) u s praviti se važan.

Multivibrator se može sastaviti pomoću n-p-n ili p-n-p tranzistora:

Rad multivibratora možete procijeniti na uho ili vizualno. U prvom slučaju, opterećenje bi trebalo biti emiter zvuka, u drugom - žarulja ili LED:


Ako se koriste zvučnici niske impedancije, bit će potreban izlazni transformator ili dodatni stupanj pojačala:


Opterećenje se može uključiti u obje ruke multivibratora:


U slučaju korištenja LED dioda, preporučljivo je uključiti dodatne otpornike, čiju ulogu igraju, u ovom slučaju, R1 i R4.

3. KAKO RADI MULTIVIBRATOR?


U trenutku uključivanja napajanja otvaraju se tranzistori oba kraka multivibratora, budući da se pozitivni (negativni - u nastavku u zagradama za p-n-p tranzistore) prednaponi dovode na njihove baze preko odgovarajućih otpornika R2 i R3. Istodobno se kondenzatori za spajanje počinju puniti: C1 - kroz emiterski spoj tranzistora VT2 i otpornika R1; C2 - kroz emiterski spoj tranzistora V1 i otpornika R4. Ovi krugovi za punjenje kondenzatora, kao razdjelnici napona izvora napajanja, stvaraju na bazama tranzistora (u odnosu na emitere) pozitivne (negativne) napone koji sve više rastu u vrijednosti, nastojeći sve više otvarati tranzistore. Uključivanje tranzistora uzrokuje smanjenje pozitivnog (negativnog) napona na njegovom kolektoru, što uzrokuje smanjenje pozitivnog (negativnog) napona na bazi drugog tranzistora, isključujući ga. Ovaj proces se događa u oba tranzistora odjednom, ali samo jedan od njih se zatvara, na temelju čega postoji viši negativni (pozitivni) napon, na primjer, zbog razlike u koeficijentima prijenosa struje h21e (vidi moj članak "Tranzistor" , odlomak 4 na stranici “Radio komponente”), vrijednosti otpornika i kondenzatora, budući da će čak i pri odabiru identičnih parova parametri elemenata biti malo drugačiji. Drugi tranzistor ostaje otvoren. Ali ova stanja tranzistora su nestabilna, jer se električni procesi u njihovim krugovima nastavljaju. Pretpostavimo da se neko vrijeme nakon uključivanja struje pokazalo da je tranzistor V2 zatvoren, a da je tranzistor V1 otvoren. Od ovog trenutka, kondenzator C1 počinje se prazniti kroz otvoreni tranzistor V1, čiji je otpor sekcije emiter-kolektor u ovom trenutku nizak, i otpornik R2. Kako se kondenzator C1 prazni, negativni (pozitivni) napon na bazi zatvorenog tranzistora V2 opada. Čim se kondenzator potpuno isprazni i napon na bazi tranzistora V2 postane blizu nule, u kolektorskom krugu ovog sada otvarajućeg tranzistora pojavljuje se struja, koja djeluje preko kondenzatora C2 na bazi tranzistora V1 i snižava pozitivni (negativan) napon na njemu. Kao rezultat toga, struja koja teče kroz tranzistor V1 počinje se smanjivati, a kroz tranzistor V2, naprotiv, povećava se. To uzrokuje gašenje tranzistora V1 i otvaranje tranzistora V2. Sada će se kondenzator C2 početi prazniti, ali kroz otvoreni tranzistor V2 i otpornik R3, što u konačnici dovodi do otvaranja prvog i zatvaranja drugog tranzistora itd. Tranzistori međusobno djeluju cijelo vrijeme, uzrokujući da multivibrator generira električne oscilacije.
Rad multivibratora ilustriran je grafovima napona Ube i Uk jednog i drugog tranzistora:

Kao što vidite, multivibrator generira praktički "pravokutne" oscilacije. Neka kršenja pravokutnog oblika povezana su s prijelaznim procesima u trenucima kada su tranzistori uključeni. Odavde je jasno da se signal može "ukloniti" s bilo kojeg tranzistora. Samo što je najčešće to prikazati točno onako kako je prikazano gore.
U praksi, oblik oscilacije multivibratora možemo smatrati "čisto pravokutnim":

S jedne strane, valni oblik multivibratora izgleda prilično jednostavan. Ali nije tako. Točnije, uopće nije tako. Najjednostavniji valni oblik je sinusni val:

Ako generator stvara idealan sinusoidnog signala, onda odgovara striktno jedan određenu frekvenciju osciliranja. Što se oblik signala više razlikuje od sinusoide, to je više frekvencija koje su višekratnici osnovne frekvencije prisutno u spektru signala. A oblik signala multivibratora prilično je daleko od sinusoide. Dakle, ako je npr. frekvencija njegovih oscilacija 1000 Hz, tada će spektar sadržavati frekvencije od 2000 Hz, i 3000 Hz, i 4000 Hz... itd. prave amplitude ovih harmonici bit će znatno manji od glavnog signala. Ali hoće! Zato se ovaj generator zove MULTI vibrator.
Frekvencija titranja multivibratora ovisi i o kapacitetu spojnih kondenzatora i o otporu otpornika baze. Ako su u multivibratoru ispunjeni uvjeti: R1=R4, R2=R3, R1 simetričan. Kao što se vidi, sprežni kondenzatori mogu biti elektrolitski i n- str- n U tranzistorima su plusevi kondenzatora spojeni na kolektore. Ako se prijavite str- n- str tranzistora, trebate promijeniti polaritet napajanja i polaritet elektrolitskih kondenzatora.
Približna frekvencija osciliranja simetričnog multivibratora može se izračunati pomoću pojednostavljene formule:
, gdje je f frekvencija u Hz, R je otpor otpornika baze u kOhm, C je kapacitet sprežnog kondenzatora u μF.

4. PROMJENA FREKVENCIJE i drugo
Kao što je gore navedeno, frekvencija impulsa koje generira multivibrator određena je vrijednostima spojnih kondenzatora i otpornika baze. Iz gornje formule može se vidjeti da povećanje kapaciteta kondenzatora i / ili povećanje otpora baznih otpornika dovodi do smanjenja frekvencije multivibratora i, sukladno tome, obrnuto. Naravno, moguće je lemiti kondenzatore različitih kapaciteta ili otpornike različitih otpora, ali samo u eksperimentalnoj fazi. Frekvencija se brzo mijenja pomoću promjenjivog otpornika R5 u osnovnim krugovima:

Oblik oscilacijskog grafikona multivibratora naziva se "meander":


Vrijeme od početka jednog impulsa do početka drugog - period T - sastoji se od:
ti – trajanje impulsa i tp – trajanje pauze.
Omjer S=T/ti naziva se radnog ciklusa. Za simetrični multivibrator S=2.
Recipročna vrijednost radnog ciklusa naziva se radni ciklus D=1/S. Za simetrični multivibrator D=0,5.
Multivibrator, čiji je krug prikazan dolje, proizvodi pravokutne impulse. Učestalost njihovog ponavljanja može varirati unutar širokih granica, dok radni ciklus impulsa ostaje nepromijenjen.


Rad multivibratora je drugačiji po tome što se u trenucima kada je tranzistor VT1 zatvoren, kondenzator C2 prazni kroz lanac koji se sastoji od diode VD3 i otpornika R4, kao i kroz otpornik R3. Slično, kada je tranzistor VT2 zatvoren, kondenzator C1 se prazni kroz diodu VD2 i otpornike R4 i R5.
Brzina ponavljanja impulsa može se podesiti unutar širokih granica mijenjanjem samo otpora otpornika R4.
Multivibrator s detaljima prikazanim na dijagramu generira impulse s frekvencijom ponavljanja od 140 do 1400 Hz.
U multivibratoru možete koristiti diode D2V-D2I, D9V-D9L i sve tranzistore male snage s n-p-n ili p-n-p strukturom. Kada se koriste tranzistori s pnp strukturom, polaritet uključivanja svih dioda i napajanja mora biti obrnut.
Ako malo promijenite vezu otpornika R7, on nabubri multivibrator s promjenjivim radnim ciklusom mahunarke:


Ovisno o položaju klizača otpornika R7, ovaj multivibrator postaje asimetričan, a graf njegovih oscilacija može biti, na primjer, ovakav:


I u jednom i u drugom slučaju mijenja se omjer T/ti - mijenja se radni ciklus.
Također je jasno, nadam se, da se radni ciklus može grubo promijeniti ugradnjom kondenzatora različitih kapaciteta.

5. ASIMETRIČNI MULTIVIBRATOR na tranzistorima različite vodljivosti:

Asimetrični multivibrator sastoji se od stupnja pojačala na dva tranzistora, čiji je izlaz (kolektor tranzistora VT2) spojen na ulaz (baza tranzistora VT1) preko kondenzatora C1. Opterećenje je otpornik R2, s kojeg se signal uklanja (umjesto toga može se uključiti LED, žarulja sa žarnom niti ili zvučnik). Tranzistor s izravnom vodljivošću VT1 (tip p-n-p) otvara se kada se negativni potencijal u odnosu na emiter primijeni na bazu. Tranzistor VT2 obrnute vodljivosti (tip n-p-n), otvara se kada se na bazu primijeni pozitivni potencijal u odnosu na emiter.

Kada je uključen, kondenzator C1 se puni kroz otpornike R2 i R1, a potencijal baze se smanjuje. Kada se pojavi negativan potencijal na bazi VT1, tranzistor VT1 se otvara i otpor kolektor-emiter opada. Ispostavilo se da je baza tranzistora VT2 povezana s pozitivnim polom izvora, tranzistor VT2 se također otvara, a struja kolektora se povećava. Kao rezultat, struja teče kroz R2, kondenzator C1 se prazni kroz otpornik R1 i tranzistor VT2. Bazni potencijal VT1 se povećava, tranzistor VT1 se zatvara, uzrokujući zatvaranje tranzistora VT2. Nakon toga se kondenzator C1 ponovno puni, zatim prazni itd. Frekvencija generiranih impulsa obrnuto je proporcionalna vremenu punjenja kondenzatora T ~ R1×C. Kako napon napajanja raste, kondenzator se brže puni, a frekvencija generiranih impulsa raste. Povećanjem otpora otpornika R1 ili kapaciteta kondenzatora C1 smanjuje se frekvencija osciliranja.
U stvarnosti se frekvencija mijenja, na primjer, ovako:

Primjeri sa stranice http://lessonradio.narod.ru/Diagram.htm

6. STANDBY MULTIVIBRATOR
Takav multivibrator generira strujne (ili naponske) impulse kada se okidački signali primijene na njegov ulaz iz drugog izvora, na primjer, iz samooscilirajućeg multivibratora. Da biste samooscilirajući multivibrator pretvorili u multivibrator na čekanju (vidi dijagram iz točke 3), potrebno je učiniti sljedeće: ukloniti kondenzator C2 i umjesto njega spojiti otpornik R3 između kolektora tranzistora VT2 i baze tranzistora VT1; između baze tranzistora VT1 i uzemljenog vodiča spojiti serijski spojen element od 1,5 V i otpornik s otporom R5, ali tako da pozitivni pol elementa bude spojen na bazu (preko R5); spojite kondenzator C2 na osnovni krug tranzistora VT1, čiji će drugi terminal djelovati kao kontakt ulazni kontrolni signal. Početno stanje tranzistora VT1 takvog multivibratora je zatvoreno, tranzistor VT2 je otvoren. Napon na kolektoru zatvorenog tranzistora trebao bi biti blizu napona izvora napajanja, a na kolektoru otvorenog tranzistora - ne smije prelaziti 0,2 - 0,3 V. Uključite miliampermetar (za struju od 10-15 mA) u kolektorskom krugu tranzistora V1 i, promatrajući strelicu, prebacite između kontakta UPR signal a s uzemljenim vodičem doslovno na trenutak jedan ili dva elementa AAA spojena u seriju (u dijagramu GB1). UPOZORENJE: negativni pol ovog vanjskog električnog signala mora biti spojen na kontakt UPR signal. U tom slučaju, igla miliampermetra trebala bi odmah odstupiti na vrijednost najveće struje u kolektorskom krugu tranzistora, neko vrijeme se zamrznuti, a zatim se vratiti u prvobitni položaj i čekati sljedeći signal. Ako ponovite ovaj eksperiment nekoliko puta, tada će miliampermetar sa svakim signalom pokazati trenutni porast na 8 - 10 mA, a nakon nekog vremena struja kolektora tranzistora VT1 također se trenutno smanjuje gotovo na nulu. To su pojedinačni strujni impulsi koje generira multivibrator. Čak i ako se baterija GB1 duže drži priključena na stezaljku UPR signal, isto će se dogoditi - na izlazu multivibratora pojavit će se samo jedan impuls.


Ako dodirnete terminal baze tranzistora VT1 bilo kojim metalnim predmetom koji stavite u ruku, možda će u ovom slučaju multivibrator na čekanju raditi - od elektrostatskog naboja tijela. Možete spojiti miliampermetar na kolektorski krug tranzistora VT2. Kada se primijeni upravljački signal, struja kolektora ovog tranzistora trebala bi se naglo smanjiti na gotovo nulu, a zatim jednako naglo porasti na vrijednost struje otvorenog tranzistora. Ovo je također strujni puls, ali negativan polaritet.
Koji je princip rada standby multivibratora? U takvom multivibratoru veza između kolektora tranzistora VT2 i baze tranzistora VT1 nije kapacitivna, kao u samooscilirajućem, već otporna - kroz otpornik R3. Negativni prednapon koji ga otvara dovodi se do baze tranzistora VT2 kroz otpornik R2. Tranzistor VT1 je pouzdano zatvoren pozitivnim naponom elementa G1 na njegovoj bazi. Ovo stanje tranzistora je vrlo stabilno. VT1 može ostati u ovom stanju bilo koje vrijeme. Kada se na bazi tranzistora VT1 pojavi naponski impuls negativnog polariteta, tranzistori prelaze u nestabilno stanje. Pod utjecajem ulaznog signala, tranzistor VT1 se otvara, a promjenjivi napon na njegovom kolektoru kroz kondenzator C1 zatvara tranzistor VT2. Tranzistori ostaju u ovom stanju sve dok se kondenzator C1 ne isprazni (kroz otpornik R2 i otvoreni tranzistor VT1, čiji je otpor u ovom trenutku nizak). Čim se kondenzator isprazni, tranzistor VT2 će se odmah otvoriti, a tranzistor VT1 će se zatvoriti. Od ovog trenutka nadalje, multivibrator je ponovno u izvornom, stabilnom stanju mirovanja. Tako, multivibrator koji čeka ima jednu staju I jedan nestabilan država. Tijekom nestabilnog stanja stvara jedan kvadratni puls struja (napon), čije trajanje ovisi o kapacitetu kondenzatora C1. Što je veći kapacitet ovog kondenzatora, to je duže trajanje impulsa. Tako, na primjer, s kapacitetom kondenzatora od 50 µF, multivibrator generira strujni impuls koji traje oko 1,5 s, a s kondenzatorom kapaciteta 150 µF - tri puta više. Pomoću dodatnih kondenzatora pozitivni naponski impulsi mogu se ukloniti s izlaza 1, a negativni s izlaza 2. Može li se samo s negativnim naponskim impulsom dovedenim na bazu tranzistora VT1 multivibrator izvesti iz stanja mirovanja? Ne, ne samo. To se također može učiniti primjenom naponskog impulsa pozitivnog polariteta, ali na bazu tranzistora VT2.
Kako možete praktično koristiti multivibrator u stanju pripravnosti? Različito. Na primjer, za pretvaranje sinusoidnog napona u pravokutne naponske (ili strujne) impulse iste frekvencije ili za uključivanje drugog uređaja na neko vrijeme primjenom kratkotrajnog električnog signala na ulaz multivibratora koji čeka.

Primjer korištenja multivibratora na čekanju je indikator maksimalne brzine.
Prilikom vožnje u novom automobilu, broj okretaja motora ne smije neko vrijeme premašiti najveću dopuštenu vrijednost koju preporučuje proizvođač.
Za kontrolu brzine motora možete koristiti uređaj sastavljen prema ovdje danom dijagramu. Kao indikator maksimalne brzine motora koristi se žarulja sa žarnom niti.


Glavni dijelovi tahometra su standby multivibrator na tranzistorima T1 i T2 i Schmittov okidač na tranzistorima T5 i T6. Ulazni signal koji dolazi iz prekidača dovodi se do diferencirajućeg lanca R4C1 (ovo je potrebno za dobivanje impulsa istog trajanja). Daljnje formiranje signala vrši multivibrator. Dioda D1 ne prenosi negativne poluvalove ulaznog signala na bazu tranzistora T2. Impulsi koje generira multivibrator dovode se do Schmittovog okidača kroz emiterski pratilac napravljen na tranzistoru T3 i integrirajućem krugu R7C3. Žaruljica L1, spojena na emiterski krug tranzistora T6, svijetli samo kada brzina motora premaši unaprijed zadanu (pomoću promjenjivog otpornika R8).
Gotov uređaj može se kalibrirati pomoću standardnog tahometra ili generatora zvuka. Tako, na primjer, za četverotaktni četverocilindrični motor, 1500 o/min odgovara frekvenciji generatora zvuka od 60 Hz, 3000 o/min - 100 Hz, 6000 o/min - 200 Hz, i tako dalje.
Kada koristite dijelove s podacima navedenim u dijagramu, tahometar vam omogućuje registraciju od 500 do 10 000 o/min. Potrošnja struje - 20 mA.
Tranzistori BC107 mogu se zamijeniti s KT315 s bilo kojim slovnim indeksom. Bilo koja silicijska dioda može se koristiti kao dioda D1. Ne preporučuje se uporaba germanijevih tranzistora i dioda zbog teških temperaturnih uvjeta.

7. VIŠEFAZNI MULTIVIBRATORI
dobivaju se dodavanjem stupnjeva pojačanja i PIC-ova.
Trofazni multivibrator:


Primjer sa stranice http://www.votshema.ru/324-simmetrichnyy-multivibrator.html

Četverofazni multivibrator zahtijeva posebne mjere za osiguranje stabilnog rada:


Primjer sa stranice http://www.moyashkola.net/krugok/r_begog.htm

8. MULTIVIBRATORI NA LOGIČKIM ELEMENTIMA
Multivibrator se može napraviti pomoću logičkih elemenata, na primjer, NAND. Dijagram moguće opcije, na primjer, je sljedeći:


Funkciju aktivnih elemenata ovdje obavljaju 2I-NOT logički elementi (pogledajte moj članak "CHICROCIRCUIT" na stranici "RADIO komponente"), povezani pretvaračima. Zahvaljujući PIC-u između izlaza DD1.2 i ulaza DD1.1, kao i izlaza DD1.1 i ulaza DD1.2, koji stvaraju kondenzatori C1 i C2, uređaj se pobuđuje i stvara električne impulse. Brzina ponavljanja impulsa ovisi o vrijednostima kondenzatora i otpornika R1 i R2. Smanjenjem kapaciteta kondenzatora na 1...5 µF dobivamo audio frekvenciju od 500...1000 Hz. Slušalica mora biti spojena na jedan od izlaza multivibratora kroz kondenzator kapaciteta 0,01 ... 0,015 μF.
Ponekad se isti multivibrator prikazuje ovako:

Multivibrator se može napraviti na tri logička elementa:


Svi elementi se uključuju inverterima i spajaju serijski. Razvodni lanac čine C1 i R1. Kao indikator može se koristiti žarulja sa žarnom niti. Za glatku promjenu frekvencije, umjesto R1, trebali biste uključiti promjenjivi otpornik od 1,5 kOhm.

Ako je kapacitet kondenzatora 1 µF, tada će frekvencija osciliranja postati zvuk.
Kako radi takav multivibrator? Nakon uključivanja, jedan od logičkih elemenata će prvi zauzeti jedno od mogućih stanja i time utjecati na stanje ostalih elemenata. Neka to bude element DD1.2, za koji se ispostavilo da je u jednom stanju. Preko elemenata DD1.1 i DD1.2 kondenzator se trenutno puni, a element DD1.1 je u nultom stanju. Element DD1.3 nalazi se u istom stanju, jer je njegov ulaz logička 1. Ovo stanje je nestabilno, jer je izlaz DD1.3 logička 0, a kondenzator se počinje prazniti kroz otpornik i izlazni stupanj DD1.3 element. Kako pražnjenje napreduje, pozitivni napon na ulazu elementa DD1.1 opada. Čim postane jednak pragu, ovaj element će se prebaciti u pojedinačno stanje, a element DD1.2 će se prebaciti u nulto stanje. Kondenzator će se početi puniti kroz element DD1.3 (njegov izlaz je sada na logičkoj razini 1), otpornik i element DD1.2. Uskoro će napon na ulazu prvog elementa premašiti prag, a svi elementi će se prebaciti u suprotna stanja. Tako nastaju električni impulsi na izlazu multivibratora - na inverznom izlazu elementa DD1.3.
Multivibrator s "tri elementa" može se pojednostaviti uklanjanjem DD1.3 iz njega:

Radi slično kao i prethodni. Upravo se ova vrsta multivibratora najčešće koristi u raznim radio-elektroničkim uređajima.

Također možete napraviti multivibrator na čekanju pomoću logičkih elemenata. Kao i prethodni, izgrađen je na 2 logička elementa.


Prvi DD1.1 koristi se za namjeravanu svrhu - kao 2I-NOT element. Tipka SB1 djeluje kao senzor signala okidača. Za označavanje impulsa, na primjer, koristi se LED. Trajanje impulsa može se povećati povećanjem kapaciteta C1 i otpora R1. Umjesto R1, možete uključiti promjenjivi (podešavajući) otpornik s otporom od oko 2 kOhm (ali ne više od 2,2 kOhm) kako biste promijenili trajanje impulsa unutar određenih granica. Ali ako je otpor manji od 100 Ohma, multivibrator će prestati raditi.
Princip rada. U početnom trenutku donji pin elementa DD1.1 nije povezan ni s čim - ima logičku razinu 1. A za element 2I-NOT to je dovoljno da bude u nultom stanju. Ulaz DD1.2 je također na razini logičke 0, budući da pad napona na otporniku stvoren ulaznom strujom elementa drži ulazni tranzistor elementa u zatvorenom stanju. Napon logičke 1 na izlazu ovog elementa održava prvi element u nultom stanju. Kada se pritisne tipka, na ulazu prvog elementa primjenjuje se okidački impuls negativnog polariteta, koji prebacuje element DD1.1 u jedno stanje. Pozitivni skok napona koji se u ovom trenutku događa na njegovom izlazu prenosi se preko kondenzatora na ulaze drugog elementa i prebacuje ga iz jednostrukog stanja u nulto stanje. Ovo stanje elemenata ostaje i nakon završetka okidajućeg impulsa. Od trenutka kada se na izlazu prvog elementa pojavi pozitivan impuls, kondenzator se počinje puniti - kroz izlazni stupanj ovog elementa i otpornik. Kako dolazi do punjenja, napon na otporniku opada. Čim dosegne prag, drugi element prelazi u stanje jedinica, a prvi u stanje nula. Kondenzator će se brzo isprazniti kroz izlazni stupanj prvog elementa i vodeni stupanj drugog, a uređaj će biti u stanju pripravnosti.
Treba imati na umu da za normalan rad multivibratora trajanje okidačkog impulsa mora biti kraće od trajanja generiranog.

p.s. Tema "MULTIVIBRATOR" primjer je kreativnog pristupa proučavanju električnih vibracija u školskom tečaju fizike. I ne samo. Stvaranje jednostavnih strujnih krugova, modeliranje njihovog rada, promatranje i mjerenje električnih veličina daleko nadilazi okvire obične školske fizike i informatike. A stvaranje pravih uređaja potpuno mijenja predodžbu mladih ljudi o tome što i kako mogu UČITI u školi (mrzim riječ “UČITI”).

Ova lekcija bit će posvećena vrlo važnoj i popularnoj temi: multivibratorima i njihovoj primjeni. Kad bih samo pokušao navesti gdje i kako se koriste samooscilirajući simetrični i asimetrični multivibratori, to bi zahtijevalo pristojan broj stranica knjige. Nema možda niti jedne grane radiotehnike, elektronike, automatike, pulsne ili računalne tehnike gdje se takvi generatori ne koriste. Ova lekcija pružit će teoretske informacije o ovim uređajima, a na kraju ću dati nekoliko primjera njihove praktične uporabe u odnosu na vašu kreativnost.

Samooscilirajući multivibrator

Multivibratori su elektronički uređaji koji generiraju električne oscilacije koje su blizu pravokutnog oblika. Spektar oscilacija koje generira multivibrator sadrži mnoge harmonike - također električne oscilacije, ali višestruke oscilacije osnovne frekvencije, što se odražava u njegovom nazivu: "više-mnogo", "vibro-osciliraj".

Razmotrimo krug prikazan na (Sl. 1, a). Prepoznajete li? Da, ovo je krug dvostupanjskog tranzistorskog pojačala 3H s izlazom na slušalice. Što se događa ako se izlaz takvog pojačala spoji na njegov ulaz, kao što je prikazano isprekidanom linijom na dijagramu? Između njih nastaje pozitivna povratna sprega i pojačalo će se samopobuditi i postati generator oscilacija audiofrekvencije, au telefonima ćemo čuti tihi zvuk.S tom se pojavom žustro bore kod prijemnika i pojačala, ali kod automatskih uređaja pokazuje se korisnim.

Sada pogledajte (Sl. 1, b). Na njemu vidite dijagram istog pokrivenog pojačala Pozitivna ocjena , kao u (sl. 1, a), samo je njegov obris malo promijenjen. Upravo tako se obično crtaju krugovi samooscilirajućih, tj. samopobudnih multivibratora. Iskustvo je možda najbolja metoda razumijevanja suštine djelovanja određenog elektroničkog uređaja. U to ste se više puta uvjerili. A sada, kako bismo bolje razumjeli rad ovog univerzalnog uređaja - automatskog stroja, predlažem provesti eksperiment s njim. Shematski dijagram samooscilirajućeg multivibratora sa svim podacima o njegovim otpornicima i kondenzatorima možete vidjeti na (Sl. 2, a). Montirajte ga na matičnu ploču. Tranzistori moraju biti niskofrekventni (MP39 - MP42), budući da visokofrekventni tranzistori imaju vrlo nizak probojni napon emiterskog spoja. Elektrolitički kondenzatori C1 i C2 - tip K50 - 6, K50 - 3 ili njihovi uvozni analozi za nazivni napon od 10 - 12 V. Otpori otpornika mogu se razlikovati od onih prikazanih na dijagramu do 50%. Važno je samo da vrijednosti otpornika opterećenja Rl, R4 i baznih otpornika R2, R3 budu što sličnije. Za napajanje koristite Krona bateriju ili napajanje. Spojite miliampermetar (PA) na kolektorski krug bilo kojeg od tranzistora za struju od 10 - 15 mA i spojite visokootporni DC voltmetar (PU) na dionicu emiter-kolektor istog tranzistora za napon od do na 10 V. Nakon što ste provjerili instalaciju i posebno pažljivo polaritet elektrolitskih sklopnih kondenzatora, priključite izvor napajanja na multivibrator. Što pokazuju mjerni instrumenti? Miliampermetar - struja kolektorskog kruga tranzistora naglo se povećava na 8 - 10 mA, a zatim se također naglo smanjuje gotovo na nulu. Voltmetar, naprotiv, ili se smanjuje na gotovo nulu ili se povećava na napon izvora napajanja, napon kolektora. Što ova mjerenja pokazuju? Činjenica da tranzistor ovog kraka multivibratora radi u prekidačkom načinu rada. Najveća struja kolektora i ujedno najmanji napon na kolektoru odgovaraju otvorenom stanju, a najmanja struja i najveći napon kolektora odgovaraju zatvorenom stanju tranzistora. Tranzistor drugog kraka multivibratora radi na potpuno isti način, ali, kako kažu, s faznim pomakom od 180° : Kada je jedan od tranzistora otvoren, drugi je zatvoren. To je lako provjeriti spajanjem istog miliampermetra na kolektorski krug tranzistora drugog kraka multivibratora; strelice mjernih instrumenata naizmjenično će odstupati od nultih oznaka skale. Sada, koristeći sat sa sekundnom kazaljkom, izbrojite koliko se puta u minuti tranzistori prebacuju iz otvorenog u zatvoreno stanje. Oko 15 - 20 puta. To je broj električnih oscilacija koje generira multivibrator u minuti. Dakle, period jednog titraja iznosi 3 - 4 s. Nastavljajući pratiti iglu miliampermetra, pokušajte grafički prikazati te fluktuacije. Na horizontalnoj osi ordinata nanesite u određenom mjerilu vremenske intervale kada je tranzistor u otvorenom i zatvorenom stanju, a na vertikalnoj osi kolektorsku struju koja odgovara tim stanjima. Dobit ćete približno isti grafikon kao onaj prikazan na sl. 2, b.

To znači da možemo pretpostaviti da Multivibrator generira pravokutne električne oscilacije. U signalu multivibratora, bez obzira s kojeg se izlaza uzima, moguće je razlikovati strujne impulse i pauze između njih. Vremenski interval od trenutka pojave jednog strujnog (ili naponskog) impulsa do trenutka pojave sljedećeg impulsa istog polariteta obično se naziva periodom ponavljanja impulsa T, a vrijeme između impulsa s trajanjem pauze Tn - Multivibratori koji generiraju impulse čije je trajanje Tn jednako pauzama između njih nazivaju se simetrični . Dakle, iskusni multivibrator koji ste sastavili jest simetričan. Zamijenite kondenzatore C1 i C2 drugim kondenzatorima kapaciteta 10 - 15 µF. Multivibrator je ostao simetričan, ali je frekvencija oscilacija koje je generirao porasla 3 - 4 puta - na 60 - 80 u minuti ili, što je isto, na otprilike 1 Hz. Strelice mjernih instrumenata jedva imaju vremena pratiti promjene struja i napona u krugovima tranzistora. A ako se kondenzatori C1 i C2 zamijene papirnatim kapacitetima od 0,01 - 0,05 μF? Kako će se sada ponašati strelice mjernih instrumenata? Nakon odstupanja od nulte oznake vaga, one stoje mirno. Možda je generacija poremećena? Ne! Samo što se frekvencija osciliranja multivibratora povećala na nekoliko stotina herca. To su vibracije u audio frekvencijskom području koje DC uređaji više ne mogu otkriti. Mogu se otkriti pomoću mjerača frekvencije ili slušalica spojenih preko kondenzatora kapaciteta 0,01 - 0,05 μF na bilo koji od izlaza multivibratora ili njihovim izravnim spajanjem na kolektorski krug bilo kojeg od tranzistora umjesto otpornika opterećenja. Na telefonima ćete čuti tihi zvuk. Koji je princip rada multivibratora? Vratimo se na dijagram na sl. 2, a. U trenutku uključivanja napajanja otvaraju se tranzistori oba kraka multivibratora, budući da se na njihove baze dovode negativni prednaponi preko odgovarajućih otpornika R2 i R3. Istodobno se kondenzatori za spajanje počinju puniti: C1 - kroz emiterski spoj tranzistora V2 i otpornika R1; C2 - kroz emiterski spoj tranzistora V1 i otpornika R4. Ovi krugovi za punjenje kondenzatora, kao razdjelnici napona izvora napajanja, stvaraju sve negativnije napone na bazama tranzistora (u odnosu na emitere), nastojeći sve više otvarati tranzistore. Uključivanje tranzistora uzrokuje smanjenje negativnog napona na njegovom kolektoru, što uzrokuje smanjenje negativnog napona na bazi drugog tranzistora, isključujući ga. Taj se proces događa u oba tranzistora odjednom, ali se samo jedan od njih zatvara, na temelju čega postoji veći pozitivni napon, na primjer, zbog razlike u koeficijentima prijenosa struje h21e ocjenama otpornika i kondenzatora. Drugi tranzistor ostaje otvoren. Ali ova stanja tranzistora su nestabilna, jer se električni procesi u njihovim krugovima nastavljaju. Pretpostavimo da se neko vrijeme nakon uključivanja struje pokazalo da je tranzistor V2 zatvoren, a da je tranzistor V1 otvoren. Od tog trenutka, kondenzator C1 počinje se prazniti kroz otvoreni tranzistor V1, čiji je otpor sekcije emiter-kolektor u ovom trenutku nizak, i otpornik R2. Kako se kondenzator C1 prazni, pozitivni napon na bazi zatvorenog tranzistora V2 opada. Čim se kondenzator potpuno isprazni i napon na bazi tranzistora V2 postane blizu nule, u kolektorskom krugu ovog sada otvarajućeg tranzistora pojavljuje se struja, koja djeluje preko kondenzatora C2 na bazi tranzistora V1 i snižava negativni napon na njemu. Kao rezultat toga, struja koja teče kroz tranzistor V1 počinje se smanjivati, a kroz tranzistor V2, naprotiv, povećava se. To uzrokuje gašenje tranzistora V1 i otvaranje tranzistora V2. Sada će se kondenzator C2 početi prazniti, ali kroz otvoreni tranzistor V2 i otpornik R3, što u konačnici dovodi do otvaranja prvog i zatvaranja drugog tranzistora itd. Tranzistori međusobno djeluju cijelo vrijeme, uzrokujući da multivibrator generira električne oscilacije. Frekvencija titranja multivibratora ovisi i o kapacitetu spojnih kondenzatora, koji ste već provjerili, i o otporu otpornika baze, koji sada možete provjeriti. Pokušajte, na primjer, zamijeniti osnovne otpornike R2 i R3 s otpornicima visokog otpora. Frekvencija osciliranja multivibratora će se smanjiti. Obrnuto, ako je njihov otpor manji, frekvencija titranja će se povećati. Drugi eksperiment: odvojite gornje (prema dijagramu) priključke otpornika R2 i R3 od negativnog vodiča izvora napajanja, spojite ih zajedno, a između njih i negativnog vodiča uključite promjenjivi otpornik s otporom od 30 - 50 kOhm kao reostat. Okretanjem osi promjenjivog otpornika možete promijeniti frekvenciju osciliranja multivibratora u prilično širokom rasponu. Približna frekvencija osciliranja simetričnog multivibratora može se izračunati pomoću sljedeće pojednostavljene formule: F = 700/(RC), gdje je f frekvencija u hercima, R je otpor baznih otpornika u kilo-omima, C je kapacitet spojnih kondenzatora u mikrofaradima. Koristeći ovu pojednostavljenu formulu, izračunajte koje frekvencijske oscilacije stvara vaš multivibrator. Vratimo se na početne podatke otpornika i kondenzatora eksperimentalnog multivibratora (prema dijagramu na slici 2, a). Zamijenite kondenzator C2 kondenzatorom kapaciteta 2 - 3 μF, spojite miliampermetar na kolektorski krug tranzistora V2, pratite njegovu strelicu i grafički okačite fluktuacije struje koje stvara multivibrator. Sada će se struja u kolektorskom krugu tranzistora V2 pojaviti u kraćim impulsima nego prije (slika 2, c). Trajanje Th impulsa bit će približno isti broj puta kraće od pauza između Th impulsa jer se kapacitet kondenzatora C2 smanjio u usporedbi s prethodnim kapacitetom. Sada spojite isti (ili sličan) miliampermetar na kolektorski krug tranzistora V1. Što pokazuje mjerni uređaj? Također strujni impulsi, ali njihovo trajanje je puno dulje od pauza između njih (slika 2, d). Što se dogodilo? Smanjenjem kapaciteta kondenzatora C2 narušili ste simetriju krakova multivibratora – postao je asimetričan . Stoga su vibracije koje je on generirao postale asimetričan : u kolektorskom krugu tranzistora V1, struja se pojavljuje u relativno dugim impulsima, u kolektorskom krugu tranzistora V2 - u kratkim. Kratki naponski impulsi mogu se ukloniti s izlaza 1 takvog multivibratora, a dugi naponski impulsi mogu se ukloniti s izlaza 2. Privremeno zamijenite kondenzatore C1 i C2. Sada će kratki naponski impulsi biti na izlazu 1, a dugi na izlazu 2. Izbrojite (na satu sa sekundnom kazaljkom) koliko električnih impulsa u minuti generira ova verzija multivibratora. Oko 80. Povećajte kapacitet kondenzatora C1 spajanjem drugog elektrolitskog kondenzatora kapaciteta 20 - 30 μF paralelno s njim. Stopa ponavljanja pulsa će se smanjiti. Što ako se, naprotiv, smanji kapacitet ovog kondenzatora? Stopa ponavljanja pulsa trebala bi se povećati. Postoji, međutim, još jedan način reguliranja brzine ponavljanja impulsa - promjenom otpora otpornika R2: sa smanjenjem otpora ovog otpornika (ali ne manje od 3 - 5 kOhm, inače će tranzistor V2 biti otvoren cijelo vrijeme i samooscilatorni proces će biti poremećen), frekvencija ponavljanja impulsa trebala bi se povećati, a s povećanjem njegovog otpora, naprotiv, smanjuje se. Provjerite empirijski - je li to istina? Odaberite otpornik takve vrijednosti da broj impulsa u minuti bude točno 60. Igla miliampermetra će titrati frekvencijom od 1 Hz. Multivibrator će u ovom slučaju postati poput mehanizma elektroničkog sata koji broji sekunde.

Multivibrator na čekanju

Takav multivibrator generira strujne (ili naponske) impulse kada se okidački signali primijene na njegov ulaz iz drugog izvora, na primjer, iz samooscilirajućeg multivibratora. Da biste samooscilirajući multivibrator, s kojim ste već izveli pokuse u ovoj lekciji (prema dijagramu na slici 2a), pretvorili u multivibrator na čekanju, trebate učiniti sljedeće: uklonite kondenzator C2 i umjesto njega spojite otpornik između kolektora tranzistora V2 i baze tranzistora V1 (na slici 3 - R3) s otporom od 10 - 15 kOhm; između baze tranzistora V1 i uzemljenog vodiča spojite serijski spojeni element 332 (G1 ili neki drugi izvor konstantnog napona) i otpornik otpora 4,7 - 5,1 kOhm (R5), ali tako da pozitivni pol elementa bude spojen na uzemljenje. spojen je na bazu (preko R5); Spojite kondenzator (na slici 3 - C2) s kapacitetom od 1 - 5 tisuća pF na osnovni krug tranzistora V1, čiji će drugi izlaz djelovati kao kontakt za ulazni kontrolni signal. Početno stanje tranzistora V1 takvog multivibratora je zatvoreno, tranzistor V2 je otvoren. Provjerite - je li to istina? Napon na kolektoru zatvorenog tranzistora trebao bi biti blizu napona izvora napajanja, a na kolektoru otvorenog tranzistora ne bi trebao prelaziti 0,2 - 0,3 V. Zatim uključite miliampermetar sa strujom od 10 - 15 mA. u kolektorski krug tranzistora V1 i, promatrajući njegovu strelicu, spojite između Uin kontakta i uzemljenog vodiča, doslovno na trenutak, jedan ili dva elementa 332 spojena u seriju (u dijagramu GB1) ili bateriju 3336L. Samo nemojte brkati: negativni pol ovog vanjskog električnog signala mora biti spojen na Uin kontakt. U tom slučaju, igla miliampermetra trebala bi odmah odstupiti na vrijednost najveće struje u kolektorskom krugu tranzistora, neko vrijeme se zamrznuti, a zatim se vratiti u prvobitni položaj i čekati sljedeći signal. Ponovite ovaj eksperiment nekoliko puta. Sa svakim signalom, miliampermetar će pokazati da kolektorska struja tranzistora V1 trenutačno raste na 8 - 10 mA, a nakon nekog vremena također trenutno pada gotovo na nulu. To su pojedinačni strujni impulsi koje generira multivibrator. A ako bateriju GB1 držite spojenu na Uin terminal dulje vrijeme. Dogodit će se ista stvar kao i u prethodnim eksperimentima - na izlazu multivibratora pojavit će se samo jedan puls. Pokušajte!

I još jedan eksperiment: dotaknite terminal baze tranzistora V1 nekim metalnim predmetom u ruci. Možda će u ovom slučaju multivibrator na čekanju raditi - od elektrostatičkog naboja vašeg tijela. Ponovite iste pokuse, ali spojite miliampermetar na kolektorski krug tranzistora V2. Kada se primijeni upravljački signal, struja kolektora ovog tranzistora trebala bi se naglo smanjiti na gotovo nulu, a zatim jednako naglo porasti na vrijednost struje otvorenog tranzistora. Ovo je također strujni impuls, ali negativnog polariteta. Koji je princip rada multivibratora na čekanju? U takvom multivibratoru veza između kolektora tranzistora V2 i baze tranzistora V1 nije kapacitivna, kao u samooscilirajućem, već otporna - preko otpornika R3. Negativni prednapon koji ga otvara dovodi se do baze tranzistora V2 kroz otpornik R2. Tranzistor V1 je pouzdano zatvoren pozitivnim naponom elementa G1 na svojoj bazi. Ovo stanje tranzistora je vrlo stabilno. Oni mogu ostati u ovom stanju bilo koje vrijeme. Ali na bazi tranzistora V1 pojavio se naponski impuls negativnog polariteta. Od ovog trenutka tranzistori prelaze u nestabilno stanje. Pod utjecajem ulaznog signala tranzistor V1 se otvara, a promjenjivi napon na njegovom kolektoru kroz kondenzator C1 zatvara tranzistor V2. Tranzistori ostaju u ovom stanju sve dok se kondenzator C1 ne isprazni (kroz otpornik R2 i otvoreni tranzistor V1, čiji je otpor u ovom trenutku nizak). Čim se kondenzator isprazni, tranzistor V2 će se odmah otvoriti, a tranzistor V1 zatvoriti. Od ovog trenutka nadalje, multivibrator je ponovno u izvornom, stabilnom stanju mirovanja. Tako, multivibrator koji čeka ima jedno stabilno i jedno nestabilno stanje . Tijekom nestabilnog stanja generira jedan kvadratni puls struja (napon), čije trajanje ovisi o kapacitetu kondenzatora C1. Što je veći kapacitet ovog kondenzatora, to je duže trajanje impulsa. Tako, na primjer, s kapacitetom kondenzatora od 50 µF, multivibrator generira strujni impuls koji traje oko 1,5 s, a s kondenzatorom kapaciteta 150 µF - tri puta više. Pomoću dodatnih kondenzatora pozitivni naponski impulsi mogu se ukloniti s izlaza 1, a negativni s izlaza 2. Može li se samo s negativnim naponskim impulsom na bazu tranzistora V1 izvesti multivibrator iz stanja mirovanja? Ne, ne samo. To se također može učiniti primjenom naponskog impulsa pozitivnog polariteta, ali na bazu tranzistora V2. Dakle, sve što trebate učiniti je eksperimentalno provjeriti kako kapacitet kondenzatora C1 utječe na trajanje impulsa i mogućnost upravljanja standby multivibratorom pozitivnim naponskim impulsima. Kako možete praktično koristiti multivibrator u stanju pripravnosti? Različito. Na primjer, za pretvaranje sinusoidnog napona u pravokutne naponske (ili strujne) impulse iste frekvencije ili za uključivanje drugog uređaja na neko vrijeme primjenom kratkotrajnog električnog signala na ulaz multivibratora koji čeka. Kako drugačije? Razmišljati!

Multivibrator u generatorima i elektroničkim sklopkama

Elektronski poziv. Multivibrator se može koristiti za zvono u stanu, zamjenjujući obično električno. Može se sastaviti prema dijagramu prikazanom na (Sl. 4). Tranzistori V1 i V2 rade u simetričnom multivibratoru, generirajući oscilacije s frekvencijom od oko 1000 Hz, a tranzistor V3 radi u pojačalu snage za te oscilacije. Pojačane vibracije dinamička glava B1 pretvara u zvučne vibracije. Ako koristite pretplatnički zvučnik za upućivanje poziva, spajajući primarni namot njegovog prijelaznog transformatora na kolektorski krug tranzistora V3, u njegovom će kućištu biti smještena sva elektronika zvona montirana na ploči. Tamo će se nalaziti i baterija.

Elektronsko zvono se može ugraditi u hodnik i spojiti s dvije žice na tipku S1. Kada pritisnete gumb, zvuk će se pojaviti u dinamičnoj glavi. Budući da se uređaj napaja samo za vrijeme zvonjenja, dvije baterije 3336L spojene u seriju ili "Krona" izdržat će nekoliko mjeseci rada zvona. Postavite željeni ton zvuka zamjenom kondenzatora C1 i C2 kondenzatorima drugog kapaciteta. Multivibrator sastavljen prema istom sklopu može se koristiti za proučavanje i vježbanje slušanja telegrafske abecede - Morseove abecede. U tom slučaju trebate samo gumb zamijeniti telegrafskim ključem.

Elektronski prekidač. Ovaj uređaj, čija je shema prikazana na (Sl. 5), može se koristiti za prebacivanje dva vijenca božićnog drvca napajanih mrežom izmjenične struje. Sama elektronička sklopka može se napajati iz dvije serijski spojene baterije 3336L ili iz ispravljača koji bi na izlazu davao konstantan napon od 9 - 12 V.

Krug sklopke vrlo je sličan krugu elektroničkog zvona. Ali kapaciteti kondenzatora C1 i C2 prekidača mnogo su puta veći od kapaciteta sličnih zvonastih kondenzatora. Preklopni multivibrator, u kojem rade tranzistori V1 i V2, stvara oscilacije s frekvencijom od oko 0,4 Hz, a opterećenje njegovog pojačala snage (tranzistor V3) je namot elektromagnetskog releja K1. Relej ima jedan par kontaktnih ploča koje rade za prebacivanje. Prikladan je, na primjer, relej RES-10 (putovnica RS4.524.302) ili drugi elektromagnetski relej koji pouzdano radi od napona od 6 - 8 V ​​​​pri struji od 20 - 50 mA. Kada je napajanje uključeno, tranzistori V1 i V2 multivibratora naizmjenično se otvaraju i zatvaraju, generirajući pravokutne signale. Kada je tranzistor V2 uključen, negativni napon napajanja se primjenjuje kroz otpornik R4 i ovaj tranzistor na bazu tranzistora V3, dovodeći ga u zasićenje. U ovom slučaju, otpor sekcije emiter-kolektor tranzistora V3 smanjuje se na nekoliko ohma i gotovo cijeli napon izvora napajanja primjenjuje se na namot releja K1 - relej se aktivira i njegovi kontakti povezuju jedan od vijenaca na mreža. Kada je tranzistor V2 zatvoren, krug napajanja do baze tranzistora V3 je prekinut, a također je zatvoren; struja ne teče kroz namot releja. U ovom trenutku relej oslobađa sidro i njegovi kontakti, prebacujući se, povezuju drugi vijenac božićnog drvca s mrežom. Ako želite promijeniti vrijeme uključivanja vijenca, zamijenite kondenzatore C1 i C2 kondenzatorima drugih kapaciteta. Ostavite podatke za otpornike R2 i R3 iste, inače će biti poremećen istosmjerni način rada tranzistora. U emiterski krug tranzistora V1 multivibratora može se uključiti i pojačalo snage slično pojačalu na tranzistoru V3. U ovom slučaju, elektromagnetski releji (uključujući domaće) možda nemaju sklopne skupine kontakata, već normalno otvorene ili normalno zatvorene. Relejni kontakti jednog od krakova multivibratora povremeno će zatvarati i otvarati krug napajanja jednog vijenca, a kontakti releja drugog kraka multivibratora povremeno će otvarati krug napajanja drugog vijenca. Elektronski prekidač se može montirati na pločicu od getinaksa ili drugog izolacijskog materijala i zajedno s baterijom staviti u kutiju od šperploče. Tijekom rada prekidač troši struju ne veću od 30 mA, tako da je energija dviju baterija 3336L ili Krona sasvim dovoljna za cijele novogodišnje praznike. Sličan prekidač može se koristiti u druge svrhe. Na primjer, za osvjetljavanje maski i atrakcija. Zamislite figuricu junaka bajke "Mačak u čizmama" izrezanu od šperploče i obojanu. Iza prozirnih očiju nalaze se žarulje svjetiljke, uključene elektroničkim prekidačem, a na samoj slici nalazi se gumb. Čim pritisnete gumb, mačka će vam odmah početi namigovati. Nije li moguće koristiti prekidač za elektrifikaciju nekih modela, kao što je model svjetionika? U ovom slučaju, u krug kolektora tranzistora pojačala snage, umjesto elektromagnetskog releja, možete uključiti malu žarulju sa žarnom niti, dizajniranu za malu struju žarne niti, koja će oponašati bljeskove svjetionika. Ako se takav prekidač dopuni prekidačem, uz pomoć kojeg se dvije takve žarulje mogu naizmjenično uključiti u kolektorskom krugu izlaznog tranzistora, tada može postati pokazivač smjera za vaš bicikl.

Metronom- ovo je vrsta sata koji vam omogućuje brojanje jednakih vremenskih razdoblja pomoću zvučnih signala s točnošću od djelića sekunde. Takvi se uređaji koriste, primjerice, za razvijanje osjećaja za takt pri podučavanju glazbenog opismenjavanja, tijekom prve obuke u prijenosu signala pomoću telegrafske abecede. Dijagram jednog od ovih uređaja možete vidjeti na (Sl. 6).

Ovo je također multivibrator, ali asimetričan. Ovaj multivibrator koristi tranzistore različitih struktura: Vl - n - p - n (MP35 - MP38), V2 - p - n - p (MP39 - MP42). To je omogućilo smanjenje ukupnog broja dijelova multivibratora. Načelo njegovog rada ostaje isto - generacija se javlja zbog pozitivne povratne veze između izlaza i ulaza dvostupanjskog 3CH pojačala; komunikacija se provodi pomoću elektrolitskog kondenzatora C1. Opterećenje multivibratora je mala dinamička glava B1 s glasovnom zavojnicom s otporom od 4 - 10 Ohma, na primjer 0,1GD - 6, 1GD - 8 (ili telefonska kapsula), koja stvara zvukove slične klikovima tijekom kratkotrajni strujni impulsi. Brzina ponavljanja impulsa može se podesiti pomoću promjenjivog otpornika R1 od približno 20 do 300 impulsa u minuti. Otpornik R2 ograničava struju baze prvog tranzistora kada je klizač otpornika R1 u najnižem (prema krugu) položaju, što odgovara najvišoj frekvenciji generiranih oscilacija. Metronom se može napajati pomoću jedne baterije 3336L ili tri ćelije 332 spojene u seriju. Struja koju troši iz baterije ne prelazi 10 mA. Varijabilni otpornik R1 mora imati skalu kalibriranu prema mehaničkom metronomu. Pomoću njega, jednostavnim okretanjem gumba otpornika, možete postaviti željenu frekvenciju zvučnih signala metronoma.

Praktični rad

Za praktičan rad savjetujem vam da sastavite krugove multivibratora prikazane na slikama lekcija, što će vam pomoći da razumijete princip rada multivibratora. Zatim predlažem sastavljanje vrlo zanimljivog i korisnog "Electronic Nightingale Simulator" temeljenog na multivibratorima, koji se može koristiti kao zvono na vratima. Krug je vrlo jednostavan, pouzdan i radi odmah ako nema grešaka u instalaciji i korištenju servisiranih radio elemenata. Koristim ga kao zvono 18 godina, do danas. Nije teško pogoditi da sam ga skupljao kad sam, kao i vi, bio početnik radio-amater.

Multivibrator (od lat. puno osciliram) je nelinearni uređaj koji konstantni napon napajanja pretvara u energiju gotovo pravokutnih impulsa. Multivibrator se temelji na pojačalu s pozitivnom povratnom spregom.

Postoje samooscilirajući i standby multivibratori. Razmotrimo prvu vrstu.

Na sl. Slika 1 prikazuje generalizirani sklop pojačala s povratnom spregom.

Sklop sadrži pojačalo s kompleksnim koeficijentom pojačanja k=Ke-ik, OOS sklop s koeficijentom prijenosa m i PIC sklop s kompleksnim koeficijentom prijenosa B=e-i. Iz teorije generatora je poznato da je za pojavu oscilacija na bilo kojoj frekvenciji potrebno da na njoj bude zadovoljen uvjet Bk>1. Impulsni periodički signal sadrži skup frekvencija koje tvore linijski spektar (vidi predavanje 1). Da. Za generiranje impulsa potrebno je ispuniti uvjet Bk>1 ne na jednoj frekvenciji, već u širokom frekvencijskom pojasu. Štoviše, što je impuls kraći i s kraćim rubovima potrebno je dobiti signal, za širi frekvencijski pojas potrebno je ispuniti uvjet Bk>1. Gore navedeni uvjet dijeli se na dva:

uvjet ravnoteže amplitude - modul ukupnog prijenosnog koeficijenta generatora mora biti veći od 1 u širokom frekvencijskom području - K>1;

uvjet ravnoteže faza - ukupni fazni pomak oscilacija u zatvorenom krugu generatora u istom frekvencijskom području mora biti višekratnik 2 - k + = 2n.

Kvalitativno, proces naglog povećanja napona događa se na sljedeći način. Pretpostavimo da se u nekom trenutku, kao rezultat fluktuacija, napon na ulazu generatora poveća za malu vrijednost u. Kao rezultat ispunjenja oba uvjeta generiranja, na izlazu uređaja pojavit će se porast napona: uout = Vkuin >uin, koji se na ulaz prenosi u fazi s početnim uin. Prema tome, ovo povećanje će dovesti do daljnjeg povećanja izlaznog napona. U širokom frekvencijskom području odvija se proces rasta napona poput lavine.

Zadatak konstruiranja praktičnog kruga generatora impulsa svodi se na dovođenje dijela izlaznog signala s faznom razlikom =2 na ulaz širokopojasnog pojačala. Budući da jedno otporničko pojačalo pomiče fazu ulaznog napona za 1800, upotrebom dva serijski spojena pojačala može se zadovoljiti uvjet ravnoteže faza. Uvjet ravnoteže amplitude će u ovom slučaju izgledati ovako:

Jedna od mogućih shema koja implementira ovu metodu prikazana je na sl. 2. Ovo je krug samooscilirajućeg multivibratora s vezama kolektor-baza. Krug koristi dva stupnja pojačanja. Izlaz jednog pojačala povezan je s ulazom drugog pomoću kondenzatora C1, a izlaz potonjeg s ulazom prvog pomoću kondenzatora C2.

Kvalitativno ćemo razmotriti rad multivibratora koristeći vremenske dijagrame napona (dijagrame) prikazane na sl. 3.

Neka se multivibrator prebaci u trenutku t=t1. Tranzistor VT1 je u režimu zasićenja, a VT2 je u režimu prekida. Od ovog trenutka počinju procesi ponovnog punjenja kondenzatora C1 i C2. Do trenutka t1 kondenzator C2 je bio potpuno ispražnjen, a C1 napunjen do napona napajanja Ep (polaritet napunjenih kondenzatora prikazan je na slici 2). Nakon otključavanja VT1, počinje se puniti iz izvora Ep kroz otpornik Rk2 i bazu otključanog tranzistora VT1. Kondenzator je nabijen gotovo do napona napajanja Ep s konstantom naboja

zar2 = S2Rk2

Budući da je C2 spojen paralelno s VT2 kroz otvoreni VT1, brzina njegovog punjenja određuje brzinu promjene izlaznog napona Uout2.. Pod pretpostavkom da je proces punjenja završen kada je Uout2 = 0,9 Up, lako je dobiti trajanje

t2-t1= S2Rk2ln102,3S2Rk2

Istovremeno s punjenjem C2 (počevši od trenutka t1), ponovno se puni kondenzator C1. Njegov negativni napon primijenjen na bazu VT2 održava isključeno stanje ovog tranzistora. Kondenzator C1 se ponovno puni kroz krug: Ep, otpornik Rb2, C1, E-K otvorenog tranzistora VT1. slučaj s vremenskom konstantom

razr1 = C1Rb2

Budući da je Rb >>Rk, onda naboj<<разр. Следовательно, С2 успевает зарядиться до Еп пока VT2 еще закрыт. Процесс перезарядки С1 заканчивается в момент времени t5, когда UC1=0 и начинает открываться VT2 (для простоты считаем, что VT2 открывается при Uбє=0). Можно показать, что длительность перезаряда С1 равна:

t3-t1 = 0,7C1Rb2

U trenutku t3 pojavljuje se struja kolektora VT2, napon Uke2 pada, što dovodi do zatvaranja VT1 i, prema tome, povećanja Uke1. Ovaj inkrementalni napon se prenosi kroz C1 do baze VT2, što za sobom povlači dodatno otvaranje VT2. Tranzistori se prebacuju u aktivni način rada, dolazi do procesa poput lavine, zbog čega multivibrator prelazi u drugo kvazistacionarno stanje: VT1 je zatvoren, VT2 je otvoren. Trajanje okretanja multivibratora puno je manje od svih ostalih prijelaznih procesa i može se smatrati jednakim nuli.

Od trenutka t3 procesi u multivibratoru odvijat će se slično opisanom, samo trebate zamijeniti indekse elemenata kruga.

Dakle, trajanje fronte impulsa određeno je procesima punjenja spojnog kondenzatora i numerički je jednako:

Trajanje multivibratora u kvazistabilnom stanju (trajanje impulsa i pauze) određeno je procesom pražnjenja sprežnog kondenzatora kroz otpornik baze i brojčano je jednako:

Kod simetričnog multivibratorskog kruga (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C) trajanje impulsa jednako je trajanju pauze, a period ponavljanja impulsa jednak je:

T = u + n = 1,4CRb

Pri usporedbi trajanja impulsa i fronta potrebno je uzeti u obzir da je Rb/Rk = h21e/s (h21e za moderne tranzistore iznosi 100, a s2). Posljedično, vrijeme porasta je uvijek kraće od trajanja impulsa.

Frekvencija izlaznog napona simetričnog multivibratora ne ovisi o naponu napajanja i određena je samo parametrima kruga:

Da biste promijenili trajanje impulsa i period njihovog ponavljanja, potrebno je mijenjati vrijednosti Rb i C. Ali mogućnosti su ovdje ograničene: granice promjene Rb ograničene su s veće strane potrebom za održavanjem otvoreni tranzistor, na manjoj strani plitkim zasićenjem. Teško je glatko promijeniti vrijednost C čak i unutar malih granica.

Kako bismo pronašli izlaz iz poteškoće, okrenimo se vremenskom razdoblju t3-t1 na sl. 2. Iz slike je vidljivo da se zadani vremenski interval, a time i trajanje impulsa, može podešavati promjenom nagiba izravnog pražnjenja kondenzatora. To se može postići spajanjem osnovnih otpornika ne na izvor napajanja, već na dodatni izvor napona ECM (vidi sliku 4). Tada se kondenzator ne želi ponovno napuniti do Ep, već do Ecm, a nagib eksponencijala će se promijeniti s promjenom Ecm.

Impulsi koje generiraju razmatrani sklopovi imaju dugo vrijeme porasta. U nekim slučajevima ova vrijednost postaje neprihvatljiva. Da bi se skratio f, u strujni krug se uvode prekidni kondenzatori, kao što je prikazano na sl. 5. Kondenzator C2 se u ovom krugu ne puni kroz Rz, već kroz Rd. Dioda VD2, dok ostaje zatvorena, "odsječe" napon na C2 od izlaza i napon na kolektoru raste gotovo istodobno sa zatvaranjem tranzistora.

U multivibratorima se kao aktivni element može koristiti operacijsko pojačalo. Samooscilirajući multivibrator temeljen na op-ampu prikazan je na sl. 6.

Op-amp je pokriven s dva OS kruga: pozitivnim

i negativna

Xc/(Xc+R) = 1/(1+wRC).

Neka je generator uključen u trenutku t0. Na invertirajućem ulazu napon je nula, na neinvertirajućem ulazu jednako je vjerojatno pozitivan ili negativan. Da budemo konkretni, uzmimo pozitivno. Zahvaljujući PIC-u, na izlazu će se uspostaviti najveći mogući napon - Uout m. Vrijeme uspostavljanja ovog izlaznog napona određeno je frekvencijskim svojstvima operacijskog pojačala i može se postaviti na nulu. Počevši od trenutka t0, kondenzator C će se puniti s vremenskom konstantom =RC. Do vremena t1 Ud = U+ - U- >0, a izlaz operacijskog pojačala održava pozitivan Uoutm. U t=t1, kada je Ud = U+ - U- = 0, izlazni napon pojačala će promijeniti svoj polaritet na - Uout m. Nakon trenutka t1, kapacitet C se ponovno puni, težeći razini - Uout m. Do trenutka t2 Ud = U+ - U-< 0, что обеспечивает квазиравновесное состояние системы, но уже с отрицательным выходным напряжением. Т.о. изменение знака Uвых происходит в моменты уравнивания входных напряжений на двух входах ОУ. Длительность квазиравновесного состояния системы определяется постоянной времени =RC, и период следования импульсов будет равен:

T=2RCln(1+2R2/R1).

Multivibrator prikazan na slici 6 naziva se simetričnim, jer vremena pozitivnih i negativnih izlaznih napona su jednaka.

Da bi se dobio asimetrični multivibrator, otpornik u OOS-u treba zamijeniti krugom, kao što je prikazano na sl. 7. Različita trajanja pozitivnih i negativnih impulsa osiguravaju različite vremenske konstante za punjenje spremnika:

R"C, - = R"C.

Op-amp multivibrator može se jednostavno pretvoriti u jednokratni ili standby multivibrator. Prvo, u OOS krugu, paralelno s C, spojimo diodu VD1, kao što je prikazano na slici 8. Zahvaljujući diodi, krug ima jedno stabilno stanje kada je izlazni napon negativan. Doista, jer Uout = - Uout m, tada je dioda otvorena i napon na invertirajućem ulazu je približno jednak nuli. Dok je napon na neinvertirajućem ulazu

U+ =- Uout m R2/(R1+R2)

a održava se stabilno stanje kruga. Za generiranje jednog impulsa potrebno je krugu dodati okidački krug koji se sastoji od dioda VD2, C1 i R3. Dioda VD2 se održava u zatvorenom stanju i može se otvoriti samo pozitivnim ulaznim impulsom koji stiže na ulaz u trenutku t0. Kada se dioda otvori, predznak se mijenja i krug prelazi u stanje s pozitivnim naponom na izlazu. Uout = Uout m. Nakon toga se kondenzator C1 počinje puniti s vremenskom konstantom =RC. U trenutku t1 uspoređuju se ulazni naponi. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) i =0. U sljedećem trenutku diferencijalni signal postaje negativan i krug se vraća u stabilno stanje. Dijagrami su prikazani na sl. 9.

Koriste se sklopovi multivibratora na čekanju koji koriste diskretne i logičke elemente.

Krug dotičnog multivibratora sličan je onome o kojem smo ranije govorili.