Pada artikel kali ini kita akan membahas tentang multivibrator, cara kerjanya, cara menghubungkan beban ke multivibrator dan perhitungan multivibrator simetris transistor.

Multivibrator adalah generator pulsa persegi panjang sederhana yang beroperasi dalam mode osilator mandiri. Untuk mengoperasikannya, Anda hanya memerlukan tenaga dari baterai atau sumber listrik lainnya. Mari kita pertimbangkan multivibrator simetris paling sederhana yang menggunakan transistor. Diagramnya ditunjukkan pada gambar. Multivibrator bisa menjadi lebih rumit tergantung pada fungsi yang diperlukan yang dilakukan, tetapi semua elemen yang disajikan pada gambar adalah wajib, tanpanya multivibrator tidak akan berfungsi.

Pengoperasian multivibrator simetris didasarkan pada proses pengisian-pengosongan kapasitor, yang bersama-sama dengan resistor membentuk rangkaian RC.

Saya menulis sebelumnya tentang cara kerja rangkaian RC di artikel saya Kapasitor, yang dapat Anda baca di situs web saya. Di Internet, jika Anda menemukan materi tentang multivibrator simetris, disajikan secara singkat dan tidak dapat dipahami. Keadaan ini tidak memungkinkan amatir radio pemula untuk memahami apa pun, tetapi hanya membantu insinyur elektronik berpengalaman mengingat sesuatu. Atas permintaan salah satu pengunjung situs saya, saya memutuskan untuk menghilangkan kesenjangan ini.

Bagaimana cara kerja multivibrator?

Pada saat awal catu daya, kapasitor C1 dan C2 dilepaskan, sehingga resistansi arusnya rendah. Resistansi kapasitor yang rendah menyebabkan pembukaan transistor yang “cepat” yang disebabkan oleh aliran arus:

— VT2 sepanjang jalur (ditampilkan dalam warna merah): “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah dari C1 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT2 > — catu daya”;

— VT1 sepanjang jalur (ditunjukkan dengan warna biru): “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah dari C2 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT1 > — catu daya.”

Ini adalah mode pengoperasian multivibrator yang “tidak stabil”. Itu berlangsung dalam waktu yang sangat singkat, hanya ditentukan oleh kecepatan transistor. Dan tidak ada dua transistor yang parameternya benar-benar identik. Transistor mana pun yang terbuka lebih cepat akan tetap terbuka—”pemenangnya”. Mari kita asumsikan bahwa dalam diagram kita ternyata VT2. Kemudian, melalui resistansi rendah dari kapasitor C2 yang dilepaskan dan resistansi rendah dari sambungan kolektor-emitor VT2, basis transistor VT1 akan dihubung pendek ke emitor VT1. Akibatnya, transistor VT1 akan terpaksa menutup - “kalah”.

Karena transistor VT1 tertutup, muatan “cepat” pada kapasitor C1 terjadi di sepanjang jalur: “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah dari C1 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT2 > — catu daya.” Muatan ini terjadi hampir sampai tegangan catu daya.

Pada saat yang sama, kapasitor C2 diisi dengan arus polaritas terbalik di sepanjang jalur: “+ catu daya > resistor R3 > resistansi rendah dari C2 yang dilepaskan > sambungan kolektor-emitor VT2 > — sumber daya.” Durasi pengisian daya ditentukan oleh peringkat R3 dan C2. Mereka menentukan waktu di mana VT1 berada dalam keadaan tertutup.

Ketika kapasitor C2 diisi dengan tegangan yang kira-kira sama dengan tegangan 0,7-1,0 volt, resistansinya akan meningkat dan transistor VT1 akan terbuka dengan tegangan yang diterapkan di sepanjang jalur: “+ catu daya > resistor R3 > sambungan basis-emitor VT1 > - catu daya.” Dalam hal ini, tegangan kapasitor bermuatan C1, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT1, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT2 dengan polaritas terbalik. Akibatnya, VT2 akan menutup, dan arus yang sebelumnya melewati sambungan terbuka kolektor-emitor VT2 akan mengalir melalui rangkaian: “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah C2 > sambungan basis-emitor VT1 > — catu daya. ” Rangkaian ini akan dengan cepat mengisi ulang kapasitor C2. Mulai saat ini, mode pembangkitan mandiri “kondisi stabil” dimulai.

Pengoperasian multivibrator simetris dalam mode pembangkitan “kondisi tunak”.

Setengah siklus pertama operasi (osilasi) multivibrator dimulai.

Ketika transistor VT1 terbuka dan VT2 tertutup, seperti yang baru saya tulis, kapasitor C2 dengan cepat diisi ulang (dari tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang sama, ke tegangan sumber listrik dengan polaritas yang berlawanan) di sepanjang rangkaian : “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah C2 > sambungan basis-emitor VT1 > - catu daya.” Selain itu, kapasitor C1 diisi ulang secara perlahan (dari tegangan sumber listrik dengan polaritas yang sama, ke tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang berlawanan) di sepanjang rangkaian: “+ catu daya > resistor R2 > pelat kanan C1 > kiri pelat C1 > sambungan kolektor-emitor transistor VT1 > - - sumber listrik.”

Ketika, sebagai akibat dari pengisian ulang C1, tegangan pada basis VT2 mencapai nilai +0,6 volt relatif terhadap emitor VT2, transistor akan terbuka. Oleh karena itu, tegangan kapasitor bermuatan C2, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT2, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT1 dengan polaritas terbalik. VT1 akan ditutup.

Paruh siklus kedua operasi (osilasi) multivibrator dimulai.

Ketika transistor VT2 terbuka dan VT1 tertutup, kapasitor C1 dengan cepat diisi ulang (dari tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang sama, ke tegangan sumber listrik dengan polaritas yang berlawanan) di sepanjang rangkaian: “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah C1 > sambungan basis emitor VT2 > - catu daya.” Selain itu, kapasitor C2 diisi ulang secara perlahan (dari tegangan sumber listrik dengan satu polaritas, ke tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas berlawanan) di sepanjang rangkaian: “pelat kanan C2 > persimpangan kolektor-emitor dari transistor VT2 > - catu daya > + sumber listrik > resistor R3 > pelat kiri C2". Ketika tegangan pada basis VT1 mencapai +0,6 volt relatif terhadap emitor VT1, transistor akan terbuka. Oleh karena itu, tegangan kapasitor bermuatan C1, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT1, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT2 dengan polaritas terbalik. VT2 akan ditutup. Pada titik ini, paruh kedua siklus osilasi multivibrator berakhir, dan paruh siklus pertama dimulai lagi.

Proses ini diulangi hingga multivibrator terputus dari sumber listrik.

Metode untuk menghubungkan beban ke multivibrator simetris

Pulsa persegi panjang diambil dari dua titik multivibrator simetris– kolektor transistor. Bila terdapat potensi “tinggi” pada salah satu kolektor, maka terdapat potensi “rendah” pada kolektor lainnya (tidak ada), dan sebaliknya bila terdapat potensi “rendah” pada salah satu keluaran, maka terjadilah. potensi “tinggi” di sisi lain. Hal ini terlihat jelas pada grafik waktu di bawah ini.

Beban multivibrator harus dihubungkan secara paralel dengan salah satu resistor kolektor, tetapi tidak boleh dihubungkan secara paralel dengan sambungan transistor kolektor-emitor. Anda tidak dapat mem-bypass transistor dengan beban. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, maka minimal durasi pulsa akan berubah, dan maksimal multivibrator tidak akan berfungsi. Gambar di bawah menunjukkan cara menyambungkan beban dengan benar dan cara tidak melakukannya.

Agar beban tidak mempengaruhi multivibrator itu sendiri, multivibrator harus mempunyai impedansi input yang cukup. Untuk tujuan ini, tahapan transistor buffer biasanya digunakan.

Contohnya menunjukkan menghubungkan kepala dinamis impedansi rendah ke multivibrator. Resistor tambahan meningkatkan resistansi input tahap buffer, dan dengan demikian menghilangkan pengaruh tahap buffer pada transistor multivibrator. Nilainya harus minimal 10 kali nilai resistor kolektor. Menghubungkan dua transistor dalam rangkaian “transistor komposit” secara signifikan meningkatkan arus keluaran. Dalam hal ini, adalah benar untuk menghubungkan rangkaian basis-emitor dari tahap buffer secara paralel dengan resistor kolektor multivibrator, dan tidak secara paralel dengan sambungan kolektor-emitor dari transistor multivibrator.

Untuk menghubungkan kepala dinamis impedansi tinggi ke multivibrator tahap buffer tidak diperlukan. Kepala dihubungkan bukan ke salah satu resistor kolektor. Satu-satunya syarat yang harus dipenuhi adalah arus yang mengalir melalui kepala dinamis tidak boleh melebihi arus kolektor maksimum transistor.

Jika Anda ingin menghubungkan LED biasa ke multivibrator– untuk membuat “lampu berkedip”, maka buffer cascade tidak diperlukan untuk ini. Mereka dapat dihubungkan secara seri dengan resistor kolektor. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa arus LED kecil, dan penurunan tegangan selama pengoperasian tidak lebih dari satu volt. Oleh karena itu, mereka tidak berpengaruh apa pun pada pengoperasian multivibrator. Benar, ini tidak berlaku untuk LED super terang, yang arus pengoperasiannya lebih tinggi dan penurunan tegangannya bisa dari 3,5 hingga 10 volt. Namun dalam hal ini, ada jalan keluarnya - meningkatkan tegangan suplai dan menggunakan transistor dengan daya tinggi, menyediakan arus kolektor yang cukup.

Harap dicatat bahwa kapasitor oksida (elektrolitik) dihubungkan dengan positifnya ke kolektor transistor. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa pada basis transistor bipolar tegangan tidak naik di atas 0,7 volt relatif terhadap emitor, dan dalam kasus kami emitor adalah minus dari catu daya. Namun pada kolektor transistor, tegangan berubah hampir dari nol menjadi tegangan sumber listrik. Kapasitor oksida tidak dapat menjalankan fungsinya bila dihubungkan dengan polaritas terbalik. Secara alami, jika Anda menggunakan transistor dengan struktur yang berbeda (bukan struktur N-P-N, tetapi struktur P-N-P), maka selain mengubah polaritas sumber daya, Anda perlu menyalakan LED dengan katoda "di sirkuit", dan kapasitor dengan kelebihan pada basis transistor.

Mari kita cari tahu sekarang Parameter elemen multivibrator apa yang menentukan arus keluaran dan frekuensi pembangkitan multivibrator?

Apa pengaruh nilai resistor kolektor? Saya telah melihat di beberapa artikel Internet biasa-biasa saja bahwa nilai resistor kolektor tidak mempengaruhi frekuensi multivibrator secara signifikan. Ini semua omong kosong! Jika multivibrator dihitung dengan benar, penyimpangan nilai resistor ini lebih dari lima kali dari nilai yang dihitung tidak akan mengubah frekuensi multivibrator. Hal utama adalah resistansinya lebih kecil dari resistor basis, karena resistor kolektor menyediakan pengisian kapasitor yang cepat. Namun di sisi lain, nilai resistor kolektor merupakan nilai utama untuk menghitung konsumsi daya dari sumber listrik, yang nilainya tidak boleh melebihi daya transistor. Jika dilihat, jika dihubungkan dengan benar, keduanya bahkan tidak berpengaruh langsung pada daya keluaran multivibrator. Namun durasi antar peralihan (frekuensi multivibrator) ditentukan oleh pengisian ulang kapasitor yang “lambat”. Waktu pengisian ulang ditentukan oleh peringkat rangkaian RC - resistor dasar dan kapasitor (R2C1 dan R3C2).

Multivibrator, meskipun disebut simetris, ini hanya mengacu pada sirkuit konstruksinya, dan dapat menghasilkan pulsa keluaran yang simetris dan asimetris dalam durasi. Durasi pulsa (tingkat tinggi) pada kolektor VT1 ditentukan oleh rating R3 dan C2, dan durasi pulsa (tingkat tinggi) pada kolektor VT2 ditentukan oleh rating R2 dan C1.

Durasi pengisian ulang kapasitor ditentukan dengan rumus sederhana, dimana Tau– durasi pulsa dalam hitungan detik, R– resistansi resistor dalam Ohm, DENGAN– kapasitansi kapasitor dalam Farad:

Jadi, jika Anda belum melupakan apa yang tertulis di artikel ini beberapa paragraf sebelumnya:

Jika ada kesetaraan R2=R3 Dan C1=C2, pada output multivibrator akan ada "berliku-liku" - pulsa persegi panjang dengan durasi yang sama dengan jeda antar pulsa, yang Anda lihat pada gambar.

Periode osilasi penuh multivibrator adalah T sama dengan jumlah durasi pulsa dan jeda:

Frekuensi osilasi F(Hz) berhubungan dengan periode T(detik) melalui perbandingan:

Biasanya, jika ada perhitungan sirkuit radio di Internet, jumlahnya sedikit. Itu sebabnya Mari kita hitung elemen multivibrator simetris menggunakan contoh .

Seperti tahapan transistor lainnya, penghitungan harus dilakukan dari ujung - keluaran. Dan pada output kita memiliki tahap buffer, kemudian ada resistor kolektor. Resistor kolektor R1 dan R4 menjalankan fungsi memuat transistor. Resistor kolektor tidak berpengaruh pada frekuensi pembangkitan. Mereka dihitung berdasarkan parameter transistor yang dipilih. Jadi, pertama-tama kita menghitung resistor kolektor, lalu resistor basis, lalu kapasitor, dan kemudian tahap buffer.

Tata cara dan contoh penghitungan multivibrator simetris transistor

Data awal:

Tegangan suplai Ui.p. = 12V.

Frekuensi multivibrator yang diperlukan F = 0,2 Hz (T = 5 detik), dan durasi pulsa sama dengan 1 (satu) detik.

Bola lampu pijar mobil digunakan sebagai beban. 12 volt, 15 watt.

Seperti yang Anda duga, kami akan menghitung "lampu berkedip" yang akan berkedip setiap lima detik sekali, dan durasi cahayanya adalah 1 detik.

Memilih transistor untuk multivibrator. Misalnya, kita memiliki transistor paling umum di zaman Soviet KT315G.

Bagi mereka: Pmaks=150mW; Imaks=150mA; jam21>50.

Transistor untuk tahap buffer dipilih berdasarkan arus beban.

Agar tidak menggambarkan diagram dua kali, saya sudah menandatangani nilai-nilai elemen pada diagram. Perhitungannya diberikan lebih lanjut dalam Keputusan.

Larutan:

1. Pertama-tama, Anda perlu memahami bahwa mengoperasikan transistor pada arus tinggi dalam mode switching lebih aman bagi transistor itu sendiri daripada beroperasi dalam mode amplifikasi. Oleh karena itu, tidak perlu menghitung daya untuk keadaan transisi pada saat lewatnya sinyal bolak-balik melalui titik operasi "B" dari mode statis transistor - transisi dari keadaan terbuka ke keadaan tertutup dan sebaliknya. . Untuk rangkaian pulsa yang dibangun di atas transistor bipolar, daya biasanya dihitung untuk transistor dalam keadaan terbuka.

Pertama, kita menentukan disipasi daya maksimum transistor, yang nilainya harus 20 persen lebih kecil (faktor 0,8) dari daya maksimum transistor yang ditunjukkan dalam buku referensi. Tetapi mengapa kita perlu menggerakkan multivibrator ke dalam kerangka kaku arus tinggi? Dan bahkan dengan peningkatan daya, konsumsi energi dari sumber listrik akan besar, namun manfaatnya hanya sedikit. Oleh karena itu, setelah menentukan disipasi daya maksimum transistor, kami akan menguranginya sebanyak 3 kali lipat. Pengurangan lebih lanjut dalam disipasi daya tidak diinginkan karena pengoperasian multivibrator berbasis transistor bipolar dalam mode arus rendah merupakan fenomena “tidak stabil”. Jika sumber listrik yang digunakan tidak hanya untuk multivibrator, atau tidak sepenuhnya stabil, frekuensi multivibrator juga akan “mengambang”.

Kita tentukan disipasi daya maksimum: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Kami menentukan nilai daya yang dihamburkan: Pdis.nom. = 120/3 = 40mW

2. Tentukan arus kolektor dalam keadaan terbuka : Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Anggap saja sebagai arus kolektor maksimum.

3. Cari nilai hambatan dan daya beban kolektor: Rk.total = Ui.p/Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

Kami memilih resistor dari kisaran nominal yang ada sedekat mungkin dengan 3,6 kOhm. Rangkaian nominal resistor mempunyai nilai nominal 3,6 kOhm, maka kita hitung terlebih dahulu nilai resistor kolektor R1 dan R4 multivibrator: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Kekuatan resistor kolektor R1 dan R4 sama dengan disipasi daya pengenal transistor Pras.nom. = 40 mW. Kami menggunakan resistor dengan daya melebihi Pras.nom yang ditentukan. - ketik MLT-0,125.

4. Mari kita lanjutkan menghitung resistor dasar R2 dan R3. Peringkatnya ditentukan berdasarkan penguatan transistor h21. Pada saat yang sama, untuk pengoperasian multivibrator yang andal, nilai resistansi harus berada dalam kisaran: 5 kali lebih besar dari resistansi resistor kolektor, dan lebih kecil dari produk Rк * h21 Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, dan Rmax = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Dengan demikian, nilai resistansi Rb (R2 dan R3) dapat berada pada kisaran 18...180 kOhm. Kita pilih dulu nilai rata-rata = 100 kOhm. Tapi ini belum final, karena kita perlu menyediakan frekuensi multivibrator yang diperlukan, dan seperti yang saya tulis sebelumnya, frekuensi multivibrator secara langsung bergantung pada resistor dasar R2 dan R3, serta pada kapasitansi kapasitor.

5. Hitung kapasitansi kapasitor C1 dan C2 dan bila perlu hitung ulang nilai R2 dan R3.

Nilai kapasitansi kapasitor C1 dan resistansi resistor R2 menentukan durasi pulsa keluaran pada kolektor VT2. Selama dorongan inilah bola lampu kita akan menyala. Dan pada kondisi tersebut durasi pulsa diatur menjadi 1 detik.

Mari kita tentukan kapasitansi kapasitor: C1 = 1 detik / 100 kOhm = 10 µF

Kapasitor dengan kapasitas 10 μF termasuk dalam kisaran nominal, sehingga cocok untuk kita.

Nilai kapasitansi kapasitor C2 dan resistansi resistor R3 menentukan durasi pulsa keluaran pada kolektor VT1. Selama pulsa inilah ada “jeda” pada kolektor VT2 dan bola lampu kita tidak akan menyala. Dan pada kondisi tersebut ditentukan periode penuh 5 detik dengan durasi pulsa 1 detik. Jadi durasi jedanya adalah 5 detik – 1 detik = 4 detik.

Setelah mengubah rumus durasi isi ulang, kami Mari kita tentukan kapasitansi kapasitor: C2 = 4 detik / 100 kOhm = 40 µF

Kapasitor berkapasitas 40 μF tidak termasuk dalam kisaran nominal, sehingga tidak cocok untuk kita, dan kita akan mengambil kapasitor terdekat dengan kapasitas 47 μF. Namun seperti yang Anda pahami, waktu “jeda” juga akan berubah. Untuk mencegah hal ini terjadi, kami Mari kita hitung ulang resistansi resistor R3 berdasarkan durasi jeda dan kapasitansi kapasitor C2: R3 = 4detik / 47 µF = 85 kOhm

Berdasarkan seri nominalnya, nilai resistansi resistor terdekat adalah 82 kOhm.

Jadi, kami mendapatkan nilai elemen multivibrator:

R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.

6. Hitung nilai resistor R5 tahap buffer.

Untuk menghilangkan pengaruh pada multivibrator, resistansi dari resistor pembatas tambahan R5 dipilih setidaknya 2 kali lebih besar dari resistansi resistor kolektor R4 (dan dalam beberapa kasus lebih). Resistansinya, bersama dengan resistansi sambungan emitor-basis VT3 dan VT4, dalam hal ini tidak akan mempengaruhi parameter multivibrator.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm

Menurut seri nominalnya, resistor terdekat adalah 7,5 kOhm.

Dengan nilai resistor R5 = 7,5 kOhm, arus kontrol tahap buffer akan sama dengan:

Saya mengontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1.2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA

Selain itu, seperti yang saya tulis sebelumnya, peringkat beban kolektor transistor multivibrator tidak mempengaruhi frekuensinya, jadi jika Anda tidak memiliki resistor seperti itu, Anda dapat menggantinya dengan peringkat “dekat” lainnya (5 ... 9 kOhm ). Sebaiknya arah penurunannya agar tidak terjadi penurunan arus kendali pada tahap buffer. Namun perlu diingat bahwa resistor tambahan merupakan beban tambahan untuk transistor VT2 multivibrator, sehingga arus yang mengalir melalui resistor ini berjumlah arus resistor kolektor R4 dan merupakan beban untuk transistor VT2: Itotal = Ik + Ikontrol. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA

Beban total pada kolektor transistor VT2 berada dalam batas normal. Jika melebihi arus kolektor maksimum yang ditentukan dalam buku referensi dan dikalikan dengan faktor 0,8, tingkatkan resistansi R4 hingga arus beban cukup berkurang, atau gunakan transistor yang lebih kuat.

7. Kita perlu memberikan arus ke bola lampu Dalam = P / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A

Namun arus kendali tahap buffer adalah 1,44 mA. Arus multivibrator harus ditingkatkan dengan nilai yang sama dengan perbandingan:

Di / sayakontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 kali.

Bagaimana cara melakukan ini? Untuk amplifikasi arus keluaran yang signifikan gunakan rangkaian transistor yang dibangun sesuai dengan rangkaian "transistor komposit". Transistor pertama biasanya berdaya rendah (kita akan menggunakan KT361G), memiliki penguatan tertinggi, dan transistor kedua harus menyediakan arus beban yang cukup (mari kita ambil KT814B yang sama umum). Kemudian koefisien transmisinya h21 dikalikan. Jadi, untuk transistor KT361G h21>50, dan untuk transistor KT814B h21=40. Dan koefisien transmisi keseluruhan dari transistor-transistor ini dihubungkan sesuai dengan rangkaian “transistor komposit”: h21 = 50*40 = 2000. Angka ini lebih besar dari 870, sehingga transistor ini cukup untuk mengendalikan bola lampu.

Ya, itu saja!

Multivibrator adalah alat untuk menciptakan osilasi non-sinusoidal. Outputnya menghasilkan sinyal dalam bentuk apa pun selain gelombang sinus. Frekuensi sinyal dalam multivibrator ditentukan oleh resistansi dan kapasitansi, bukan oleh induktansi dan kapasitansi. Multivibrator terdiri dari dua tahap penguat, keluaran dari setiap tahap diumpankan ke masukan tahap lainnya.

Prinsip pengoperasian multivibrator

Multivibrator dapat menghasilkan hampir semua bentuk gelombang, bergantung pada dua faktor: resistansi dan kapasitansi masing-masing dari dua tahap penguat dan dari mana keluaran diambil dalam rangkaian.

Misalnya, jika resistansi dan kapasitansi dari dua tahap sama, satu tahap menghantarkan 50% waktu dan tahap lainnya menghantarkan 50% waktu. Untuk pembahasan multivibrator pada bagian ini, diasumsikan bahwa resistansi dan kapasitansi kedua tahap adalah sama. Jika kondisi ini ada, sinyal keluarannya adalah gelombang persegi.

Multivibrator bistabil (atau “sandal jepit”) memiliki dua keadaan stabil. Pada kondisi tunak, salah satu dari dua tahap penguat sedang berjalan dan tahap lainnya tidak berjalan. Untuk berpindah dari satu keadaan stabil ke keadaan stabil lainnya, multivibrator bistabil harus menerima sinyal eksternal.

Sinyal eksternal ini disebut pulsa pemicu eksternal. Ini memulai transisi multivibrator dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Pulsa pemicu lain diperlukan untuk memaksa rangkaian kembali ke keadaan semula. Pulsa pemicu ini disebut "start" dan "reset".

Selain multivibrator bistabil, terdapat juga multivibrator monostabil yang hanya memiliki satu keadaan stabil, dan multivibrator astabil yang tidak memiliki keadaan stabil.

Multivibrator (dari bahasa Latin I banyak berosilasi) adalah perangkat nonlinier yang mengubah tegangan suplai konstan menjadi energi pulsa hampir persegi panjang. Multivibrator didasarkan pada penguat dengan umpan balik positif.

Ada multivibrator yang berosilasi sendiri dan siaga. Mari kita pertimbangkan tipe pertama.

Pada Gambar. Gambar 1 menunjukkan rangkaian umum penguat dengan umpan balik.

Rangkaian tersebut berisi penguat dengan koefisien penguatan kompleks k=Ke-ik, rangkaian OOS dengan koefisien transmisi m, dan rangkaian PIC dengan koefisien transmisi kompleks B=ei. Diketahui dari teori generator bahwa agar osilasi dapat terjadi pada frekuensi berapa pun, kondisi Bk>1 harus dipenuhi. Sinyal periodik berdenyut berisi sekumpulan frekuensi yang membentuk spektrum garis (lihat kuliah 1). Itu. Untuk menghasilkan pulsa, syarat Bk>1 harus dipenuhi bukan pada satu frekuensi, melainkan pada pita frekuensi yang lebar. Selain itu, semakin pendek pulsa dan tepi yang lebih pendek yang diperlukan untuk memperoleh sinyal, untuk pita frekuensi yang lebih lebar perlu memenuhi kondisi Bk>1. Kondisi di atas terbagi menjadi dua:

kondisi keseimbangan amplitudo - modulus koefisien transmisi generator keseluruhan harus melebihi 1 dalam rentang frekuensi yang luas - K>1;

kondisi keseimbangan fasa - total pergeseran fasa osilasi pada rangkaian tertutup generator pada rentang frekuensi yang sama harus kelipatan 2 - k + = 2n.

Secara kualitatif, proses kenaikan tegangan secara tiba-tiba terjadi sebagai berikut. Misalkan pada suatu saat, akibat fluktuasi, tegangan pada masukan generator meningkat sejumlah kecil u. Sebagai hasil dari terpenuhinya kedua kondisi pembangkitan, kenaikan tegangan akan muncul pada output perangkat: uout = Vkuin >uin, yang ditransmisikan ke input sefase dengan uin awal. Oleh karena itu, peningkatan ini akan menyebabkan peningkatan lebih lanjut pada tegangan keluaran. Proses pertumbuhan tegangan seperti longsoran terjadi pada rentang frekuensi yang luas.

Tugas membangun rangkaian generator pulsa praktis adalah memasukkan sebagian sinyal keluaran dengan perbedaan fasa =2 ke masukan penguat broadband. Karena satu penguat resistif menggeser fasa tegangan masukan sebesar 1800, penggunaan dua penguat yang dihubungkan seri dapat memenuhi kondisi keseimbangan fasa. Kondisi keseimbangan amplitudo akan terlihat seperti ini:

Salah satu skema yang mungkin mengimplementasikan metode ini ditunjukkan pada Gambar 2. Ini adalah rangkaian multivibrator berosilasi sendiri dengan koneksi basis kolektor. Rangkaian ini menggunakan dua tahap amplifikasi. Output dari satu penguat dihubungkan ke masukan penguat kedua dengan kapasitor C1, dan keluaran penguat kedua dihubungkan ke masukan penguat pertama dengan kapasitor C2.

Kami akan mempertimbangkan secara kualitatif pengoperasian multivibrator menggunakan diagram pengaturan waktu tegangan (diagram) yang ditunjukkan pada Gambar. 3.

Biarkan multivibrator beralih pada waktu t=t1. Transistor VT1 dalam mode saturasi, dan VT2 dalam mode cutoff. Mulai saat ini proses pengisian ulang kapasitor C1 dan C2 dimulai. Sampai saat t1, kapasitor C2 benar-benar habis, dan C1 diisi ke tegangan suplai Ep (polaritas kapasitor bermuatan ditunjukkan pada Gambar 2). Setelah membuka kunci VT1, ia mulai mengisi daya dari sumber Ep melalui resistor Rk2 dan basis transistor VT1 yang tidak terkunci. Kapasitor diisi hampir sampai tegangan suplai Ep dengan muatan konstan

zar2 = С2Rк2

Karena C2 dihubungkan secara paralel ke VT2 melalui VT1 terbuka, laju pengisiannya menentukan laju perubahan tegangan keluaran Uout2. Dengan asumsi proses pengisian selesai ketika Uout2 = 0,9 Naik, mudah untuk mendapatkan durasinya

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

Bersamaan dengan pengisian C2 (mulai dari momen t1), kapasitor C1 diisi ulang. Tegangan negatif yang diterapkan ke basis VT2 mempertahankan keadaan mati transistor ini. Kapasitor C1 diisi ulang melalui rangkaian: Ep, resistor Rb2, C1, E-K dari transistor terbuka VT1. kasus dengan waktu konstan

razr1 = C1Rb2

Karena Rb >> Rk, maka isi daya<<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

Pada waktu t3, arus kolektor VT2 muncul, tegangan Uke2 turun, yang menyebabkan penutupan VT1 dan, karenanya, peningkatan Uke1. Tegangan tambahan ini ditransmisikan melalui C1 ke basis VT2, yang memerlukan pembukaan tambahan VT2. Transistor beralih ke mode aktif, proses seperti longsoran terjadi, akibatnya multivibrator beralih ke keadaan kuasi-stasioner lainnya: VT1 tertutup, VT2 terbuka. Durasi pergantian multivibrator jauh lebih singkat daripada semua proses transien lainnya dan dapat dianggap sama dengan nol.

Mulai saat t3, proses dalam multivibrator akan berjalan serupa dengan yang dijelaskan; Anda hanya perlu menukar indeks elemen rangkaian.

Jadi, durasi muka pulsa ditentukan oleh proses pengisian kapasitor kopling dan secara numerik sama dengan:

Durasi multivibrator berada dalam keadaan kuasi-stabil (durasi pulsa dan jeda) ditentukan oleh proses pengosongan kapasitor kopling melalui resistor basis dan secara numerik sama dengan:

Pada rangkaian multivibrator simetris (Rk1 = Rk2 = Rk, Rb1 = Rb2 = Rb, C1 = C2 = C), durasi pulsa sama dengan durasi jeda, dan periode pengulangan pulsa sama dengan:

T = kamu + n =1,4CRb

Saat membandingkan durasi pulsa dan durasi depan, perlu diperhitungkan bahwa Rb/Rk = h21e/s (h21e untuk transistor modern adalah 100, dan s2). Akibatnya, waktu naik selalu lebih kecil dari durasi pulsa.

Frekuensi tegangan keluaran multivibrator simetris tidak bergantung pada tegangan suplai dan hanya ditentukan oleh parameter rangkaian:

Untuk mengubah durasi pulsa dan periode pengulangannya, perlu untuk memvariasikan nilai Rb dan C. Tetapi kemungkinan di sini terbatas: batas perubahan Rb dibatasi pada sisi yang lebih besar oleh kebutuhan untuk mempertahankan transistor terbuka, di sisi yang lebih kecil dengan saturasi yang dangkal. Sulit untuk mengubah nilai C dengan lancar bahkan dalam batas kecil.

Untuk menemukan jalan keluar dari kesulitan tersebut, mari kita beralih ke periode waktu t3-t1 pada Gambar. 2. Dapat dilihat dari gambar bahwa selang waktu yang ditentukan, dan akibatnya durasi pulsa, dapat diatur dengan mengubah kemiringan pelepasan langsung kapasitor. Hal ini dapat dicapai dengan menghubungkan resistor basis bukan ke sumber listrik, tetapi ke ECM sumber tegangan tambahan (lihat Gambar 4). Kemudian kapasitor cenderung mengisi ulang bukan ke Ep, tetapi ke Ecm, dan kemiringan eksponensial akan berubah seiring dengan perubahan Ecm.

Pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian yang dipertimbangkan memiliki waktu naik yang lama. Dalam beberapa kasus, nilai ini menjadi tidak dapat diterima. Untuk memperpendek f, kapasitor pemutus dimasukkan ke dalam rangkaian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Kapasitor C2 diisi pada rangkaian ini bukan melalui Rz, tetapi melalui Rd. Dioda VD2, meskipun tetap tertutup, “memotong” tegangan pada C2 dari keluaran dan tegangan pada kolektor meningkat hampir bersamaan dengan penutupan transistor.

Dalam multivibrator, penguat operasional dapat digunakan sebagai elemen aktif. Multivibrator berosilasi sendiri berdasarkan op-amp ditunjukkan pada Gambar. 6.

Op-amp ditutupi oleh dua sirkuit OS: positif

dan negatif

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

Biarkan generator dihidupkan pada waktu t0. Pada masukan pembalik tegangannya nol, pada masukan non-pembalik kemungkinan besar tegangannya positif atau negatif. Untuk lebih spesifiknya, mari kita ambil sisi positifnya. Karena PIC, tegangan maksimum yang mungkin akan ditetapkan pada output - Uout m. Waktu penyelesaian tegangan keluaran ini ditentukan oleh sifat frekuensi op-amp dan dapat diatur sama dengan nol. Mulai momen t0, kapasitor C akan terisi dengan konstanta waktu =RC. Sampai waktu t1 Ud = U+ - U- >0, dan keluaran op-amp mempertahankan Uoutm positif. Pada t=t1, ketika Ud = U+ - U- = 0, tegangan keluaran penguat akan berubah polaritasnya menjadi - Uout m. Setelah momen t1, kapasitansi C diisi ulang, cenderung ke level - Uout m. Sampai saat 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:

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

Multivibrator yang ditunjukkan pada Gambar 6 disebut simetris karena waktu tegangan keluaran positif dan negatif adalah sama.

Untuk mendapatkan multivibrator asimetris, resistor pada OOS harus diganti dengan rangkaian, seperti ditunjukkan pada Gambar. 7. Durasi pulsa positif dan negatif yang berbeda dipastikan dengan konstanta waktu yang berbeda untuk mengisi ulang wadah:

R"C, - = R"C.

Multivibrator op-amp dapat dengan mudah diubah menjadi multivibrator satu-shot atau standby. Pertama, pada rangkaian OOS, secara paralel dengan C, kita menghubungkan dioda VD1, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Berkat dioda, rangkaian memiliki satu keadaan stabil ketika tegangan keluaran negatif. Memang karena Uout = - Uout m, maka dioda terbuka dan tegangan pada input pembalik kira-kira nol. Sedangkan tegangan pada masukan non pembalik adalah

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

dan keadaan stabil sirkuit dipertahankan. Untuk menghasilkan satu pulsa, rangkaian pemicu yang terdiri dari dioda VD2, C1 dan R3 harus ditambahkan ke rangkaian. Dioda VD2 dipertahankan dalam keadaan tertutup dan hanya dapat dibuka oleh pulsa masukan positif yang tiba pada masukan pada waktu t0. Ketika dioda terbuka, tandanya berubah dan rangkaian masuk ke keadaan dengan tegangan positif pada output. U keluar = U keluar m. Setelah itu, kapasitor C1 mulai terisi dengan konstanta waktu = RC. Pada waktu t1, tegangan masukan dibandingkan. U- = U+ = Ukeluar m R2/(R1+R2) dan =0. Pada saat berikutnya, sinyal diferensial menjadi negatif dan rangkaian kembali ke keadaan stabil. Diagramnya ditunjukkan pada Gambar. 9.

Sirkuit multivibrator menunggu menggunakan elemen diskrit dan logika digunakan.

Rangkaian multivibrator yang dibahas mirip dengan yang dibahas sebelumnya.

Artikel ini menjelaskan perangkat yang dirancang sederhana sehingga amatir radio pemula (tukang listrik, insinyur elektronik, dll.) dapat lebih memahami diagram sirkuit dan mendapatkan pengalaman selama perakitan perangkat ini. Meskipun ada kemungkinan multivibrator paling sederhana ini, yang dijelaskan di bawah ini, juga dapat diterapkan secara praktis. Mari kita lihat diagramnya:

Gambar 1 - Multivibrator paling sederhana pada relai

Menghubungkan resistor R2

Menghubungkan kapasitor

Menghubungkan resistor R1

Menghubungkan kontak relai ke belitannya

Menghubungkan kabel untuk catu daya

Anda dapat membeli relai di toko suku cadang radio atau mendapatkannya dari peralatan lama yang rusak. Misalnya, Anda dapat melepas relai dari papan dari lemari es:

Jika relai memiliki kontak yang buruk, Anda dapat membersihkannya sedikit.

Pengoperasian rangkaian multivibrator

Multivibrator transistor simetris

Secara skematis, multivibrator terdiri dari dua tahap penguat dengan emitor bersama, tegangan keluaran masing-masing tahap diterapkan ke masukan tahap lainnya. Ketika rangkaian dihubungkan ke sumber listrik Ek, kedua transistor melewati titik kolektor - titik operasinya berada di daerah aktif, karena bias negatif diterapkan ke basis melalui resistor RB1 dan RB2. Namun keadaan sirkuit ini tidak stabil. Karena adanya umpan balik positif dalam rangkaian, kondisi?Ky>1 terpenuhi dan penguat dua tahap tereksitasi sendiri. Proses regenerasi dimulai - peningkatan pesat arus satu transistor dan penurunan arus transistor lainnya. Misalkan, sebagai akibat dari perubahan tegangan yang tidak disengaja pada basis atau kolektor, arus IK1 transistor VT1 sedikit meningkat. Dalam hal ini, penurunan tegangan pada resistor RK1 akan meningkat dan kolektor transistor VT1 akan menerima peningkatan potensial positif. Karena tegangan pada kapasitor SB1 tidak dapat berubah secara instan, kenaikan ini diterapkan ke basis transistor VT2, mematikannya. Pada saat yang sama, arus kolektor IK2 berkurang, tegangan pada kolektor transistor VT2 menjadi lebih negatif dan, ditransmisikan melalui kapasitor SB2 ke basis transistor VT1, membukanya lebih jauh lagi, meningkatkan arus IK1. Proses ini berlangsung seperti longsoran salju dan berakhir dengan transistor VT1 memasuki mode saturasi, dan transistor VT2 memasuki mode cutoff. Sirkuit memasuki salah satu keadaan kesetimbangan stabil sementara. Dalam hal ini keadaan terbuka transistor VT1 dijamin oleh bias dari sumber listrik Ek melalui resistor RB1, dan keadaan tertutup transistor VT2 dijamin oleh tegangan positif pada kapasitor SB1 (Ucm = UB2 > 0), yaitu dihubungkan melalui transistor terbuka VT1 ke celah basis-emitor transistor VT2.

1. Dua buah transistor tipe KT315.
2. Dua buah kapasitor elektrolitik 16V, 10-200 mikrofarad (Semakin kecil kapasitansinya, semakin sering berkedip).
3. 4 buah resistor dengan nilai nominal : 100-500 ohm, 2 buah (jika disetel 100 ohm, rangkaian akan bekerja bahkan dari 2,5V), 10 ohm, 2 buah. Semua resistor 0,125 watt.
4. Dua LED redup (Warna apa pun kecuali putih).

Papan sirkuit cetak format Lay6. Mari kita mulai memproduksinya. Papan sirkuit tercetak itu sendiri terlihat seperti ini:

Kami menyolder dua transistor, jangan bingung antara kolektor dan basis pada transistor - ini adalah kesalahan umum.

Kami menyolder kapasitor 10-200 Mikrofarad. Harap dicatat bahwa kapasitor 10 volt sangat tidak diinginkan untuk digunakan di sirkuit ini jika Anda akan menyuplai daya 12 volt. Ingatlah bahwa kapasitor elektrolitik memiliki polaritas!

Multivibrator hampir siap. Yang tersisa hanyalah menyolder LED dan kabel input. Foto perangkat yang sudah jadi terlihat seperti ini:

Dan untuk membuat segalanya lebih jelas bagi Anda, berikut adalah video cara kerja multivibrator sederhana:

Dalam praktiknya, multivibrator digunakan sebagai generator pulsa, pembagi frekuensi, pembentuk pulsa, sakelar nirkontak, dan sebagainya, pada mainan elektronik, perangkat otomasi, peralatan komputasi dan pengukuran, relai waktu, dan perangkat master. aku bersamamu Rebus-:D . (bahan disiapkan berdasarkan permintaan Demian" A)

Diskusikan artikel MULTIVIBRATOR