مولتی ویبراتور متقارن، محاسبه و طرح مولتی ویبراتور. مولتی ویبراتور متقارن برای ال ای دی مولتی ویبراتور کجا استفاده می شود؟

سلام دوستان عزیز و همه خوانندگان سایت وبلاگ من. پست امروز در مورد یک وسیله ساده اما جالب خواهد بود. امروز ما یک فلاشر LED را در نظر خواهیم گرفت، مطالعه و مونتاژ می کنیم که بر اساس یک ژنراتور پالس مستطیلی ساده - یک مولتی ویبراتور است.

وقتی به وبلاگم می روم، همیشه می خواهم چنین کاری انجام دهم، کاری که سایت را به یاد ماندنی کند. بنابراین من یک "صفحه مخفی" جدید در وبلاگ را به توجه شما ارائه می کنم.

این صفحه اکنون نامیده می شود - "جالب است."

ممکن است بپرسید "چگونه آن را پیدا می کنید؟" و خیلی ساده!

ممکن است متوجه شده باشید که یک گوشه پوسته پوسته شده در وبلاگ با نوشته "عجله کنید اینجا" ظاهر شد.

علاوه بر این، فقط باید نشانگر ماوس را به این کتیبه منتقل کنید، زیرا گوشه شروع به پوسته شدن بیشتر می کند و کتیبه را آشکار می کند - پیوند "این جالب است".

به یک صفحه مخفی منتهی می شود که در آن یک سورپرایز کوچک اما دلپذیر در انتظار شما است - هدیه ای که من تهیه کرده ام. علاوه بر این، در آینده، مطالب مفید، نرم افزار رادیویی آماتور و چیز دیگری در این صفحه قرار خواهد گرفت - من هنوز به آن نرسیده ام. بنابراین، به طور دوره ای به گوشه گوشه نگاه کنید - ناگهان چیزی را در آنجا پنهان کردم.

خوب، کمی حواس پرت، حالا بیایید ادامه دهیم ...

به طور کلی، مدارهای مولتی ویبراتور زیادی وجود دارد، اما محبوب ترین و مورد بحث، مدار مولتی ویبراتور متقارن ناپایدار است. او معمولاً به این شکل تصویر می شود.

مثلا من این فلاشر مولتی ویبراتور را یک سال پیش از قطعات بداهه لحیم کردم و همانطور که می بینید چشمک می زند. چشمک زدن با وجود سیم کشی ناشیانه ای که روی تخته نمونه سازی انجام شده است.

این طرح کارآمد و بی تکلف است. شما فقط باید بفهمید که چگونه کار می کند؟

اصل عملکرد مولتی ویبراتور

اگر این مدار را روی تخته نان جمع کنیم و ولتاژ بین امیتر و کلکتور را با مولتی متر اندازه گیری کنیم، چه خواهیم دید؟ خواهیم دید که ولتاژ ترانزیستور تقریباً به ولتاژ منبع تغذیه افزایش می یابد و سپس به صفر می رسد. این نشان می دهد که ترانزیستورهای این مدار در حالت کلیدی کار می کنند. توجه می کنم که وقتی یک ترانزیستور باز است ، دومی لزوماً بسته است.

سوئیچینگ ترانزیستورها به شرح زیر است.

هنگامی که یک ترانزیستور باز است، فرض کنید VT1، خازن C1 تخلیه می شود. خازن C2 - برعکس، بی سر و صدا توسط جریان پایه از طریق R4 شارژ می شود.

خازن C1 در فرآیند تخلیه، پایه ترانزیستور VT2 را تحت ولتاژ منفی نگه می دارد - آن را قفل می کند. تخلیه بیشتر خازن C1 را به صفر می رساند و سپس آن را در جهت دیگر شارژ می کند.

اکنون ولتاژ پایه VT2 با باز کردن آن افزایش می یابد اکنون خازن C2 پس از شارژ شدن در حال تخلیه است. ترانزیستور VT1 ولتاژ منفی روی پایه قفل شده است.

و این همه هیاهو بدون وقفه تا قطع شدن برق ادامه می یابد.

مولتی ویبراتور در عملکرد خود

من که یک بار فلاشر مولتی ویبراتور را روی تخته نان ساخته بودم، می خواستم کمی آن را زیبا کنم - یک برد مدار چاپی معمولی برای مولتی ویبراتور بسازم و در همان زمان یک روسری برای نشانگر LED درست کنم. من آنها را در برنامه Eagle CAD توسعه دادم، که خیلی پیچیده تر از Sprintlayout نیست، اما یک اتصال سفت و سخت به این طرح دارد.

برد مدار چاپی مولتی ویبراتور در سمت چپ قرار دارد. نمودار الکتریکی در سمت راست.

تخته مدار چاپی. طرح برق.

با استفاده از چاپگر لیزری، نقاشی های مدار مدار را روی کاغذ عکس چاپ کردم. سپس، مطابق با روسری های عامیانه اچ شده است. در نتیجه پس از لحیم کاری قطعات، چنین روسری هایی به دست آوردیم.

صادقانه بگویم، پس از نصب کامل و اتصال برق، یک اشکال کوچک وجود داشت. علامت مثبت تایپ شده از LED ها چشمک نمی زند. به سادگی و به طور یکنواخت می سوزد، گویی اصلاً مولتی ویبراتور وجود ندارد.

باید خیلی عصبی می شدم تعویض نشانگر چهار نقطه ای با دو ال ای دی وضعیت را اصلاح کرد، اما به محض اینکه همه چیز به جای خود برگردانده شد، فلاشر چشمک نمی زند.

معلوم شد که دو بازوی ال ای دی با جامپر بسته شده اند، ظاهراً زمانی که روسری را قلع می کردم، در لحیم کاری زیاده روی کردم. در نتیجه، "شانه های" LED به طور متناوب نمی سوزند، بلکه همزمان. خوب هیچی، چند حرکت با آهن لحیم کاری درست شد.

نتیجه اتفاقی که افتاد، من در ویدیو ثبت کردم:

به نظر من بد نشد 🙂 به هر حال، من پیوندهایی به مدارها و تابلوها می گذارم - از آن برای سلامتی خود استفاده کنید.

برد و مدار مولتی ویبراتور.

تابلو و نمودار نشانگر پلاس.

به طور کلی استفاده از مولتی ویبراتورها متنوع است. آنها نه تنها برای فلاشرهای LED ساده مناسب هستند. با بازی با مقادیر مقاومت ها و خازن ها می توانید سیگنال های فرکانس صوتی را به بلندگو ارسال کنید. هر جا که ممکن است به یک پالس مولد ساده نیاز داشته باشید، یک مولتی ویبراتور قطعا مناسب خواهد بود.

مثل همه چیزهایی که قرار بود بگویم. اگر چیزی را از دست دادم، در نظرات بنویسید - آنچه را که لازم است اضافه می کنم و آنچه لازم نیست - آن را اصلاح می کنم. نظرات همیشه خوش آمدید!

من مقالات جدید را به صورت خودجوش و نه طبق برنامه می نویسم و ​​بنابراین پیشنهاد می کنم از طریق ایمیل یا از طریق ایمیل در به روز رسانی ها مشترک شوید. سپس مقالات جدید مستقیماً به صندوق پستی شما یا مستقیماً به خواننده RSS می آیند.

این همه برای من است. برای همه شما آرزوی موفقیت و حال خوب بهاری دارم!

با احترام، ولادیمیر واسیلیف.

همچنین دوستان عزیز می توانید با عضویت در به روز رسانی سایت و دریافت مطالب و هدایای جدید به صورت مستقیم در صندوق پستی خود. برای این کار کافیست فرم زیر را پر کنید.

اگر نگاه کنید، تمام لوازم الکترونیکی از تعداد زیادی آجر جداگانه تشکیل شده است. اینها ترانزیستورها، دیودها، مقاومت ها، خازن ها، عناصر القایی هستند. و از این آجرها می توانید هر چیزی را که می خواهید اضافه کنید.

از یک اسباب‌بازی کودکانه بی‌ضرر که مثلاً صدای «میو» را منتشر می‌کند تا سیستم هدایت موشک‌های بالستیک با کلاهک هشت مگاتونی.

یکی از مدارهای بسیار شناخته شده و اغلب مورد استفاده در الکترونیک، مولتی ویبراتور متقارن است، که یک دستگاه الکترونیکی است که نوساناتی را به شکلی که به یک مستطیل نزدیک می شود، ایجاد (تولید) می کند.

مولتی ویبراتور روی دو ترانزیستور یا مدار منطقی با عناصر اضافی مونتاژ می شود. در واقع، این یک تقویت کننده دو مرحله ای با مدار بازخورد مثبت (POS) است. به این معنی که خروجی مرحله دوم از طریق یک خازن به ورودی مرحله اول متصل می شود. در نتیجه، تقویت کننده، به دلیل بازخورد مثبت، به یک ژنراتور تبدیل می شود.

برای اینکه مولتی ویبراتور شروع به تولید پالس کند، کافی است ولتاژ تغذیه را وصل کنید. مولتی ویبراتورها می توانند باشند متقارنو نامتقارن.

شکل نمودار یک مولتی ویبراتور متقارن را نشان می دهد.

در یک مولتی ویبراتور متقارن، مقادیر عناصر هر یک از دو بازو دقیقاً یکسان است: R1=R4، R2=R3، C1=C2. اگر به شکل موج سیگنال خروجی یک مولتی ویبراتور متقارن نگاه کنید، به راحتی می توانید متوجه شوید که پالس های مستطیلی و مکث های بین آنها در زمان یکسان هستند. نبض t ( تی و) = t مکث می کند ( t p). مقاومت در مدارهای کلکتور ترانزیستورها بر پارامترهای پالس تأثیر نمی گذارد و مقدار آنها بسته به نوع ترانزیستور مورد استفاده انتخاب می شود.

نرخ تکرار پالس چنین مولتی ویبراتور به راحتی با استفاده از یک فرمول ساده محاسبه می شود:

جایی که f فرکانس بر حسب هرتز (Hz)، C ظرفیت بر حسب میکروفاراد (uF) و R مقاومت بر حسب کیلو اهم (kΩ) است. به عنوان مثال: C \u003d 0.02 uF، R \u003d 39 کیلو اهم. ما به فرمول جایگزین می‌شویم، اقداماتی را انجام می‌دهیم و فرکانسی در محدوده صوتی تقریباً برابر با 1000 هرتز یا به عبارت بهتر 897.4 هرتز دریافت می‌کنیم.

به خودی خود ، چنین مولتی ویبراتوری جالب نیست ، زیرا یک "پیپ" بدون تعدیل تولید می کند ، اما اگر فرکانس 440 هرتز را با عناصر انتخاب کنیم و این نت A از اکتاو اول است ، آنگاه یک چنگال تنظیم مینیاتوری خواهیم داشت. ، که با آن می توانید مثلاً در پیاده روی یک گیتار را کوک کنید. تنها کاری که باید انجام دهید اضافه کردن یک مرحله تقویت کننده ترانزیستوری و یک بلندگوی مینیاتوری است.

پارامترهای زیر به عنوان ویژگی های اصلی سیگنال پالس در نظر گرفته می شوند:

فرکانس. واحد اندازه گیری (هرتز) هرتز. 1 هرتز یک نوسان در ثانیه است. فرکانس های درک شده توسط گوش انسان در محدوده 20 هرتز - 20 کیلوهرتز است.

مدت زمان نبض. در کسری از ثانیه اندازه گیری می شود: مایل، میکرو، نانو، پیکو و غیره.

دامنه. در مولتی ویبراتور مورد بررسی، تنظیم دامنه ارائه نشده است. در دستگاه های حرفه ای هم از تنظیم دامنه استپ و هم تنظیم دامنه صاف استفاده می شود.

چرخه کار. نسبت دوره (T) به مدت نبض ( تی). اگر طول پالس 0.5 دوره باشد، سیکل وظیفه دو است.

بر اساس فرمول فوق، محاسبه مولتی ویبراتور برای تقریباً هر فرکانس، به استثنای فرکانس های بالا و فوق بالا، آسان است. چندین اصل فیزیکی دیگر در کار وجود دارد.

برای اینکه مولتی ویبراتور چندین فرکانس مجزا بدهد کافی است یک کلید دوبخشی و پنج تا شش خازن با ظرفیت های مختلف، طبیعتاً یکسان در هر بازو قرار دهید و با استفاده از کلید فرکانس مورد نیاز را انتخاب کنید. مقاومت‌های R2 و R3 نیز بر فرکانس و چرخه کار تأثیر می‌گذارند و می‌توانند متغیر باشند. در اینجا یک مدار مولتی ویبراتور دیگر با فرکانس سوئیچینگ قابل تنظیم است.

کاهش مقاومت مقاومت‌های R2 و R4 کمتر از مقدار معین بسته به نوع ترانزیستورهای مورد استفاده می‌تواند باعث خرابی تولید شود و مولتی ویبراتور کار نکند، بنابراین در سری با مقاومت‌های R2 و R4 می‌توانید یک مقاومت متغیر R3 را متصل کنید. می تواند فرکانس سوئیچینگ مولتی ویبراتور را انتخاب کند.

کاربرد عملی مولتی ویبراتور متقارن بسیار گسترده است. فناوری رایانه پالس، تجهیزات اندازه گیری رادیویی در تولید لوازم خانگی. بسیاری از تجهیزات پزشکی منحصر به فرد بر روی مدارهای مبتنی بر همان مولتی ویبراتور ساخته شده اند.

مولتی ویبراتور به دلیل سادگی استثنایی و هزینه کم کاربرد گسترده ای در اسباب بازی های کودکان پیدا کرده است. در اینجا نمونه ای از فلاشر LED معمولی را مشاهده می کنید.

با مقادیر خازن های الکترولیتی C1، C2 و مقاومت های R2، R3 نشان داده شده در نمودار، فرکانس پالس 2.5 هرتز خواهد بود، به این معنی که LED ها تقریباً دو بار در ثانیه چشمک می زنند. می توانید از مدار ارائه شده در بالا استفاده کنید و یک مقاومت متغیر را همراه با مقاومت های R2، R3 قرار دهید. با تشکر از این، می توان دید که چگونه فرکانس فلاش LED ها با تغییر مقاومت مقاومت متغیر تغییر می کند. می توانید خازن هایی با درجه بندی های مختلف قرار دهید و نتیجه را مشاهده کنید.

وقتی هنوز یک بچه مدرسه ای بودم، یک کلید گلدسته درخت کریسمس را روی یک مولتی ویبراتور مونتاژ کردم. همه چیز درست شد، اما وقتی گلدسته ها را وصل کردم، دستگاه من شروع به تعویض آنها با فرکانس بسیار بالا کرد. به همین دلیل، در اتاق بعدی، تلویزیون با صدایی وحشی شروع به نشان دادن کرد و رله الکترومغناطیسی در مدار مانند یک مسلسل ترک خورد. هم شادی بخش بود (کار می کند!) و هم کمی ترسناک. والدین عصبانی شدند.

چنین اشتباه آزاردهنده ای با تعویض بیش از حد مکرر به من آرامش نمی داد. و مدار را بررسی کردم و خازنهای موجود در قیمت اسمی آنهایی بودند که مورد نیاز بودند. من فقط یکی را در نظر نگرفتم.

خازن های الکترولیتی بسیار قدیمی و خشک شده بودند. ظرفیت آنها کم بود و اصلاً با ظرفیتی که در پرونده آنها ذکر شده بود مطابقت نداشت. به دلیل ظرفیت کم، مولتی ویبراتور با فرکانس بالاتر کار می کرد و اغلب اوقات حلقه ها را تعویض می کرد.

در آن زمان من هیچ ابزاری نداشتم که بتواند ظرفیت خازن ها را اندازه گیری کند. بله، و من از یک تستر با اشاره گر استفاده کردم و نه یک مولتی متر دیجیتال مدرن.

بنابراین، اگر مولتی ویبراتور شما فرکانس بیش از حد تخمین زده شده تولید می کند، ابتدا خازن های الکترولیتی را بررسی کنید. خوشبختانه اکنون می توانید با پول کمی یک تستر اجزای رادیویی جهانی بخرید که با آن می توانید ظرفیت خازن را اندازه گیری کنید.

مولتی ویبراتور (از لاتین I hesate a lot) یک دستگاه غیر خطی است که ولتاژ تغذیه ثابت را به انرژی پالس تقریباً مستطیلی تبدیل می کند. مولتی ویبراتور مبتنی بر تقویت کننده بازخورد مثبت است.

مولتی ویبراتورهای خود نوسان و منتظر وجود دارد. بیایید نوع اول را در نظر بگیریم.

روی انجیر شکل 1 مدار تعمیم یافته تقویت کننده فیدبک را نشان می دهد.

مدار شامل یک تقویت کننده با بهره مختلط k=Ke-ik، یک مدار OOS با بهره m و یک مدار PIC با بهره مختلط B=e-i است. از تئوری ژنراتورها مشخص است که برای وقوع نوسان در هر فرکانسی لازم است که شرط Bk>1 در آن برقرار باشد. یک سیگنال دوره ای پالسی شامل مجموعه ای از فرکانس هاست که یک طیف خطی را تشکیل می دهد (به سخنرانی اول مراجعه کنید). که برای تولید پالس، لازم است شرط Bk>1 را نه در یک فرکانس، بلکه در یک باند فرکانس وسیع انجام دهیم. علاوه بر این، هر چه پالس کوتاه‌تر باشد و با جبهه‌های کوتاه‌تر، سیگنال دریافت شود، برای باند فرکانسی وسیع‌تر، شرط Vk>1 لازم است. شرایط داده شده به دو بخش تقسیم می شود:

وضعیت تعادل دامنه - ماژول ضریب انتقال کل ژنراتور باید از 1 در یک محدوده فرکانس وسیع تجاوز کند - K> 1.

شرایط تعادل فاز - کل تغییر فاز نوسانات در مدار بسته ژنراتور در همان محدوده فرکانس باید مضربی از 2 - تا + = 2n باشد.

از نظر کیفی، روند رشد ناگهانی ولتاژ به شرح زیر رخ می دهد. اجازه دهید در یک نقطه از زمان، در نتیجه نوسانات، ولتاژ در ورودی ژنراتور به مقدار کمی افزایش یابد. در نتیجه تحقق هر دو شرایط تولید، یک افزایش ولتاژ در خروجی دستگاه ظاهر می شود: uout = Inkin > uin که در فاز با uin اولیه به ورودی منتقل می شود. بر این اساس، این افزایش منجر به افزایش بیشتر ولتاژ خروجی خواهد شد. یک فرآیند بهمن مانند رشد ولتاژ در یک محدوده فرکانس وسیع وجود دارد.

وظیفه ساخت مدار عملی ژنراتور پالس به اعمال بخشی از سیگنال خروجی تقویت کننده پهنای باند با اختلاف فاز = 2 به ورودی یک تقویت کننده باند پهن کاهش می یابد. از آنجایی که یک تقویت کننده مقاومتی فاز ولتاژ ورودی را تا 1800 تغییر می دهد، با استفاده از دو تقویت کننده متصل به صورت سری، می توان شرایط تعادل فاز را برآورده کرد. شرط تعادل دامنه در این مورد به صورت زیر خواهد بود:

یکی از طرح های ممکن که این روش را پیاده سازی می کند در شکل 2 نشان داده شده است. این مدار یک مولتی ویبراتور خود نوسانی با اتصالات پایه کلکتور است. مدار از دو مرحله تقویت کننده استفاده می کند. خروجی یک تقویت کننده توسط خازن C1 به ورودی دومی و خروجی دومی توسط خازن C2 به ورودی اولی متصل می شود.

از نظر کیفی، ما عملکرد مولتی ویبراتور را با استفاده از نمودارهای ولتاژ زمانی (نمودار) نشان داده شده در شکل در نظر می گیریم. 3.

اجازه دهید مولتی ویبراتور در زمان t=t1 سوئیچ کند. ترانزیستور VT1 وارد حالت اشباع می شود و VT2 - در حالت قطع. از این لحظه، فرآیندهای شارژ مجدد خازن های C1 و C2 آغاز می شود. تا لحظه t1، خازن C2 به طور کامل تخلیه شد و C1 به ولتاژ تغذیه Ep شارژ شد (قطب خازن های شارژ شده در شکل 2 نشان داده شده است). پس از باز کردن قفل VT1، از منبع En از طریق مقاومت Rk2 و پایه ترانزیستور قفل VT1 شروع به شارژ می کند. خازن تقریباً به ولتاژ منبع تغذیه En با شارژ ثابت شارژ می شود

zar2 = С2Rк2

از آنجایی که C2 به موازات VT2 از طریق VT1 باز متصل می شود، نرخ شارژ آن میزان تغییر ولتاژ خروجی Uout2 را تعیین می کند. با فرض اینکه فرآیند شارژ زمانی که Uout2 = 0.9Up تکمیل شود، به راحتی می توان مدت زمان را دریافت کرد.

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

همزمان با شارژ C2 (از لحظه t1 شروع می شود)، خازن C1 دوباره شارژ می شود. ولتاژ منفی اعمال شده به پایه VT2 حالت قفل این ترانزیستور را حفظ می کند. خازن C1 در طول مدار شارژ می شود: En، مقاومت Rb2، C1، E-K ترانزیستور باز VT1. مورد با ثابت زمانی

razr1 \u003d C1Rb2

از آنجا که Rb >> Rk، سپس شارژ<<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

در زمان t3، جریان کلکتور VT2 ظاهر می شود، ولتاژ Uke2 کاهش می یابد، که منجر به بسته شدن VT1 و بر این اساس، افزایش Uke1 می شود. این افزایش ولتاژ از طریق C1 به پایه VT2 منتقل می شود که مستلزم باز شدن اضافی VT2 است. ترانزیستورها به حالت فعال می روند، یک فرآیند بهمن مانند رخ می دهد، در نتیجه مولتی ویبراتور به حالت نیمه ثابت دیگری می رود: VT1 بسته است، VT2 باز است. مدت زمان واژگونی مولتی ویبراتور بسیار کمتر از سایر موارد گذرا است و می توان آن را برابر با صفر در نظر گرفت.

از لحظه t3، فرآیندهای مولتی ویبراتور مشابه آنچه که توضیح داده شد پیش می رود، فقط باید شاخص های عناصر مدار را تعویض کرد.

بنابراین، مدت زمان جلوی پالس توسط فرآیندهای شارژ خازن جفت تعیین می شود و از نظر عددی برابر است با:

مدت زمان مولتی ویبراتور در حالت شبه پایدار (مدت زمان پالس و مکث) با فرآیند تخلیه خازن کوپلینگ از طریق مقاومت پایه تعیین می شود و از نظر عددی برابر است با:

با یک مدار مولتی ویبراتور متقارن (Rk1 = Rk2 = Rk، Rb1 = Rb2 = Rb، C1 = C2 = C)، مدت زمان پالس برابر با مدت مکث و دوره تکرار پالس برابر است با:

T \u003d u + n \u003d 1.4CRb

با مقایسه مدت زمان پالس و جلو، باید در نظر گرفت که Rb / Rk \u003d h21e / s (h21e برای ترانزیستورهای مدرن 100 و s2 است). بنابراین، زمان افزایش همیشه کمتر از مدت زمان پالس است.

فرکانس ولتاژ خروجی یک مولتی ویبراتور متقارن به ولتاژ تغذیه بستگی ندارد و فقط با پارامترهای مدار تعیین می شود:

برای تغییر مدت زمان پالس ها و دوره تکرار آنها، لازم است که مقادیر Rb و C را تغییر دهید. اما امکانات در اینجا کوچک است: محدودیت های تغییر Rb در سمت بزرگتر به دلیل نیاز محدود می شود. برای حفظ یک ترانزیستور باز، در سمت کوچکتر - اشباع کم عمق. تغییر هموار مقدار C حتی در محدوده های کوچک دشوار است.

برای یافتن راهی برای خروج از دشواری، اجازه دهید به دوره زمانی t3-t1 در شکل 1 بپردازیم. 2. از شکل مشخص می شود که با تغییر شیب تخلیه مستقیم خازن می توان بازه زمانی مشخص شده و در نتیجه مدت زمان پالس را تنظیم کرد. این را می توان با اتصال مقاومت های پایه نه به منبع تغذیه، بلکه به یک منبع ولتاژ اضافی Ecm به دست آورد (شکل 4 را ببینید). سپس خازن تمایل به شارژ مجدد نه به En، بلکه به Esm دارد و شیب توان با تغییر در Esm تغییر می‌کند.

پالس های تولید شده توسط مدارهای در نظر گرفته شده دارای زمان افزایش طولانی هستند. در برخی موارد، این مقدار غیر قابل قبول می شود. همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، برای کوتاه کردن f، خازن های قطع کننده به مدار وارد می شوند. خازن C2 در این مدار نه از طریق Rz بلکه از طریق Rd شارژ می شود. دیود VD2، بسته باقی می ماند، ولتاژ C2 را از خروجی "قطع" می کند و ولتاژ روی کلکتور تقریباً همزمان با بسته شدن ترانزیستور افزایش می یابد.

در مولتی ویبراتورها می توان از تقویت کننده عملیاتی به عنوان عنصر فعال استفاده کرد. مولتی ویبراتور خود نوسانی روی op-amp در شکل نشان داده شده است. 6.

OU توسط دو مدار سیستم عامل پوشیده شده است: مثبت

و منفی

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

اجازه دهید ژنراتور در زمان t0 روشن شود. در ورودی معکوس، ولتاژ صفر است، در ورودی غیر معکوس، ولتاژ به همان اندازه مثبت یا منفی است. برای قطعیت، ما مثبت را می گیریم. با توجه به POS، حداکثر ولتاژ ممکن در خروجی تنظیم می شود - Uout m. زمان ته نشینی این ولتاژ خروجی با ویژگی های فرکانس آپ امپ تعیین می شود و می توان آن را روی صفر تنظیم کرد. با شروع از لحظه t0، خازن C با ثابت زمانی =RC شارژ می شود. تا زمان t1، Ud = U+ - U-> 0، و Uoutm مثبت در خروجی op-amp نگه داشته می شود. در t=t1، وقتی Ud = U+ - U- = 0، ولتاژ خروجی تقویت کننده قطبیت آن را به - Uout m تغییر می دهد. پس از لحظه t1، ظرفیت C دوباره شارژ می شود و به سطح - Uout m تمایل دارد. تا لحظه 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).

مولتی ویبراتور نشان داده شده در شکل 6 متقارن نامیده می شود، زیرا. زمان ولتاژ خروجی مثبت و منفی برابر است.

برای به دست آوردن یک مولتی ویبراتور نامتقارن، مقاومت در OOS باید با یک مدار جایگزین شود، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7. مدت زمان متفاوت پالس های مثبت و منفی توسط ثابت های زمانی مختلف برای ظرفیت های شارژ ارائه می شود:

R "C، - \u003d R" C.

یک مولتی ویبراتور آپ امپ را می توان به راحتی به یک ویبراتور تک یا یک مولتی ویبراتور آماده به کار تبدیل کرد. ابتدا در مدار OOS به موازات C دیود VD1 را مانند شکل 8 وصل می کنیم. به لطف دیود، مدار زمانی که ولتاژ خروجی منفی است یک حالت پایدار دارد. در واقع، از آن زمان Uout = - Uout m، سپس دیود باز است و ولتاژ در ورودی معکوس تقریباً برابر با صفر است. در حالی که ولتاژ در ورودی غیر معکوس است

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

و حالت پایدار مدار حفظ می شود. برای تولید یک پالس، یک مدار ماشه باید به مدار اضافه شود که از یک دیود VD2، C1 و R3 تشکیل شده است. دیود VD2 در حالت بسته نگهداری می شود و تنها با یک پالس ورودی مثبت که در زمان t0 به ورودی می رسد باز می شود. با باز شدن دیود علامت تغییر می کند و مدار به حالتی با ولتاژ مثبت در خروجی می رود. Uout = Uout m. پس از آن، خازن C1 با ثابت زمانی =RC شروع به شارژ می کند. در زمان t1، ولتاژهای ورودی با هم مقایسه می شوند. U- \u003d U + \u003d Uout m R2 / (R1 + R2) و \u003d 0. در لحظه بعد سیگنال دیفرانسیل منفی می شود و مدار به حالت ثابت باز می گردد. نمودارها در شکل نشان داده شده است. 9.

از طرح های مولتی ویبراتورهای انتظار بر روی عناصر گسسته و منطقی استفاده می شود.

طرح مولتی ویبراتور در نظر گرفته شده مشابه آنچه قبلا در نظر گرفته شد است.

این درس به موضوع نسبتاً مهم و محبوبی در مورد مولتی ویبراتورها و کاربرد آنها اختصاص خواهد داشت. اگر بخواهم فقط فهرست کنم که کجا و چگونه از مولتی ویبراتورهای متقارن و نامتقارن خود نوسانی استفاده می شود، این به تعداد مناسبی از صفحات کتاب نیاز دارد. شاید چنین شاخه ای از مهندسی رادیو، الکترونیک، اتوماسیون، تکانه یا فناوری کامپیوتر وجود نداشته باشد که در آن از چنین ژنراتورهایی استفاده نشود. این درس به شما اطلاعات تئوری در مورد این وسایل می دهد و در پایان نمونه هایی از کاربرد عملی آنها در رابطه با خلاقیت شما را بیان می کنم.

مولتی ویبراتور خود نوسانی

مولتی ویبراتورها ابزارهای الکترونیکی هستند که ارتعاشات الکتریکی تولید می کنند که شکلی نزدیک به یک مستطیل دارند. طیف نوسانات تولید شده توسط مولتی ویبراتور حاوی هارمونیک های زیادی است - همچنین نوسانات الکتریکی، اما مضربی از نوسانات فرکانس اساسی، که در نام آن منعکس شده است: "چند - چند"، "ارتعاش - نوسان".

مدار نشان داده شده در (شکل 1a) را در نظر بگیرید. آیا شما می شناسید؟ بله، این یک مدار تقویت کننده ترانزیستور دو مرحله ای 3H با خروجی هدفون است. اگر خروجی چنین تقویت کننده ای همانطور که در نمودار نشان داده شده است به ورودی آن متصل شود چه اتفاقی می افتد؟ یک بازخورد مثبت بین آنها ایجاد می شود و تقویت کننده خود را تحریک می کند و به مولد نوسانات فرکانس صوتی تبدیل می شود و در تلفن ها صدایی با صدای کم می شنویم. مبارزه قاطع با چنین پدیده ای در گیرنده ها و تقویت کننده ها انجام می شود، اما برای به نظر می رسد که به طور خودکار دستگاه هایی که کار می کنند مفید باشد.

اکنون به (شکل 1b) نگاه کنید. روی آن مداری از همان تقویت کننده را می بینید که پوشیده شده است بازخورد مثبت مانند (شکل 1، الف)، فقط طرح کلی آن تا حدودی تغییر کرده است. مدارهای مولتی ویبراتورهای خود نوسانی، یعنی مولتی ویبراتورهای خود برانگیخته، معمولاً به این صورت ترسیم می شوند. تجربه شاید بهترین روش برای درک ماهیت عملکرد یک دستگاه الکترونیکی باشد. شما این را بارها ثابت کرده اید. و اکنون، برای درک بهتر عملکرد این دستگاه جهانی - یک ماشین اتوماتیک، پیشنهاد می کنم آزمایشی با آن انجام شود. شما می توانید یک نمودار شماتیک از یک مولتی ویبراتور خود نوسان با تمام داده های مقاومت ها و خازن های آن را در (شکل 2، a) مشاهده کنید. آن را روی تخته نان سوار کنید. ترانزیستورها باید فرکانس پایین (MP39 - MP42) باشند، زیرا ترانزیستورهای فرکانس بالا دارای ولتاژ شکست بسیار کمی در اتصال امیتر هستند. خازن های الکترولیتی C1 و C2 - نوع K50 - 6، K50 - 3 یا همتایان وارداتی آنها برای ولتاژ اسمی 10 - 12 ولت. مقاومت مقاومت ها ممکن است با آنچه در نمودار نشان داده شده است تا 50٪ متفاوت باشد. فقط مهم است که درجه بندی مقاومت های بار Rl، R4 و مقاومت های پایه R2، R3 احتمالاً یکسان باشد. برای تغذیه، از باتری Krona یا PSU استفاده کنید. در مدار کلکتور هر یک از ترانزیستورها، یک میلی‌آمپر متر (PA) را برای جریان 10 - 15 میلی آمپر روشن کنید و یک ولت متر DC با مقاومت بالا (PU) را به ولتاژ حداکثر 10 ولت به امیتر-کلکتور متصل کنید. بخش از همان ترانزیستور پس از بررسی نصب و به خصوص با دقت قطبیت روشن شدن خازن های الکترولیتی، یک منبع تغذیه را به مولتی ویبراتور وصل کنید. مترها چه چیزی را نشان می دهند؟ میلی‌متر - به شدت به 8 - 10 میلی آمپر افزایش می‌یابد، و سپس به شدت کاهش می‌یابد تقریباً به صفر، جریان مدار کلکتور ترانزیستور. برعکس، ولت متر یا تقریباً به صفر کاهش می یابد یا به ولتاژ منبع برق، ولتاژ کلکتور افزایش می یابد. این اندازه گیری ها چه می گویند؟ این واقعیت که ترانزیستور این بازوی مولتی ویبراتور در حالت سوئیچینگ کار می کند. بزرگترین جریان کلکتور و در عین حال کوچکترین ولتاژ روی کلکتور مربوط به حالت باز است و کوچکترین جریان و بزرگترین ولتاژ کلکتور مربوط به حالت بسته ترانزیستور است. ترانزیستور بازوی دوم مولتی ویبراتور دقیقاً به همین ترتیب کار می کند ، اما همانطور که می گویند با تغییر فاز 180 درجه : وقتی یکی از ترانزیستورها باز است، دیگری بسته است. تأیید این موضوع با گنجاندن همان میلی‌متر در مدار کلکتور ترانزیستور بازوی دوم مولتی ویبراتور آسان است. فلش های ابزار اندازه گیری به طور متناوب از علامت های صفر ترازو منحرف می شوند. حالا با استفاده از ساعت با عقربه دوم، شمارش کنید که ترانزیستورها چند بار در دقیقه از باز به بسته می روند. تقریباً 15 تا 20 بار. این تعداد نوسانات الکتریکی است که توسط مولتی ویبراتور در دقیقه ایجاد می شود. بنابراین، دوره یک نوسان 3 - 4 ثانیه است. در ادامه پیکان میلی‌متر، سعی کنید این نوسانات را به صورت گرافیکی به تصویر بکشید. در محور افقی اردینات، فواصل زمانی را برای قرار گرفتن ترانزیستور در حالت باز و بسته و در امتداد محور عمودی، جریان کلکتور مربوط به این حالات را در یک مقیاس مشخص ترسیم کنید. تقریباً همان نمودار نشان داده شده در شکل را دریافت خواهید کرد. 2b.

بنابراین، می توان آن را در نظر گرفت مولتی ویبراتور نوسانات الکتریکی به شکل مستطیل ایجاد می کند. در یک سیگنال مولتی ویبراتور، صرف نظر از اینکه از کدام خروجی گرفته شده است، پالس های جریان و مکث های بین آنها قابل تشخیص است. فاصله زمانی از لحظه ای که یک پالس جریان (یا ولتاژ) منفرد ظاهر می شود تا زمانی که پالس بعدی با همان قطب ظاهر می شود معمولاً دوره تکرار پالس T نامیده می شود و زمان بین پالس هایی با مدت مکث Tn - مولتی ویبراتورهایی که پالس هایی با مدت زمان Tn تولید می کنند. برابر است با مکث های بین آنها متقارن نامیده می شود.بنابراین، مولتی ویبراتور با تجربه ای که شما مونتاژ کرده اید - متقارن خازن های C1 و C2 را با سایر خازن های 10 تا 15 uF جایگزین کنید. مولتی ویبراتور متقارن باقی ماند، اما فرکانس نوسانات ایجاد شده توسط آن 3-4 برابر افزایش یافت - تا 60-80 در هر دقیقه، یا، همان چیزی، تا حدود فرکانس 1 هرتز. فلش های ابزار اندازه گیری به سختی زمان دارند تا تغییرات جریان و ولتاژ را در مدارهای ترانزیستور دنبال کنند. و اگر خازن های C1 و C2 با ظرفیت های کاغذ 0.01 - 0.05 میکروفاراد جایگزین شوند؟ اکنون فلش های ابزار اندازه گیری چگونه رفتار خواهند کرد؟ پس از انحراف از علامت های صفر ترازو، ثابت ایستاده اند. شاید نسل شکسته است؟ نه! فقط فرکانس نوسان مولتی ویبراتور به چند صد هرتز افزایش یافته است. اینها نوساناتی در محدوده فرکانس صدا هستند که دستگاه های DC دیگر نمی توانند آن ها را برطرف کنند. می توانید آنها را با استفاده از فرکانس متر یا هدفون های متصل از طریق خازن با ظرفیت 0.01 - 0.05 میکروفاراد به هر یک از خروجی های مولتی ویبراتور یا با اتصال مستقیم آنها به مدار کلکتور هر یک از ترانزیستورها به جای مقاومت بار تشخیص دهید. در گوشی ها صدایی با صدای کم خواهید شنید. اصل کار مولتی ویبراتور چیست؟ بیایید به نمودار در شکل برگردیم. 2، الف. در لحظه روشن شدن برق، ترانزیستورهای هر دو بازوی مولتی ویبراتور باز می شوند، زیرا ولتاژهای بایاس منفی از طریق مقاومت های مربوطه R2 و R3 به پایه های آنها اعمال می شود. در همان زمان، خازن های جفت شروع به شارژ می کنند: C1 - از طریق اتصال امیتر ترانزیستور V2 و مقاومت R1. C2 - از طریق اتصال امیتر ترانزیستور V1 و مقاومت R4. این مدارهای شارژ خازن که تقسیم کننده ولتاژ منبع تغذیه هستند، بر روی پایه ترانزیستورها (نسبت به امیترها) ولتاژهای منفی ایجاد می کنند که ارزش آنها افزایش می یابد و تمایل دارند ترانزیستورها را بیشتر و بیشتر باز کنند. باز کردن یک ترانزیستور باعث کاهش ولتاژ منفی در کلکتور آن می شود که باعث می شود ولتاژ منفی در پایه ترانزیستور دیگر افت کند و آن را خاموش کند. چنین فرآیندی بلافاصله در هر دو ترانزیستور اتفاق می افتد، با این حال، تنها یکی از آنها بسته می شود، که بر اساس آن، ولتاژ مثبت بالاتر، به عنوان مثال، به دلیل تفاوت در ضرایب انتقال جریان h21e درجه بندی مقاومت و خازن است. ترانزیستور دوم باز می ماند. اما این حالات ترانزیستورها ناپایدار هستند، زیرا فرآیندهای الکتریکی در مدارهای آنها ادامه دارد. بیایید فرض کنیم که پس از مدتی پس از روشن کردن برق، ترانزیستور V2 بسته شده است و ترانزیستور V1 باز است. از این لحظه، خازن C1 از طریق ترانزیستور باز V1 شروع به تخلیه می کند که مقاومت بخش امیتر-کلکتور آن در این زمان کم است و مقاومت R2. با تخلیه خازن C1، ولتاژ مثبت در پایه ترانزیستور بسته V2 کاهش می یابد. به محض تخلیه کامل خازن و نزدیک شدن ولتاژ پایه ترانزیستور V2 به صفر، جریانی در مدار کلکتور این ترانزیستور در حال باز شدن ظاهر می شود که از طریق خازن C2 روی پایه ترانزیستور V1 عمل می کند و ولتاژ منفی روی آن را کاهش می دهد. در نتیجه، جریان عبوری از ترانزیستور V1 شروع به کاهش می کند و برعکس از طریق ترانزیستور V2 افزایش می یابد. این باعث می شود ترانزیستور V1 خاموش شود و ترانزیستور V2 روشن شود. اکنون خازن C2 شروع به تخلیه می کند اما از طریق ترانزیستور باز V2 و مقاومت R3 که در نهایت منجر به باز شدن ترانزیستور اول و بسته شدن ترانزیستور دوم و غیره می شود. ترانزیستورها همیشه در تعامل هستند، در نتیجه مولتی ویبراتور نوسانات الکتریکی ایجاد می کند. فرکانس نوسان مولتی ویبراتور هم به ظرفیت خازن های کوپلینگ که قبلاً بررسی کرده اید و هم به مقاومت مقاومت های پایه بستگی دارد، همانطور که در حال حاضر می بینید. برای مثال سعی کنید مقاومت های پایه R2 و R3 را با مقاومت های با مقاومت بالا جایگزین کنید. فرکانس نوسان مولتی ویبراتور کاهش می یابد. برعکس، اگر مقاومت آنها کمتر باشد، فرکانس نوسان افزایش می یابد. تجربه دیگر: پایانه های بالایی (طبق نمودار) مقاومت های R2 و R3 را از هادی منفی منبع تغذیه جدا کنید، آنها را به هم وصل کنید و بین آنها و هادی منفی، یک مقاومت متغیر با مقاومت 30 را روشن کنید. - 50 کیلو اهم با رئوستات. با چرخاندن محور مقاومت متغیر، می توانید فرکانس نوسان مولتی ویبراتورها را در محدوده نسبتاً وسیعی تغییر دهید. فرکانس تقریبی نوسان یک مولتی ویبراتور متقارن را می توان با استفاده از فرمول ساده شده زیر محاسبه کرد: F = 700 / (RC)، که در آن f فرکانس بر حسب هرتز، R مقاومت مقاومت های پایه بر حسب کیلو اهم، C ظرفیت خازن است. خازن های کوپلینگ در میکروفاراد با استفاده از این فرمول ساده شده، محاسبه کنید که مولتی ویبراتور شما چه فرکانس هایی تولید کرده است. بیایید به داده های اولیه مقاومت ها و خازن های مولتی ویبراتور تجربی برگردیم (طبق نمودار شکل 2، a). خازن C2 را با یک خازن با ظرفیت 2 - 3 μF جایگزین کنید، یک میلی متر را در مدار جمع کننده ترانزیستور V2 روشن کنید، به دنبال فلش آن، نوسانات جریان تولید شده توسط مولتی ویبراتور را به صورت گرافیکی به تصویر بکشید. اکنون جریان در مدار کلکتور ترانزیستور V2 با پالس های کوتاه تری نسبت به قبل ظاهر می شود (شکل 2، ج). مدت زمان پالس‌های Th تقریباً چند برابر کمتر از مکث بین پالس‌های Th خواهد بود، یعنی چقدر ظرفیت خازن C2 نسبت به ظرفیت قبلی آن کاهش یافته است. و اکنون همان میلی‌متر (یا چنین) را به مدار کلکتور ترانزیستور V1 تبدیل کنید. متر چه چیزی را نشان می دهد؟ همچنین پالس های فعلی، اما مدت زمان آنها بسیار بیشتر از مکث های بین آنها است (شکل 2، د). چی شد؟ با کاهش ظرفیت خازن C2، تقارن بازوهای مولتی ویبراتور را نقض کردید - این شد نامتقارن . بنابراین، ارتعاشات ایجاد شده توسط آن تبدیل شد نامتقارن : در مدار کلکتور ترانزیستور V1 جریان در پالس های نسبتا طولانی و در مدار کلکتور ترانزیستور V2 در پالس های کوتاه ظاهر می شود. از خروجی 1 چنین مولتی ویبراتور، می توانید پالس های ولتاژ کوتاه و از خروجی 2 - پالس های ولتاژ بلند بگیرید. خازن های C1 و C2 را به طور موقت تعویض کنید. اکنون پالس های ولتاژ کوتاه در خروجی 1 و پالس های ولتاژ بلند در خروجی 2 خواهند بود. شمارش کنید (با ساعت با عقربه دوم) این نسخه از مولتی ویبراتور چه تعداد ضربه الکتریکی در دقیقه تولید می کند. حدود 80. ظرفیت خازن C1 را با اتصال یک خازن الکترولیتی دوم با ظرفیت 20 - 30 میکروفاراد به موازات آن افزایش دهید. میزان تکرار نبض کاهش می یابد. و اگر برعکس، ظرفیت این خازن کاهش یابد؟ سرعت تکرار نبض باید افزایش یابد. با این حال، راه دیگری برای تنظیم نرخ تکرار پالس وجود دارد - با تغییر مقاومت مقاومت R2: با کاهش مقاومت این مقاومت (اما نه کمتر از 3 - 5 کیلو اهم، در غیر این صورت ترانزیستور V2 تماما باز می شود. زمان و فرآیند خود نوسانی مختل می شود)، فرکانس تکرار پالس باید افزایش یابد و با افزایش مقاومت آن، برعکس، کاهش یابد. آن را به صورت تجربی بررسی کنید - آیا اینطور است؟ مقاومتی با مقداری انتخاب کنید که تعداد پالس ها در 1 دقیقه دقیقاً 60 باشد. سوزن میلی متری در فرکانس 1 هرتز نوسان می کند. مولتی ویبراتور در این حالت به یک مکانیسم ساعت الکترونیکی تبدیل می شود که ثانیه ها را می شمارد.

مولتی ویبراتور در انتظار

چنین مولتی ویبراتوری هنگامی که سیگنال‌های راه‌اندازی از منبع دیگری، به عنوان مثال، از یک مولتی ویبراتور خود نوسان‌شونده، به ورودی آن اعمال می‌شود، پالس‌های جریان (یا ولتاژ) تولید می‌کند. برای تبدیل مولتی ویبراتور خود نوسانی که قبلاً در این درس آزمایشاتی را با آن انجام داده اید (طبق نمودار شکل 2، a) به یک مولتی ویبراتور منتظر، باید موارد زیر را انجام دهید: خازن C2 را بردارید و به جای آن، یک مقاومت بین کلکتور ترانزیستور V2 و پایه ترانزیستور V1 (در شکل 3 - R3) با مقاومت 10 - 15 کیلو اهم وصل کنید. بین پایه ترانزیستور V1 و هادی زمین، یک عنصر متصل به سری 332 (G1 یا منبع ولتاژ ثابت دیگر) و یک مقاومت با مقاومت 4.7 - 5.1 کیلو اهم (R5) وصل کنید، اما به طوری که قطب مثبت عنصر به پایه (از طریق R5) متصل می شود. یک خازن (در شکل 3 - C2) با ظرفیت 1 - 5 هزار pF را به مدار پایه ترانزیستور V1 وصل کنید که خروجی دوم آن به عنوان یک تماس برای سیگنال کنترل ورودی عمل می کند. حالت اولیه ترانزیستور V1 چنین مولتی ویبراتور بسته است، ترانزیستور V2 باز است. بررسی کنید - درست است؟ ولتاژ روی کلکتور یک ترانزیستور بسته باید نزدیک به ولتاژ منبع تغذیه باشد و در کلکتور یک ترانزیستور باز نباید از 0.2 - 0.3 ولت تجاوز کند. بین کنتاکت Uin و هادی زمین به معنای واقعی کلمه روشن شود. برای یک لحظه، یک یا دو عنصر 332 به صورت سری (در نمودار GB1) یا یک باتری 3336 لیتری متصل می شوند. فقط اشتباه نگیرید: قطب منفی این سیگنال الکتریکی خارجی باید به کنتاکت Uin متصل شود. در این حالت، فلش میلی‌متر باید بلافاصله به مقدار بالاترین جریان مدار کلکتور ترانزیستور منحرف شود، مدتی یخ بزند و سپس به موقعیت اولیه خود بازگردد تا منتظر سیگنال بعدی باشد. این تجربه را چندین بار تکرار کنید. میلی آمپر متر با هر سیگنال افزایش آنی به 8 - 10 میلی آمپر نشان می دهد و پس از مدتی جریان کلکتور ترانزیستور V1 نیز بلافاصله تقریباً به صفر کاهش می یابد. اینها پالس های جریان تکی هستند که توسط یک مولتی ویبراتور تولید می شوند. و اگر باتری GB1 طولانی تر است به گیره Uin متصل نگه دارید. همان چیزی که در آزمایش های قبلی اتفاق می افتد - فقط یک ضربه در خروجی مولتی ویبراتور ظاهر می شود. آن را امتحان کنید!

و یک آزمایش دیگر: خروجی پایه ترانزیستور V1 را با مقداری جسم فلزی که در دست گرفته اید لمس کنید. شاید، در این مورد، مولتی ویبراتور منتظر کار کند - از بار الکترواستاتیک بدن شما. همین آزمایش ها را تکرار کنید، اما با قرار دادن یک میلی متر در مدار جمع کننده ترانزیستور V2. هنگامی که یک سیگنال کنترل اعمال می شود، جریان کلکتور این ترانزیستور باید به شدت کاهش یابد و تقریباً به صفر برسد و سپس به همان شدت به مقدار جریان ترانزیستور باز افزایش یابد. این نیز یک پالس جریان است، اما دارای قطبیت منفی. اصل عملکرد مولتی ویبراتور منتظر چیست؟ در چنین مولتی ویبراتور، اتصال بین کلکتور ترانزیستور V2 و پایه ترانزیستور V1 مانند یک خود نوسانی خازنی نیست، بلکه مقاومتی است - از طریق مقاومت R3.یک ولتاژ بایاس منفی از طریق مقاومت R2 به پایه ترانزیستور V2 اعمال می شود. ترانزیستور V1 با ولتاژ مثبت عنصر G1 در پایه خود به طور ایمن بسته می شود. این حالت ترانزیستورها بسیار پایدار است. آنها می توانند تا زمانی که دوست دارند در این حالت بمانند. اما بر اساس ترانزیستور V1، یک پالس ولتاژ قطبی منفی ظاهر شد. از این نقطه به بعد، ترانزیستورها به حالت ناپایدار می روند. تحت تأثیر سیگنال ورودی، ترانزیستور V1 باز می شود و تغییر ولتاژ روی کلکتور آن از طریق خازن C1 ترانزیستور V2 را می بندد. ترانزیستورها در این حالت هستند تا زمانی که خازن C1 تخلیه شود (از طریق مقاومت R2 و ترانزیستور باز V1 که مقاومت آنها در این زمان کم است). به محض تخلیه خازن، ترانزیستور V2 بلافاصله باز می شود و ترانزیستور V1 بسته می شود. از این نقطه به بعد، مولتی ویبراتور دوباره خود را در حالت آماده به کار اصلی و پایدار می یابد. بدین ترتیب، مولتی ویبراتور آماده به کار یک حالت پایدار و یک حالت ناپایدار دارد . در طول یک حالت ناپایدار، یک حالت ایجاد می کند موج مربع جریان (ولتاژ) که مدت زمان آن به ظرفیت خازن C1 بستگی دارد. هرچه ظرفیت این خازن بزرگتر باشد، مدت زمان پالس بیشتر می شود. بنابراین، به عنوان مثال، با ظرفیت خازن 50 μF، مولتی ویبراتور یک پالس جریان با مدت زمان حدود 1.5 ثانیه و با خازن 150 μF - سه برابر بیشتر تولید می کند. از طریق خازن های اضافی - پالس های ولتاژ مثبت را می توان از خروجی 1 و پالس های منفی را از خروجی 2 گرفت. آیا می توان مولتی ویبراتور را تنها با یک پالس ولتاژ منفی که به پایه ترانزیستور V1 اعمال می شود از حالت آماده به کار خارج کرد؟ نه، نه تنها. این را می توان با اعمال یک پالس ولتاژ قطبی مثبت، اما به پایه ترانزیستور V2، انجام داد. بنابراین، باقی مانده است که به طور تجربی بررسی کنید که چگونه ظرفیت خازن C1 بر مدت زمان پالس ها و توانایی کنترل مولتی ویبراتور منتظر با پالس های ولتاژ مثبت تأثیر می گذارد. چگونه می توان از مولتی ویبراتور آماده به کار به طور عملی استفاده کرد؟ متفاوت. به عنوان مثال، برای تبدیل یک ولتاژ سینوسی به پالس های ولتاژ (یا جریان) مستطیلی با همان فرکانس، یا روشن کردن دستگاه دیگری برای مدتی با اعمال یک سیگنال الکتریکی کوتاه مدت به ورودی مولتی ویبراتور منتظر. دیگر چگونه؟ فکر!

مولتی ویبراتور در ژنراتورها و کلیدهای الکترونیکی

تماس الکترونیکی.یک مولتی ویبراتور را می توان برای زنگ خانه استفاده کرد و یک دستگاه الکتریکی معمولی را با آن جایگزین کرد. می توان آن را طبق طرح نشان داده شده در (شکل 4) مونتاژ کرد. ترانزیستورهای V1 و V2 در یک مولتی ویبراتور متقارن کار می کنند که نوساناتی با فرکانس حدود 1000 هرتز ایجاد می کند و ترانزیستور V3 در تقویت کننده قدرت این نوسانات کار می کند. ارتعاشات تقویت شده توسط سر دینامیک B1 به ارتعاشات صوتی تبدیل می شوند. اگر از بلندگوی مشترک برای مکالمه استفاده می کنید، با قرار دادن سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور انتقال آن در مدار جمع کننده ترانزیستور V3، تمام قطعات الکترونیکی مکالمه نصب شده روی برد در جعبه آن قرار می گیرد. باتری نیز در آنجا قرار خواهد گرفت.

با اتصال دو سیم به دکمه S1 می توان زنگ الکترونیکی را در راهرو نصب کرد. هنگامی که دکمه - را فشار می دهید، صدا در هد پویا ظاهر می شود. از آنجایی که برق دستگاه تنها در هنگام زنگ زدن سیگنال ها تامین می شود، دو باتری 3336 لیتری متصل به صورت سری یا "Krona" برای چندین ماه زنگ دوام خواهند داشت. با جایگزین کردن خازن های C1 و C2 با خازن های ظرفیت های دیگر، آهنگ صدای مورد نظر را تنظیم کنید. برای مطالعه و آموزش گوش دادن به الفبای تلگراف - کد مورس، می توان از مولتی ویبراتور مونتاژ شده طبق همان طرح استفاده کرد. در این حالت فقط کافی است دکمه را با کلید تلگراف تعویض کنید.

سوئیچ الکترونیکی.این دستگاه که مدار آن در (شکل 5) نشان داده شده است، می تواند برای سوئیچ کردن دو گلدسته درخت کریسمس که توسط برق AC تغذیه می شوند، استفاده شود. خود سوئیچ الکترونیکی می تواند توسط دو باتری 3336 لیتری متصل به سری یا از یک یکسو کننده که ولتاژ ثابت 9-12 ولت را تولید می کند، تغذیه شود.

مدار سوئیچ شباهت زیادی به مدار زنگ الکترونیکی دارد. اما ظرفیت خازن های C1 و C2 سوئیچ چندین برابر ظرفیت خازن های زنگ مشابه است. مولتی ویبراتور سوئیچ که در آن ترانزیستورهای V1 و V2 کار می کنند، نوساناتی با فرکانس حدود 0.4 هرتز ایجاد می کند و بار تقویت کننده قدرت آن (ترانزیستور V3) سیم پیچ رله الکترومغناطیسی K1 است. رله دارای یک جفت صفحه تماس برای سوئیچینگ است. به عنوان مثال، رله RES - 10 (گذرنامه RS4.524.302) یا رله الکترومغناطیسی دیگری که به طور قابل اعتماد از ولتاژ 6 - 8 ولت در جریان 20 - 50 میلی آمپر کار می کند مناسب است. هنگامی که برق روشن می شود، ترانزیستورهای V1 و V2 مولتی ویبراتور به طور متناوب باز و بسته می شوند و سیگنال های موج مربعی تولید می کنند. هنگامی که ترانزیستور V2 روشن می شود، یک ولتاژ منبع تغذیه منفی از طریق مقاومت R4 اعمال می شود و این ترانزیستور به پایه ترانزیستور V3 اعمال می شود و آن را اشباع می کند. در این حالت، مقاومت بخش امیتر-کلکتور ترانزیستور V3 به چندین اهم کاهش می یابد و تقریباً تمام ولتاژ منبع تغذیه به سیم پیچ رله K1 اعمال می شود - رله فعال می شود و یکی از حلقه ها را به شبکه متصل می کند. با مخاطبینش هنگامی که ترانزیستور V2 بسته است، مدار منبع تغذیه پایه ترانزیستور V3 شکسته می شود و همچنین بسته است، هیچ جریانی از سیم پیچ رله عبور نمی کند. در این زمان، رله لنگر و مخاطبین آن را آزاد می کند، سوئیچینگ، گلدسته درخت کریسمس دوم را به شبکه متصل می کند. اگر می خواهید زمان تعویض گلدسته ها را تغییر دهید، خازن های C1 و C2 را با خازن های ظرفیت های دیگر جایگزین کنید. داده های مقاومت های R2 و R3 را یکسان بگذارید، در غیر این صورت حالت عملکرد ترانزیستورها در جریان مستقیم نقض می شود. یک تقویت کننده قدرت، مشابه تقویت کننده ترانزیستور V3، می تواند در مدار امیتر ترانزیستور V1 مولتی ویبراتور نیز قرار گیرد. در این مورد، رله های الکترومغناطیسی (از جمله رله های خود ساخته) ممکن است دارای گروه های سوئیچینگ کنتاکت نباشند، اما معمولاً باز یا بسته هستند. کنتاکت های رله یکی از بازوهای مولتی ویبراتور به صورت دوره ای مدار منبع تغذیه یکی از حلقه ها را می بندند و باز می کنند و کنتاکت های رله بازوی مولتی ویبراتور دیگر به صورت دوره ای مدار منبع تغذیه حلقه گلد دوم را می بندند. سوئیچ الکترونیکی را می توان بر روی یک تخته ساخته شده از getinax یا مواد عایق دیگر نصب کرد و همراه با باتری در جعبه تخته سه لا قرار داد. در حین کار، سوئیچ جریانی بیش از 30 میلی آمپر مصرف نمی کند، بنابراین انرژی دو باتری 3336L یا Krona برای تمام تعطیلات سال نو کافی خواهد بود. یک سوئیچ مشابه را می توان برای مقاصد دیگر نیز استفاده کرد. به عنوان مثال، برای روشنایی ماسک ها، جاذبه ها. مجسمه قهرمان افسانه "گربه در چکمه" را تصور کنید که از تخته سه لا اره شده و نقاشی شده است. در پشت چشم های شفاف لامپ های چراغ قوه وجود دارد که توسط یک سوئیچ الکترونیکی روشن می شود و روی خود یک دکمه وجود دارد. به محض فشار دادن دکمه، گربه بلافاصله شروع به چشمک زدن به شما می کند. آیا نمی توان از سوئیچ برای برق رسانی به برخی مدل ها مانند مدل فانوس دریایی استفاده کرد؟ در این مورد، به جای یک رله الکترومغناطیسی، یک لامپ رشته ای با اندازه کوچک، که برای جریان درخشندگی کوچک طراحی شده است، می تواند در مدار جمع کننده ترانزیستور تقویت کننده قدرت قرار گیرد که از فلاش های چراغ دریایی تقلید می کند. اگر چنین سوئیچ با یک سوئیچ ضامن تکمیل شود، که با آن می توان دو لامپ را به طور متناوب در مدار جمع کننده ترانزیستور خروجی روشن کرد، می تواند به نشانگر جهت دوچرخه شما تبدیل شود.

مترونوم- این نوعی ساعت است که به شما امکان می دهد دوره های زمانی مساوی را با دقت کسری از ثانیه توسط سیگنال های صوتی بشمارید. از چنین وسایلی، به عنوان مثال، برای ایجاد حس درایت هنگام آموزش سواد موسیقی، در اولین آموزش در سیگنالینگ الفبای تلگراف استفاده می شود. نمودار یکی از این دستگاه ها را در (شکل 6) مشاهده می کنید.

این نیز یک مولتی ویبراتور است، اما نامتقارن. چنین مولتی ویبراتور از ترانزیستورهای ساختارهای مختلف استفاده می کند: Vl - n - p - n (MP35 - MP38)، V2 - p - n - p (MP39 - MP42). این امکان کاهش تعداد کل قطعات مولتی ویبراتور را فراهم کرد. اصل عملکرد آن یکسان است - تولید به دلیل بازخورد مثبت بین خروجی و ورودی تقویت کننده 3H دو مرحله ای رخ می دهد. اتصال توسط یک خازن الکترولیتی C1 انجام می شود. بار مولتی ویبراتور یک سر دینامیکی با اندازه کوچک B1 با یک سیم پیچ صوتی با مقاومت 4 - 10 اهم است، به عنوان مثال 0.1GD - 6، 1GD - 8 (یا یک کپسول تلفن) که صداهایی شبیه به کلیک ایجاد می کند. پالس های جریان کوتاه مدت نرخ تکرار پالس را می توان با یک مقاومت متغیر R1 از حدود 20 تا 300 پالس در دقیقه تنظیم کرد. مقاومت R2 جریان پایه اولین ترانزیستور را زمانی محدود می کند که لغزنده مقاومت R1 در پایین ترین موقعیت خود (طبق مدار) مطابق با بالاترین فرکانس نوسانات ایجاد شده باشد. این مترونوم می تواند توسط یک باتری 3336 لیتری یا سه سلول 332 که به صورت سری به هم متصل شده اند تغذیه شود. جریان مصرف شده توسط آن از باتری از 10 میلی آمپر تجاوز نمی کند. مقاومت متغیر R1 باید دارای مقیاس کالیبره شده بر اساس مترونوم مکانیکی باشد. با استفاده از آن، به سادگی با چرخاندن دستگیره مقاومت، می توانید فرکانس مورد نظر سیگنال های صوتی مترونوم را تنظیم کنید.

کار عملی

به عنوان یک کار عملی، به شما توصیه می کنم مدارهای مولتی ویبراتور ارائه شده در نقاشی های درس را جمع آوری کنید، که به درک اصل مولتی ویبراتور کمک می کند. علاوه بر این، من پیشنهاد می کنم یک "شبیه ساز بلبل الکترونیکی" بسیار جالب و مفید را در خانه مونتاژ کنید، بر اساس مولتی ویبراتورها، که می تواند به عنوان زنگ درب استفاده شود. مدار بسیار ساده، قابل اعتماد است، در صورت عدم وجود خطا در نصب و استفاده از عناصر رادیویی قابل سرویس، بلافاصله کار می کند. من 18 سال است که تا به امروز از آن به عنوان زنگ در استفاده می کنم. به راحتی می توان حدس زد که من آن را جمع آوری کردم - زمانی که مانند شما یک آماتور رادیویی تازه کار بودم.

یک مولد پالس تقریباً مستطیلی است که به شکل یک عنصر تقویت کننده با یک مدار بازخورد مثبت ایجاد شده است. دو نوع مولتی ویبراتور وجود دارد.

نوع اول مولتی ویبراتورهای خود نوسانی هستند که حالت ثابتی ندارند. دو نوع وجود دارد: متقارن - ترانزیستورهای آن یکسان هستند و پارامترهای عناصر متقارن نیز یکسان هستند. در نتیجه دو قسمت دوره نوسان با یکدیگر برابر و چرخه وظیفه برابر با دو می شود. اگر پارامترهای عناصر برابر نباشند، این در حال حاضر یک مولتی ویبراتور نامتقارن خواهد بود.

نوع دوم مولتی ویبراتورهای انتظار هستند که حالت تعادل پایداری دارند و اغلب به عنوان تک ویبراتور شناخته می شوند. استفاده از مولتی ویبراتور در دستگاه های مختلف رادیویی آماتور بسیار رایج است.

شرح عملکرد مولتی ویبراتور روی ترانزیستورها

ما اصل عملکرد را با استفاده از مثال طرح زیر تجزیه و تحلیل خواهیم کرد.

به راحتی می توان فهمید که عملاً نمودار مدار یک فلیپ فلاپ متقارن را کپی می کند. تنها تفاوت این است که اتصالات بین واحدهای سوئیچینگ، هم مستقیم و هم معکوس، با جریان متناوب انجام می شود و نه با جریان مستقیم. این به طور اساسی ویژگی های دستگاه را تغییر می دهد ، زیرا در مقایسه با یک ماشه متقارن ، مدار مولتی ویبراتور حالت های تعادل پایداری ندارد که می تواند برای مدت طولانی در آن باشد.

در عوض، دو حالت تعادل شبه پایدار وجود دارد که به دلیل آن دستگاه برای مدت زمان کاملاً مشخصی در هر یک از آنها قرار دارد. هر دوره زمانی توسط فرآیندهای گذرا در مدار تعیین می شود. عملکرد دستگاه شامل تغییر مداوم این حالات است که با ظاهر شدن یک ولتاژ در خروجی همراه است که بسیار یادآور شکل مستطیلی است.

در اصل، یک مولتی ویبراتور متقارن یک تقویت کننده دو مرحله ای است و مدار به گونه ای ساخته شده است که خروجی مرحله اول به ورودی مرحله دوم متصل می شود. در نتیجه، پس از اعمال برق به مدار، لزوماً معلوم می شود که یکی از آنها باز و دیگری در حالت بسته است.

بیایید فرض کنیم که ترانزیستور VT1 باز است و در حالت اشباع با جریان عبوری از مقاومت R3 است. ترانزیستور VT2 همانطور که در بالا ذکر شد بسته است. اکنون در مدار فرآیندهای مرتبط با شارژ مجدد خازن های C1 و C2 وجود دارد. در ابتدا خازن C2 به طور مطلق تخلیه می شود و پس از اشباع VT1 به تدریج از طریق مقاومت R4 شارژ می شود.

از آنجایی که خازن C2 اتصال جمع کننده-امیتر ترانزیستور VT2 را از طریق اتصال امیتر ترانزیستور VT1 عبور می دهد، نرخ شارژ آن میزان تغییر ولتاژ در کلکتور VT2 را تعیین می کند. پس از شارژ شدن C2، ترانزیستور VT2 بسته می شود. مدت زمان این فرآیند (زمان افزایش ولتاژ کلکتور) را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

t1a = 2.3 * R1 * C1

همچنین در عملکرد مدار، فرآیند دوم، همراه با تخلیه خازن C1 که قبلا شارژ شده است، رخ می دهد. تخلیه آن از طریق ترانزیستور VT1، مقاومت R2 و منبع تغذیه انجام می شود. هنگامی که خازن در پایه VT1 تخلیه می شود، یک پتانسیل مثبت ظاهر می شود و شروع به باز شدن می کند. این فرآیند پس از تخلیه کامل C1 به پایان می رسد. مدت زمان این فرآیند (تکانه) برابر است با:

t2a = 0.7 * R2 * C1

پس از زمان t2a، ترانزیستور VT1 بسته می شود و ترانزیستور VT2 در حالت اشباع قرار می گیرد. پس از آن، روند طبق یک طرح مشابه تکرار می شود و مدت زمان فواصل فرآیندهای زیر نیز با استفاده از فرمول ها قابل محاسبه است:

t1b = 2.3 * R4 * C2 و t2b = 0.7 * R3 * C2

برای تعیین فرکانس نوسان یک مولتی ویبراتور، عبارت زیر درست است:

f = 1/(t2a+t2b)

اسیلوسکوپ USB قابل حمل 2 کاناله 40 مگاهرتز ....