Электрификация

Справочник домашнего мастера

Как сделать мультивибратор

Содержание

Симметричный мультивибратор, расчёт и схема мультивибратора

В данной статье расскажем про мультивибратор, как он работает, способы подключения нагрузки на мультивибратор и расчёт транзисторного симметричного мультивибратора.

Мультивибратор — это простой генератор прямоугольных импульсов, который работает в режиме автогенератора. Для его работы необходимо лишь питание от батареи, или другого источника питания. Рассмотрим самый простой симметричный мультивибратор на транзисторах. Схема его представлена на рисунке. Мультивибратор может быть усложнён в зависимости от необходимых выполняемых функций, но все элементы, представленные на рисунке, являются обязательными, без них мультивибратор работать не будет.

Работа симметричного мультивибратора основана на зарядно-разрядных процессах конденсаторов, образующих совместно с резисторами RC-цепочки.

О том, как работают RC-цепочки, я писал ранее в своей статье Конденсатор, которую вы можете почитать на моём сайте. На просторах интернета если и находишь материал о симметричном мультивибраторе, то он излагается кратко, и не доходчиво. Это обстоятельство не позволяет начинающим радиолюбителям что-либо понять, а только помогает опытным электронщикам что-либо вспомнить. По просьбе одного из посетителей моего сайта я решил исключить этот пробел.

Как работает мультивибратор?

В начальный момент подачи питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, поэтому их сопротивление току мало. Малое сопротивление конденсаторов приводит к тому, что происходит «быстрое» открывание транзисторов, вызванное протеканием тока:

— VT2 по пути (показано красным цветом): «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление разряженного С1 > базово-эмиттерный переход VT2 > — источника питания»;

— VT1 по пути (показано синим цветом): «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление разряженного С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания».

Это является «неустановившимся» режимом работы мультивибратора. Длится он в течение очень малого времени, определяемого лишь быстродействием транзисторов. А двух абсолютно одинаковых по параметрам транзисторов , не существует. Какой транзистор откроется быстрее, тот и останется открытым — «победителем». Предположим, что на нашей схеме это оказался VT2. Тогда, через малое сопротивление разряженного конденсатора С2 и малое сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода VT2, база транзистора VT1 окажется замкнута на эмиттер VT1. В результате транзистор VT1 будет вынужден закрыться — «стать побеждённым».

Поскольку транзистор VT1 закрыт, происходит «быстрый» заряд конденсатора С1 по пути: «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление разряженного С1 > базово-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Этот заряд происходит почти до напряжения источника питания.

Одновременно происходит заряд конденсатора С2 током обратной полярности по пути: «+ источника питания > резистор R3 > малое сопротивление разряженного С2 > коллекторно-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Длительность заряда определяется номиналами R3 и С2. Они и определяют время, при котором VT1 находится в закрытом состоянии.

Когда конденсатор С2 зарядится до напряжения приблизительно равным напряжению 0,7-1,0 вольт, его сопротивление увеличится и транзистор VT1 откроется напряжением приложенным по пути: «+ источника питания > резистор R3 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». При этом, напряжение заряженного конденсатора С1, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT1 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT2 обратной полярностью. В результате VT2 закроется, а ток, который ранее проходил через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT2 побежит по цепи: «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». По этой цепи произойдёт быстрый перезаряд конденсатора С2. С этого момента начинается «установившийся» режим автогенерации.

Работа симметричного мультивибратора в «установившемся» режиме генерации

Начинается первый полупериод работы (колебания) мультивибратора.

При открытом транзисторе VT1 и закрытом VT2, как я только что написал, происходит быстрый перезаряд конденсатора С2 (от напряжения 0,7…1,0 вольта одной полярности, до напряжения источника питания противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». Кроме того, происходит медленный перезаряд конденсатора С1 (от напряжения источника питания одной полярности, до напряжения 0,7…1,0 вольта противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R2 > правая обкладка С1 >левая обкладка С1 > коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT1 > — -источника питания».

Когда, в результате перезаряда С1, напряжение на базе VT2 достигнет значения +0,6 вольта относительно эмиттера VT2, транзистор откроется. Поэтому, напряжение заряженного конденсатора С2, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT2 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT1 обратной полярностью. VT1 закроется.

Начинается второй полупериод работы (колебания) мультивибратора.

При открытом транзисторе VT2 и закрытом VT1 происходит быстрый перезаряд конденсатора С1 (от напряжения 0,7…1,0 вольта одной полярности, до напряжения источника питания противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление С1 > базо-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Кроме того, происходит медленный перезаряд конденсатора С2 (от напряжения источника питания одной полярности, до напряжения 0,7…1,0 вольта противоположной полярности) по цепи: «правая обкладка С2 > коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT2 > — источника питания > + источника питания > резистор R3 > левая обкладка С2». Когда напряжение на базе VT1 достигнет значения +0,6 вольта относительно эмиттера VT1, транзистор откроется. Поэтому, напряжение заряженного конденсатора С1, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT1 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT2 обратной полярностью. VT2 закроется. На этом, второй полупериод колебания мультивибратора заканчивается, и снова начинается первый полупериод.

Процесс повторяется до момента отключения мультивибратора от источника питания.

Способы подключения нагрузки к симметричному мультивибратору

Прямоугольные импульсы снимаются с двух точек симметричного мультивибратора – коллекторов транзисторов. Когда на одном коллекторе присутствует «высокий» потенциал, то на другом коллекторе – «низкий» потенциал (он отсутствует), и наоборот – когда на одном выходе «низкий» потенциал, то на другом — «высокий». Это наглядно показано на временном графике, изображённом ниже.

Нагрузка мультивибратора должна подключаться параллельно одному из коллекторных резисторов, но ни в коем случае не параллельно транзисторному переходу коллектор-эмиттер. Нельзя шунтировать транзистор нагрузкой. Если это условие не выполнять, то как минимум — изменится длительность импульсов, а как максимум – мультивибратор не будет работать. На рисунке ниже показано, как подключить нагрузку правильно, а как не надо это делать.

Для того, чтобы нагрузка не влияла на сам мультивибратор, она должна иметь достаточное входное сопротивление. Для этого обычно применяют буферные транзисторные каскады.

На примере показано подключение низкоомной динамической головки к мультивибратору. Добавочный резистор повышает входное сопротивление буферного каскада, и тем самым исключает влияние буферного каскада на транзистор мультивибратора. Его значение должно не менее, чем в 10 раз превышать значение коллекторного резистора. Подключение двух транзисторов по схеме «составного транзистора» значительно усиливает выходной ток. При этом, правильным является подключение базово-эмиттерной цепи буферного каскада параллельно коллекторному резистору мультивибратора, а не параллельно коллекторно-эмиттерному переходу транзистора мультивибратора.

Для подключения к мультивибратору высокоомной динамической головки буферный каскад не нужен. Головка подключается вместо одного из коллекторных резисторов. Должно выполняться единственное условие – ток, идущий через динамическую головку не должен превышать максимальный ток коллектора транзистора.

Если вы хотите подключить к мультивибратору обычные светодиоды – сделать «мигалку», то для этого буферные каскады не требуются. Их можно подключить последовательно с коллекторными резисторами. Связано это с тем, что ток светодиода мал, и падение напряжения на нём во время работы не более одного вольта. Поэтому они не оказывают никакого влияния на работу мультивибратора. Правда это не относится к сверхярким светодиодам, у которых и рабочий ток выше, и падение напряжения может быть от 3,5 до 10 вольт. Но в этом случае есть выход – увеличить напряжение питания и использовать транзисторы с большой мощностью, обеспечивающей достаточный ток коллектора.

Обратите внимание, что оксидные (электролитические) конденсаторы подключаются плюсами к коллекторам транзисторов. Связано это с тем, что на базах биполярных транзисторов напряжение не поднимается выше 0,7 вольта относительно эмиттера, а в нашем случае эмиттеры – это минус питания. А вот на коллекторах транзисторов напряжение изменяется почти от нуля, до напряжения источника питания. Оксидные конденсаторы не способны выполнять свою функцию при их подключении обратной полярностью. Естественно, если вы будете применять транзисторы другой структуры (не N-P-N, a P-N-P структуры), то кроме изменения полярности источника питания, необходимо развернуть светодиоды катодами «вверх по схеме», а конденсаторы – плюсами к базам транзисторов.

Разберёмся теперь, какие параметры элементов мультивибратора задают выходные токи и частоту генерации мультивибратора?

На что влияют номиналы коллекторных резисторов? Я встречал в некоторых бездарных интернетовских статьях, что номиналы коллекторных резисторов незначительно, но влияют на частоту мультивибратора. Всё это полная чушь! При правильном расчёте мультивибратора, отклонение значений этих резисторов более чем в пять раз от расчётного, не изменит частоты мультивибратора. Главное, чтобы их сопротивление было меньше базовых резисторов, потому, что коллекторные резисторы обеспечивают быстрый заряд конденсаторов. Но зато, номиналы коллекторных резисторов являются главными для расчёта потребляемой мощности от источника питания, значение которой не должно превышать мощность транзисторов. Если разобраться, то при правильном подключении они даже на выходную мощность мультивибратора прямого влияния не оказывают. А вот длительность между переключениями (частота мультивибратора) определяется «медленным» перезарядом конденсаторов. Время перезаряда определяется номиналами RC цепочек – базовых резисторов и конденсаторов (R2C1 и R3C2).

Мультивибратор, хоть и называется симметричным, это относится только к схемотехнике его построения, а вырабатывать он может как симметричные, так и не симметричные по длительности выходные импульсы. Длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT1 определяется номиналами R3 и C2, а длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT2 определяется номиналами R2 и C1.

Длительность перезаряда конденсаторов определяется простой формулой, где Тау – длительность импульса в секундах, R – сопротивление резистора в Омах, С – ёмкость конденсатора в Фарадах:

Таким образом, если вы уже не забыли написанное в этой статье на пару абзацев ранее:

При равенстве R2=R3 и С1=С2, на выходах мультивибратора будет «меандр» — прямоугольные импульсы с длительностью равной паузам между импульсами, который вы видите на рисунке.

Полный период колебания мультивибратора – T равен сумме длительностей импульса и паузы:

Частота колебаний F (Гц) связана с периодом Т (сек) через соотношение:

Как правило, в интернете если и есть какие либо расчёты радиоцепей, то они скудные. Поэтому произведём расчёт элементов симметричного мультивибратора на примере.

Как и любые транзисторные каскады, расчёт необходимо вести с конца — выхода. А на выходе у нас стоит буферный каскад, потом стоят коллекторные резисторы. Коллекторные резисторы R1 и R4 выполняют функцию нагрузки транзисторов. На частоту генерации коллекторные резисторы никакого влияния не оказывают. Они рассчитываются исходя из параметров выбранных транзисторов. Таким образом, сначала рассчитываем коллекторные резисторы, потом базовые резисторы, потом конденсаторы, а затем и буферный каскад.

Порядок и пример расчёта транзисторного симметричного мультивибратора

Исходные данные:

Питающее напряжение Uи.п. = 12 В.

Необходимая частота мультивибратора F = 0,2 Гц (Т = 5 секунд), причём длительность импульса равна 1 (одной) секунде.

В качестве нагрузки используется автомобильная лампочка накаливания на 12 вольт, 15 ватт.

Как вы догадались, мы будем рассчитывать «мигалку», которая будет мигать один раз за пять секунд, а длительность свечения – 1 секунда.

Выбираем транзисторы для мультивибратора. Например, у нас имеются самые распространенные в Советские времена транзисторы КТ315Г.

Для них: Pmax=150 мВт; Imax=150 мА; h21>50.

Транзисторы для буферного каскада выбирают исходя из тока нагрузки.

Для того, чтобы не изображать схему дважды, я уже подписал номиналы элементов на схеме. Их расчёт приводится далее в Решении.

Решение:

1. Прежде всего, необходимо понимать, что работа транзистора при больших токах в ключевом режиме наиболее безопасна для самого транзистора, чем работа в усилительном режиме. Поэтому расчёт мощности для переходного состояния в моменты прохождения переменного сигнала, через рабочую точку «В» статического режима транзистора — перехода из открытого состояния в закрытое и обратно проводить нет необходимости. Для импульсных схем, построенных на биполярных транзисторах, обычно рассчитывают мощность для транзисторов, находящихся в открытом состоянии.

Сначала определим максимальную рассеиваемую мощность транзисторов, которая должна составлять значение, на 20 процентов меньше (коэффициент 0,8) максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике. Но для чего нам загонять мультивибратор в жёсткие рамки больших токов? Да и от повышенной мощности потребление энергии от источника питания будет большим, а пользы мало. Поэтому определив максимальную мощность рассеивания транзисторов, уменьшим её в 3 раза. Дальнейшее снижение рассеиваемой мощности нежелательно потому, что работа мультивибратора на биполярных транзисторах в режиме слабых токов – явление «не устойчивое». Если источник питания используется не только для мультивибратора, либо он не совсем стабильный, будет «плавать» и частота мультивибратора.

Определяем максимальную рассеиваемую мощность:Pрас.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150мВт = 120мВт

Определяем номинальную рассеиваевую мощность: Pрас.ном. = 120 / 3 = 40мВт

2. Определим ток коллектора в открытом состоянии: Iк0 = Pрас.ном. / Uи.п. = 40мВт / 12В = 3,3мА

Примем его за максимальный ток коллектора.

3. Найдём значение сопротивления и мощности коллекторной нагрузки: Rк.общ=Uи.п./Iк0 = 12В/3,3мА= 3,6 кОм

Выбираем в существующем номинальном ряде резисторы максимально близкие к 3,6 кОм. В номинальном ряде резисторов имеется номинал 3,6 кОм, поэтому предварительно считаем значение коллекторных резисторов R1 и R4 мультивибратора: Rк = R1 = R4 = 3,6 кОм.

Мощность коллекторных резисторов R1 и R4 равна номинальной рассеиваемой мощности транзисторов Pрас.ном. = 40 мВт. Используем резисторы мощностью, превышающей указанную Pрас.ном. — типа МЛТ-0,125.

4. Перейдём к расчёту базовых резисторов R2 и R3. Их номинал находят исходя из коэффициента усиления транзисторов h21. При этом, для надёжной работы мультивибратора значение сопротивления должно быть в пределах: в 5 раз больше сопротивления коллекторных резисторов, и меньше произведения Rк * h21.В нашем случае Rmin = 3,6 * 5 = 18 кОм, а Rmax = 3,6 * 50 = 180 кОм

Таким образом, значения сопротивлений Rб (R2 и R3) могут находиться в пределах 18…180 кОм. Предварительно выбираем среднее значение = 100 кОм. Но оно не окончательно, так как нам необходимо обеспечить требуемую частоту мультивибратора, а как я писал ранее, частота мультивибратора напрямую зависит от базовых резисторов R2 и R3, а также от ёмкости конденсаторов.

5. Вычислим ёмкости конденсаторов С1 и С2 и при необходимости пересчитаем значения R2 и R3.

Значения ёмкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R2 определяют длительность выходного импульса на коллекторе VT2. Именно во время действия этого импульса наша лампочка должна загораться. А в условии было задана длительность импульса 1 секунда.

Преобразовав формулу длительности перезаряда, мы определим ёмкость конденсатора: С1 = 1сек / 100кОм = 10 мкФ

Конденсатор, ёмкостью 10 мкФ имеется в номинальном ряде, поэтому он нас устраивает.

Значения ёмкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R3 определяют длительность выходного импульса на коллекторе VT1. Именно во время действия этого импульса на коллекторе VT2 действует «пауза» и наша лампочка не должна светиться. А в условии был задан полный период 5 секунд с длительностью импульса 1 секунда. Следовательно, длительность паузы равна 5сек – 1сек = 4 секунды.

Преобразовав формулу длительности перезаряда, мы определим ёмкость конденсатора: С2 = 4сек / 100кОм = 40 мкФ

Конденсатор, ёмкостью 40 мкФ отсутствует в номинальном ряде, поэтому он нас не устраивает, и мы возьмём максимально близкий к нему конденсатор ёмкостью 47 мкФ. Но как вы понимаете, изменится и время «паузы». Чтобы этого не произошло, мы пересчитаем сопротивление резистора R3 исходя из длительности паузы и ёмкости конденсатора С2: R3 = 4сек / 47 мкФ = 85 кОм

По номинальному ряду, ближайшее значение сопротивления резистора равно 82 кОм.

Итак, мы получили номиналы элементов мультивибратора:

R1 = 3,6 кОм, R2 = 100 кОм, R3 = 82 кОм, R4 = 3,6 кОм, С1 = 10 мкФ, С2 = 47 мкФ.

6. Рассчитаем номинал резистора R5 буферного каскада.

Сопротивление добавочного ограничительного резистора R5 для исключения влияния на мультивибратор выбирается не менее чем в 2 раза больше сопротивления коллекторного резистора R4 (а в некоторых случаях и более). Его сопротивление вместе с сопротивлением эмиттерно-базовых переходов VT3 и VT4 в этом случае не будет влиять на параметры мультивибратора.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 кОм

По номинальному ряду ближайший резистор равен 7,5 кОм.

При номинале резистора R5 = 7,5 кОм, ток управления буферным каскадом будет равен:

Iупр. = (Uи.п. – Uбэ) / R5 = (12в – 1,2в) / 7,5кОм = 1,44 мА

Кроме того, как я писал ранее, номинал коллекторной нагрузки транзисторов мультивибратора не влияет на его частоту, поэтому если у вас нет такого резистора, то вы можете его заменить на другой «близкий» номинал (5 … 9 кОм). Лучше, если это будет в сторону уменьшения, чтобы не было падения управляющего тока на буферном каскаде. Но учтите, что добавочный резистор является дополнительной нагрузкой транзистора VT2 мультивибратора, поэтому ток, идущий через этот резистор, складывается с током коллекторного резистора R4 и является нагрузочным для транзистора VT2: Iобщ = Iк + Iупр. = 3,3мА + 1,44мА = 4,74мА

Общая нагрузка на коллектор транзистора VT2 в пределах нормы. В случае её превышения максимального тока коллектора указанного по справочнику и умноженное на коэффициент 0,8 , увеличьте сопротивление R4 до достаточного снижения тока нагрузки, либо используйте более мощный транзистор.

7. Нам необходимо обеспечить ток на лампочке Iн = Рн / Uи.п. = 15Вт / 12В = 1,25 А

Но ток управления буферным каскадом равен 1,44мА. Ток мультивибратора необходимо увеличить на значение, равное отношению:

Iн / Iупр. = 1,25А / 0,00144А = 870 раз.

Как это сделать? Для значительного усиления выходного тока используют транзисторные каскады, построенные по схеме «составного транзистора». Первый транзистор обычно маломощный (мы будем использовать КТ361Г), он имеет наибольший коэфициент усиления, а второй должен обеспечивать достаточный ток нагрузки (возьмём не менее распространённый КТ814Б). Тогда их коэффициенты передачи h21 умножаются. Так, у транзистора КТ361Г h21>50, а у транзистора КТ814Б h21=40. А общий коэффициент передачи этих транзисторов, включённых по схеме «составного транзистора»: h21 = 50 * 40 = 2000. Эта цифра больше, чем 870, поэтому этих транзисторов вполне достаточно для управления лампочкой.

Ну вот, собственно и всё!

Мультивибратор

Симметричный мультивибратор

Если разобраться, вся электроника состоит из большого числа отдельных кирпичиков. Это транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы. А уже из этих кирпичиков можно сложить всё, что угодно.

От безобидной детской игрушки издающей, например, звук «мяу», до системы наведения баллистической ракеты с разделяющейся головной частью на восемь мегатонных зарядов.

Одной из очень известных и часто применяющихся в электронике схем, является симметричный мультивибратор, который представляет собой электронное устройство вырабатывающее (генерирующее) колебания по форме, приближающиеся к прямоугольной.

Мультивибратор собирается на двух транзисторах или логических схемах с дополнительными элементами. По сути это двухкаскадный усилитель с цепью положительной обратной связи (ПОС). Это значит, что выход второго каскада соединён через конденсатор со входом первого каскада. В результате усилитель за счёт положительной обратной связи превращается в генератор.

Для того чтобы мультивибратор начал генерировать импульсы достаточно подключить напряжение питания. Мультивибраторы могут быть симметричными и несимметричными.

На рисунке представлена схема симметричного мультивибратора.

В симметричном мультивибраторе номиналы элементов каждого из двух плеч абсолютно одинаковы: R1=R4, R2=R3, C1=C2. Если посмотреть на осциллограмму выходного сигнала симметричного мультивибратора, то легко заметить, что прямоугольные импульсы и паузы между ними одинаковы по времени. t импульса (tи) = t паузы (tп). Резисторы в коллекторных цепях транзисторов не влияют на параметры импульсов, и их номинал подбирается в зависимости от типа применяемого транзистора.

Частота следования импульсов такого мультивибратора легко высчитывается по несложной формуле:

Сам по себе такой мультивибратор неинтересен, так как он выдаёт один немодулированный «писк», но если элементами подобрать частоту 440 Гц, а это нота Ля первой октавы, то мы получим миниатюрный камертон, с помощью которого можно, например, настроить гитару в походе. Единственно, что нужно сделать, это добавить каскад усилителя на одном транзисторе и миниатюрный динамик.

Основными характеристиками импульсного сигнала принято считать следующие параметры:

  • Частота. Единица измерения (Гц) Герц. 1 Гц – одно колебание в секунду. Частоты, воспринимаемые человеческим ухом, находятся в диапазоне 20 Гц – 20 кГц.

  • Длительность импульса. Измеряется в долях секунды: мили, микро, нано, пико и так далее.

  • Амплитуда. В рассматриваемом мультивибраторе регулировка амплитуды не предусмотрена. В профессиональных приборах используется и ступенчатая и плавная регулировка амплитуды.

  • Скважность. Отношение периода (Т) к длительности импульса (t). Если длина импульса равна 0,5 периода, то скважность равна двум.

Исходя из вышеприведенной формулы, легко рассчитать мультивибратор практически на любую частоту за исключением высоких и сверхвысоких частот. Там действуют несколько другие физические принципы.

Для того чтобы мультивибратор выдавал несколько дискретных частот достаточно поставить двухсекционный переключатель и пять шесть конденсаторов разной ёмкости, естественно одинаковые в каждом плече и с помощью переключателя выбирать необходимую частоту. Резисторы R2, R3 так же влияют на частоту и скважность и их можно сделать переменными. Вот ещё одна схема мультивибратора с подстройкой частоты переключения.

Уменьшение сопротивления резисторов R2 и R4 меньше определённой величины зависящей от типа применяемых транзисторов может вызвать срыв генерации и мультивибратор работать не будет, поэтому последовательно с резисторами R2 и R4 можно подключить переменный резистор R3, которым можно подобрат частоту переключений мультивибратора.

Практическое применение симметричного мультивибратора очень обширно. Импульсная вычислительная техника, радиоизмерительная аппаратура при производстве бытовой техники. Очень много уникальной медицинской техники построено на схемах, в основе которых лежит тот самый мультивибратор.

Благодаря исключительной простоте и невысокой стоимости мультивибратор нашёл широкое применение в детских игрушках. Вот пример обычной мигалки на светодиодах.

При указанных на схеме величинах электролитических конденсаторов С1, С2 и резисторов R2, R3 частота импульсов будет 2,5 Гц, а значит, светодиоды будут вспыхивать примерно два раза в секунду. Можно использовать схему, предложенную выше и включить переменный резистор совместно с резисторами R2, R3. Благодаря этому можно будет посмотреть, как будет изменяться частота вспышек светодиодов при изменении сопротивления переменного резистора. Можно поставить конденсаторы разных номиналов и наблюдать за результатом.

Будучи ещё школьником, я собирал на мультивибраторе переключатель ёлочных гирлянд. Всё получилось, но вот когда подключил гирлянды, то мой приборчик стал переключать их с очень высокой частотой. Из-за этого в соседней комнате телевизор стал показывать с дикими помехами, а электромагнитное реле в схеме трещало, как из пулемёта. Было и радостно (работает же!) и немного страшновато. Родители переполошились ненашутку.

Такая досадная промашка со слишком частым переключением не давала мне покоя. И схему проверял, и конденсаторы по номиналу были те, что надо. Не учёл я лишь одного.

Электролитические конденсаторы были очень старые и высохли. Ёмкость их была небольшая и совсем не соответствовала той, что была указана на их корпусе. Из-за низкой ёмкости мультивибратор и работал на более высокой частоте и слишком часто переключал гирлянды.

Приборов, которыми можно было бы измерить ёмкость конденсаторов в то время у меня не было. Да и тестером пользовался стрелочным, а не современным цифровым мультиметром.

Поэтому, если ваш мультивибратор выдаёт завышенную частоту, то первым делом проверяйте электролитические конденсаторы. Благо, сейчас можно за небольшие деньги купить универсальный тестер радиокомпонентов, которым можно измерить ёмкость конденсатора.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

  • Составной транзистор.

  • Как проверить транзистор мультиметром?

SMD практикум № 1. 12 простых схем с несимметричным мультивибратором. Аналог микросхемы LM3909 из дискретных элементов

Совершенство достигнуто не тогда, когда нечего добавить,
а тогда, когда нечего убрать.
Антуан де Сент–Экзюпери

Многие радиолюбители, конечно же, сталкивались с технологией поверхностного монтажа печатных плат SMT (Surface mount technology), встречали элементы SMD (Surface mount device), монтируемые на поверхность и слышали о преимуществах поверхностного монтажа, который по праву называют четвертой революцией в электронной технике после изобретения лампы, транзистора и интегральной схемы.
Некоторые считают поверхностный монтаж трудно реализуемым в домашних условиях в силу малых размеров SMD элементов и… отсутствия отверстий под выводы деталей.
Отчасти так оно и есть, но при внимательном рассмотрении выясняется, что малые размеры элементов требуют просто аккуратности при монтаже, конечно при условии, что разговор идет о простых SMD компонентах, не требующих для установки специального оборудования. Отсутствие опорных точек, коими являются отверстия под выводы деталей, лишь создают иллюзию трудности выполнения рисунка печатной платы.
Нужна практика в создании простых конструкций на SMD элементах, чтобы приобрести навыки, уверенность в своих силах, убедиться в перспективности поверхностного монтажа для себя лично. Ведь процесс изготовления печатной платы упрощается (не нужно сверлить отверстия, формовать выводы деталей), а получаемый выигрыш в плотности монтажа заметен невооруженным глазом.
Основой наших конструкций является схема несимметричного мультивибратора на транзисторах различной структуры.
Соберем «мигалку» на светодиоде, которая будет служить талисманом, а также создадим задел для будущих конструкций, изготовив прототип популярной у радиолюбителей, но не совсем доступной микросхемы LM3909.

Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры

(рис. 1) является настоящим «бестселлером» в радиолюбительской литературе .

Рис. 1. Схема несимметричного мультивибратора
Подключая в схему те или иные внешние цепи, можно собрать не один десяток конструкций. Например, звуковой пробник, генератор для изучения азбуки Морзе, прибор для отпугивания москитов, основа одноголосого музыкального инструмента. А применение внешних датчиков или устройств управления в цепи базы транзистора VT1 позволяет получить сторожевое устройство, индикатор влажности, освещённости, температуры и многие другие конструкции.

Генератор световых импульсов или просто мигалка на светодиоде

Генератор световых импульсов («мигалка») на транзисторах разной структуры (рис. 2) отличается простотой, низким напряжением питания и малым потреблением тока (менее 120 мкА). Устройство выполнено по схеме несимметричного мультивибратора и работает следующим образом.

Рис. 2. Генератор световых импульсов на транзисторах
При включении источника питания GB1 конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи R1-C1-R2, а конденсатор C2 по цепи R3-C2-R2.
Поскольку постоянная времени второй цепи много меньше первой, сначала зарядится до напряжения источника питания конденсатор С2. По мере заряда конденсатора С1 транзистор VT1 начинает открываться и открывает транзистор VT2.
Далее процесс происходит лавинообразно. Сопротивление участка коллектор – эмиттер транзистора VT2 становится очень малым и напряжение питания батареи GB1 оказывается приложенным к резистору R2.
Благодаря элементам R3, C2, называемым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения источника питания конденсатор С2 оказывается подключённым последовательно с гальваническим элементов GB1 и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается.
В процессе разряда конденсатора С2 светодиод HL1 некоторое время светится, поскольку к нему приложено напряжение выше порогового (1,6…2,0 В).
В это же время конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию транзистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происходит лавинообразно, до надёжного закрытия обеих транзисторов.
Далее конденсаторы С1 и С2 опять начинают заряжаться, и работа устройства повторяется, как было описано выше.
Обратите внимание на интересное свойство несимметричного мультивибратора: при работе оба транзистора либо открыты, либо заперты. Ток потребления закрытых транзисторов весьма мал, что позволяет создавать экономичные приборы.
Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, ёмкости конденсатора C1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях элементов она составляет около 1,3 Гц.
Внешний вид собранной «мигалки» представлен на рис. 3. Здесь SMD элементы сочетаются с традиционными выводными деталями. Такой метод монтажа применяется и в промышленности.

Рис. 3. Генератор световых импульсов, собранный по схеме рис. 2

Низковольтная LED мигалка на транзисторах разной структуры

Схема ещё одной низковольтной «мигалки», которую мы соберём, показана на рис. 4 . В ней использованы два транзистора различной структуры со статическим коэффициентом передачи тока не менее 200.

Рис. 4. Принципиальная схема низковольтной «мигалки» из
Устройство работает следующим образом. При включении конденсатор С2 заряжается через резисторы R4 и R5 до напряжения питания батареи GB1. Когда этот процесс заканчивается, база транзистора VT1 оказывается подключенной к положительному выводу источника питания через резисторы R2, R4.
Ток заряда конденсатора С1 открывает транзисторы VT1 и VT2, причем последний при этом подключает заряженный конденсатор С2 последовательно с элементом GB1. В процессе разряда конденсатора С2 светодиод HL1 некоторое время светится, поскольку к нему приложено напряжение выше порогового.
После полного разряда конденсатора С2 транзисторы закрываются и процесс повторяется.
При указанных на схеме номиналах элементов частота вспышек светодиода около 1,5 Гц. Устройство сохраняет работоспособность при разряде элемента питания до 1…1,2 В.

Детали «мигалки»,

показанной на рис. 4. В устройстве используются не только двухвыводные SMD элементы: резисторы типоразмера 1206, танталовые конденсаторы А, светоизлучающий диод GNL-1210URC-3, но и трехвыводные – транзисторы общего применения в корпусах SOT-23. Транзисторы ВC847/BC857 заменимы на ВC846/BC856, ВC848/BC858, ВC849/BC859 или на ВC850/BC860.
Минусовой вывод конденсаторов отмечен контрастной полоской, а катод излучающего диода HL1 – угловой меткой.
Список деталей

Практика SMD монтажа: изготовим сувенир-талисман

Приступим к освоению поверхностного монтажа с использованием SMD компонентов.
Соберём «мигалку» для использования в качестве сувенира – талисмана.
Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов приведены на рис. 5. Никаких отверстий в плате не предусмотрено, а выключатель питания отсутствует. Можно отключать питание устройства, помещая небольшую полоску бумаги между выводом батареи GB1 и прижимной клеммой.

Рис. 5. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов
Малые размеры SMD компонентов требуют особой внимательности и аккуратности в монтаже. Не обойтись без паяльника с электронной регулировкой температуры, ведь перегрев элементов совершенно недопустим, так как вызовет нарушение контакта с выводами детали.
Освоение монтажа на поверхность должно стать стимулом для приобретения хотя бы простейшей паяльной станции и специального пинцета (рис. 6, 7).
Рис. 6. Одна из простых паяльных станций Hakko 937
Паяльная станция Hakko 937 относится к разряду простых паяльных станций и прекрасно подойдёт для начинающих радиолюбителей и бытовых паяльных работ, как отличная замена обычному паяльнику. Эта паяльная станция имеет малые габариты 230×170*120 мм.
В комплект поставки входит удобная подставка для паяльника с ванночкой для очистной губки паяльного жала.
Данная паяльная станция, несмотря на свои малые габариты, имеет мощность 60 Вт. На передней панели находится цифровые индикаторы и органы управления. Поддерживается установка рабочей температуры жала от 200°до 480°C.
Паяльная станция оснащена съёмным эргономичным паяльником со сменными жалами. Паяльник разогревается до нужной температуры за считанные секунды.
Рис. 7. Высококачественный пинцет из нержавеющей стали
Точный пинцет стоматологический прямой — незаменимая вещь в работе со всякой мелочью, особенно с SMD. В качестве материала для изготовления инструментов используются высококачественные «пищевые» марки нержавеющей стали.
Перед тем, как приступить к монтажу, почитайте полезные статьи на Датагоре, содержащиеся в них советы позволят не допустить грубых ошибок и быстрее освоить азы пайки .
Для удобства пайки выбираем следующую последовательность установки элементов на печатной плате: VT1 –> VT2 –> C1 –> R3 –> R1 –> R2 –> C2 –> R5 –> R4 –> HL1 –> прижимная клемма батареи GB1.
При правильном монтаже и исправных элементах «мигалка» сразу начинает работать, и будет более года радовать своего владельца до очередной замены элемента питания.

Интегральная микросхема LM3909

Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры, показанный на рис. 2, послужил прототипом монолитной интегральной микросхемы (ИМС) LM3909 фирмы National Semiconductor, разработанной специально для питания от гальванических элементов напряжением 1,5 В . Устройства на её основе обладают высокой экономичностью и обеспечивают большой срок работы без замены элементов питания.
Упрощённая принципиальная схема LM3909 представлена на рис. 8. Используется всего два навесных элемента: светодиод HL1 и конденсатор C1, определяющий частоту генерируемых импульсов и одновременно участвующий в работе схемы «вольтодобавки“. Это позволяет работать со светодиодами, имеющими прямое падение напряжения 1,6…2,0 В при напряжении питания 1,5 В и менее.

Рис. 8. Структурная схема – типовая схема включения ИМС LM3909. Ток потребления 0,32 мА
Максимальное напряжение питания микросхемы не должно превышать 6 В. Для защиты микросхемы при работе на пороге максимальных питающих напряжений служит стабилитрон VD1.
Устройства на микросхеме LM3909 могут найти применение в игрушках, рекламных изделиях, индикаторах предупреждения и т.п. Использование ИМС LM3909 рассмотрено в целом ряде радиолюбительской литературы .

Соберём микросхему LM3909 на дискрете

Сдерживающим фактором популярности у любителей служат недостаточная распространённость микросхемы LM3909 и её неадекватная цена.
Несложно изготовить прототип микросхемы, что предлагает ряд авторов . При этом они приводят весьма близкие схемы, практически копирующие схему из даташита фирмы–изготовителя.
На рис. 9 показана схема прототипа микросхемы LM3909 на электронных компонентах для поверхностного монтажа .
Следует помнить, что диапазон питающих напряжений схемы 1,5…6 В, а стабилитрон VD1 (рис. 8) в коллекторной цепи транзистора VT1 отсутствует.
При увеличении сопротивления резистора R1 длительность вспышек светодиода HL1 увеличивается, но уменьшается их яркость. Частоту вспышек определяют ёмкость конденсатора С1 и сумма сопротивлений резисторов R2 и R3.

Рис. 9. Прототип ИМС LM3909 на SMD компонентах
Разница в цене самой микросхемы и цене комплектующих элементов, используемых для изготовления её эквивалента, составила более 8 раз!

Детали и печатная плата прототипа микросхемы LM3909

В схеме применены резисторы типоразмера 0805, транзисторы в корпусе SOT-23.
Детали
Размеры печатной платы прототипа ИМС LM3909 выбраны не самые маленькие (27,5×20 мм), что позволило не мельчить с расположением элементов (рис. 10) и сделать доступной сборку начинающим радиолюбителям.
Рис. 10. Расположение элементов и токопроводящих дорожек на печатной плате
Монтаж поверхностных компонентов на печатной плате осуществляется в следующей последовательности: R7 –> R9 –> R8 –> VT2 –> VT3 –> VT4 –> VT1 –> R1 –> R4 –> R6 –> R5 –> R3 –> R2.
Фотография смонтированной печатной платы показана во вводной части статьи.

Калейдоскоп полезных схем на несимметричном мультивибраторе

поможет радиолюбителям собрать целый ряд конструкций .

Питание светодиода от 1,5 В

На рис. 11 изображена схема светодиодного фонаря, питаемого от одного элемента напряжением 1,5 В. В ней могут использоваться сверхъяркие светодиоды с прямым напряжением 1,6…2,0 В. За счёт схемы «вольтодобавки» светодиоды получают требуемое для вспышки напряжение.
Элементы генератора подобраны таким образом, что частота следования вспышек составляет около 2 кГц, поэтому они воспринимаются глазом как непрерывное свечение фонаря. Потребляемый устройством ток около 4 мА.
Рис. 11. Фонарь на светодиоде
Хотя микросхема LM3909 предназначена для управления светодиодными индикаторами прерывистого свечения типа «маяк», она может управлять и обычными лампами накаливания, применяемыми в карманных фонарях.

Мигающий фонарь с лампой накаливания

Рис. 12. Мигающий фонарь с лампой накаливания
Мигающий фонарь, показанный на рис. 12, обеспечивает частоту вспышек 1,5 Гц.

Мигающий фонарь с лампой накаливания и светодиодом

Рис. 13. Мигающий фонарь с лампой накаливания и светодиодом
Фонарь, показанный на рис. 13, размещается в корпусе обычного фонарика с двумя батарейками. Вспышки лампы накаливания дублируются светодиодом HL2.
Переключатель SA1 – штатный, установленный в корпусе устройства, а переключателем SA2 частота вспышек может быть увеличена.

Универсальный фонарь

Рис. 14. Универсальный фонарь
Схема фонаря, приведённая на рис. 14, обеспечивает работу в двух режимах – обычного фонарика (включается переключателем SA1) и аварийного маяка – мигалки. Этот режим работы устройства наблюдается при включении переключателем SA2, а SA1 должен находиться в положении ВЫКЛ.
Частота вспышек фонаря выбрана около 1,5 Гц.

Параллельное включение сверхъярких светодиодов

Рис. 15. Параллельное включение сверхярких светодиодов
Схема, приведённая на рис. 15, управляет четырьмя параллельно соединёнными светодиодами. Последовательно с каждым светодиодом включён токоограничивающий резистор (R2 – R5).
Четыре светодиода требуют повышенной запасённой энергии для вспышки, поэтому ёмкость конденсатора, подключённого к выходу схемы «вольтодобавки» (вывод 2 микросхемы) должна быть соответственно увеличена по сравнению с типовой схемой. Чтобы сохранить частоту вспышек прежней (1,3 Гц), введён резистор R6.
Устройство потребляет от источника питания ток 2 мА.

Звуковой пробник

Рис. 16. Звуковой пробник
Микросхема LM3909 поможет радиолюбителям оснастить свою лабораторию простейшими измерительными приборами и пробниками. На рис. 16 – 18 показаны некоторые из возможных устройств.
С помощью звукового пробника (рис. 16) удаётся «прозвонить» монтаж, проверить лампы накаливания, трансформаторы и катушки индуктивности. При этом изменение сопротивления измеряемой цепи на несколько Ом чётко определяется на слух по изменению частоты излучения головки BF1.

Светодиодный «вольтметр»

Рис. 17. Светодиодный «вольтметр»
Схема, изображённая на рис. 17, может применяться в устройствах предупреждения о появлении высокого напряжения. Другое применение устройства – светодиодный «вольтметр» постоянного тока. В таблице, размещенной под схемой, номиналы элементов рассчитаны таким образом, чтобы при входном напряжении 6 В частота вспышек светодиода HL1 была 2 Гц; 15 В – 2 Гц и 100 В – 1,7 Гц. Обратите внимание, что устройство не требует источника питания.

Генератор меандра

Рис. 18. Генератор меандра
Прибор, показанный на рис. 18 – генератор прямоугольных импульсов, имеющих частоту следования 1 кГц и амплитуду более 1 В на нагрузке 10 кОм. Такой пробник применяется для проверки самой разнообразной аппаратуры.

Светодиодный генератор 0…20 Гц

Рис. 19. Светодиодный генератор 0…20 Гц
Генератор с регулируемой частотой вспышек (от 0 до 20 Гц) показан на рис. 19. Устройство найдёт применение в игрушках, схемах индикации и т.п.

Генератор кода Морзе

Рис. 20. Генератор кода МорзеСхема генератора кода Морзе, использующая небольшое число внешних элементов и потребляющая от источника питания минимальный ток, показана на рис. 20.
Один генератор одновременно управляет динамиками ВА1 на одной и ВА2 на другой сторонах. Динамики ВА1 и ВА2 размещаются в небольших корпусах объёмом примерно один кубический дециметр и работают на частоте резонанса (в районе 400 Гц) для наиболее приятного тона с минимальным энергопотреблением.
Для каждого определённого типа динамика размеры корпуса и ёмкость конденсатора С1 выбираются экспериментально по наиболее стабильному резонансному току в пределах изменения напряжения элемента питания от 1 до 1,5 В.

Генератор частотой до 800 кГц

Рис. 21. Генератор частотой до 800 кГц
Высокочастотный генератор (на частоту 800 кГц или немного выше) использует катушку, намотанную на стандартном ферритовом сердечнике диаметром 6 мм, рис. 21. Количество витков катушки – 12, отвод сделан от 5-го витка с одного конца. Ёмкость конденсатора С2 колебательного контура – от 250 до 500 пФ. Ёмкостная положительная обратная связь подаётся через конденсатор С1.

Микрофонный усилитель

Рис. 22. Микрофонный усилитель
Убрав цепь положительной обратной связи в типовой схеме включения ИМС LM3909, получаем маломощный усилитель, показанный на рис. 22.
Этот усилитель может использоваться в системе односторонней связи или подслушивания для различных применений.
Максимальный потребляемый ток составляет 12 – 15 мА.

Вывод

Поверхностный монтаж даёт ощутимые преимущества не только при промышленном использовании, но и для радиолюбителей. Он неплохо сочетается со всеми видами традиционного монтажа.

Практика показывает, что даже замена 5 — 20% обычных элементов безвыводными SMD даёт весьма заметный выигрыш. Упрощается изготовление печатной платы и увеличивается плотность монтажа. Уменьшается длина сигнальных проводников, что снижает паразитные индуктивности, ёмкости и сопротивления, и в свою очередь, приводит к существенному улучшению электрических параметров изделия.
Из материалов форумов портала следует, что радиолюбители используют SMD детали при доработке готовых изделий. И здесь применение деталей для поверхностного монтажа упрощает задачу, поскольку часто места для установки обычных элементов не остаётся.
Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры служит основой массы простых и полезных конструкций .
Несмотря на простоту представленных конструкций, следует отметить их совершенство, что вынесено в эпиграф публикации.

Файлы

Схемы и печатные платы можно взять тут:
▼ Two_projects_on_the_SMD_elements.zip 🕗 30/04/15 ⚖️ 21,09 Kb ⇣ 42

Список источников

1. Мосягин В.В. Секреты радиолюбительского мастерства. – М.: СОЛОН-Пресс. – 2005, 216 с. (с. 47 – 64).
2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем радиолюбителям. Книга 1. – М.: Альтекс-А, 2001. – 352 с.
3. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания. Книга 4. – М.: Альтекс-А, 2002. – 176 с.
4. Низковольтная «мигалка». (За рубежом) // Радио, 1998, №6, с. 64.
5. Датагорская статья «Главный инструмент — паяльник!»
6. Датагорская статья «Пайка SMD деталей в домашних условиях»
7. Даташит на LM3909
8. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. – М:.Мир, 1989 (схема 46. Простой индикатор разряда батареи, с. 104; схема 47. Маркер фалиня (мигающий), с. 105).
9. Генератор на LM3909 // Радиосхема, 2008, №2.
10. Nahrada obvodu LM3909 // Prakticka electronic A Radio, 2009, №6, с. 22.
11. Одинец А.Л. Необычное применение LM3909 // Радиоаматор, 2009, №12, с. 16.
12. Борисевич К. ИМС LM3909 в радиолюбительских конструкциях // Радиомир, 2010, №1, с. 19.
13. Discrete Version Of The LM3909 Oscillator IC
14. Белоусов О.В. Эквивалент ИМС LM3909 на деталях для поверхностного монтажа // Радиоаматор, 2011, №11, с. 34, 35.

Камрад, смотри полезняхи!

Владимир Мосягин (MVV) Россия, Великий Новгород Список всех статей Профиль MVV Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому — радиоинженер, к.т.н.
Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.

В данной статье описано устройство предназначенное просто для того чтобы начинающий радиолюбитель (электротехник, электронщик и т.д.) смог лучше разобраться в принципиальных схемах и набраться опыта в ходе сборки данного устройства. Хотя возможно данному простейшему мультивибратору, о котором написано ниже, можно найти и практическое применение. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Простейший мультивибратор на реле
см. также Простейший мультивибратор для начинающих 2.
При подаче питания на схему конденсатор начинает заряжаться через резистор R1, контакты K1.1 при этом разомкнуты, когда конденсатор зарядиться до некоторого напряжения реле сработает и контакты замкнуться, при замкнутых контактах конденсатор начнёт разряжаться через эти контакты и резистор R2, когда конденсатор разрядится до некоторого напряжения контакты разомкнутся и процесс дальше будет повторяться циклически. Данный мультивибратор работает по тому что ток срабатывания реле больше тока удержания. Сопротивления резисторов НЕЛЬЗЯ изменять в широких пределах и это является недостатком данной схемы. Сопротивление источника питания влияет на частоту и из за этого данный мультивибратор будет работать не от всех источников питания. Ёмкость конденсатора можно увеличивать, частота замыкания контактов при этом будет уменьшаться. Если у реле имеется вторая группа контактов и использовать огромные значения ёмкости конденсатора то можно использовать данную схему для периодического автоматического включения/выключения приборов. Процесс сборки показан на фотографиях ниже:
Присоединение резистора R2
Присоединение конденсатора
Присоединение резистора R1
Соединение контактов реле с его обмоткой

Присоединение проводов для подачи питания

Реле можно купить в магазине радиодеталей или достать из старой сломанной техники например можно выпаивать реле из плат от холодильников:
Если у реле плохие контакты то их можно немного почистить.

У данной схемы имеются все недостатки связанные с наличием в ней контактного реле но несмотря на это сборка мультивибратора по этой схеме является хорошей практикой для начинающих.
Другие мультивибраторы:
мультивибратор на транзисторах,
симметричный мультивибратор на операционном усилителе,
несимметричный мультивибратор на операционном усилителе,
мультивибратор на микросхеме-таймере NE555 (LM555),
мультивибратор на элементах «не»,
управляемый мультивибратор на элементах «и-не»,
мультивибратор на реле 2.

СИММЕТРИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

Мультивибратор является, чуть ли не самым популярным устройством у начинающих радиолюбителей. И недавно мне пришлось собрать таковое по просьбе одного человека. Хотя мне это уже не интересно, но все-таки не поленился и оформил изделие в статью для начинающих. Хорошо когда в одном материале есть вся информация для сборки. Мультивибратор очень простая и полезная штука, которая не требует отладки и позволяет наглядно изучить принципы работы транзисторов, резисторов, конденсаторов и светодиодов. А так же, если устройство не заработает, попробовать себя в роли регулировщика-отладчика. Схема не нова, строиться по типовому принципу, а детали можно найти где угодно. Уж очень они распространены.

Схема

Теперь что нам понадобиться из радиоэлементов для сборки:

  • 2 резистора 1 кОм
  • 2 резистора 33 кОм
  • 2 конденсатора 4.7 мкФ на 16 вольт
  • 2 транзистора КТ315 с любыми буквами
  • 2 светодиода на 3-5 вольт
  • 1 источник питания типа «крона» 9 вольт

Если вам не удалось найти нужных деталей, не огорчайтесь. Данная схема не критична к номиналам. Достаточно поставить приближённые значения, на работе в целом это никак не скажется. Влияет лишь на яркость и частоту мигания светодиодов. Время мигания напрямую зависит от ёмкости конденсаторов. Транзисторы можно установить подобные маломощные n-p-n структуры. Печатную плату делаем способом ЛУТ. Размер кусочка текстолита 40 на 40 мм, можно взять и с запасом.

Файл для печати формата .lay6 качаем . Для того чтоб при монтаже было допущено как можно меньше ошибок, нанёс позиционные обозначения на текстолит. Это помогает не путаться при сборке и добавляет красоты в общий вид. Так выглядит готовая печатная плата, протравленная и просверленная:

Производим монтаж деталей в соответствии со схемой, это очень важно! Главное не перепутать цоколевку транзисторов и светодиодов. Пайке тоже стоит уделить должное внимание.

Поначалу она может быть не такой изящной как промышленная, но это и не нужно. Главное обеспечить хороший контакт радиоэлемента с печатным проводником. Для этого детали перед пайкой обязательно лудим. После того как компоненты установлены и запаяны, ещё раз всё проверяем и протираем плату от канифоли спиртом. Примерно так должно смотреться готовое изделие:

Если всё было сделано грамотно, то при подаче питания мультивибратор начинает мигать. Цвет светодиодов вы выбираете сами. Для наглядности предлагаю посмотреть видео.

Видеоролик мультивибратора

Ток потребления нашей «мигалки» составляет всего лишь 7,3 мА. Это позволяет питать данный экземпляр от «кроны» довольно длительное время. В целом всё безотказно и познавательно, а главное предельно просто! Желаю добра и успехов в ваших начинаниях! Готовил материал Даниил Горячев (Alex1).

Форум для начинающих

Обсудить статью СИММЕТРИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

МУЛЬТИВИБРАТОР

В этой статье я буду подробно расказывать как сделать мультивибратор, который является первой схемой чуть ли не каждого второго радиолюбителя. Как мы знаем, мультивибратором называют электронные устройства, генерирующие электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной, что и отражено в его названии: «мульти — много», «вибро — колебание». Другими словами, мультивибратор — генератор прямоугольных импульсов релаксационного типа с резистивно — емкостными положительными обратными связями, использующий замкнутый в кольцо положительной обратной связи двухкакасдный усилитель. При работе мультивибратора в режиме автоколебаний вырабатываются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы. Частота генерируемых импульсов определяется параметрами времязадающей цепи, свойствами схемы и режимом ее питания. На частоту автоколебаний оказывает также влияние подключаемая нагрузка. Обычно мультивибратор применяется в качестве генератора импульсов относительно большой длительности, которые затем используются для формирования импульсов необходимой длительности и амплитуды.

Работа схемы мультивибратора

Симметричный мультивибратор на транзисторах

Схематически мультивибратор состоит из двух усилительных каскадов с общим эмиттером, выходное напряжение каждого из которых подается на вход другого. При подсоединении схемы к источнику питания Ек оба транзистора пропускают коллекторные точки — их рабочие точки находятся в активной области, поскольку на базы через резисторы RБ1 и RБ2 подается отрицательное смещение. Однако такое состояние схемы неустойчивое. Из-за наличия в схеме положительной обратной связи выполняется условие ?Ку>1 и двухкаскадный усилитель самовозбуждается. Начинается процесс регенерации — быстрое увеличение тока одного транзистора и уменьшение тока другого транзистора. Пусть в результате любого случайного изменения напряжений на базах или коллекторах несколько увеличится ток IK1 транзистора VT1. При этом увеличится падение напряжения на резисторе RK1 и коллектор транзистора VT1 получит приращение положительного потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе СБ1 не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора VT2, подзапирая его. Коллекторный ток IK2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе транзистора VT2 становится более отрицательным и, передаваясь через конденсатор СБ2 на базу транзистора VT1, еще больше открывает его, увеличивая ток IK1. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор VT1 входит в режим насыщения, а транзистор VT2 — в режим отсечки. Схема переходит в одно из своих временно устойчивых состояний равновесия. При этом открытое состояние транзистора VT1 обеспечивается смещением от источника питания Ек через резистор RБ1, а запертое состояние транзистора VT2 — положительным напряжением на конденсаторе СБ1 (Ucm = UБ2 > 0), который через открытый транзистор VT1 включен в промежуток база — эмиттер транзистора VT2.

Для сооружения мультивибратора нам из радиокомпонентов понадобятся:
1. Два транзистора типа КТ315.
2. Два электролитических конденсатора на 16в, 10-200микрофарад (Чем меньше емкость, тем чаще моргание).
3. 4 резистора номиналом: 100-500 ом 2 штуки (если вы ставите 100 ом, то схема будет работать даже от 2.5в), 10 ком 2 штуки. Все резисторы мощностью в 0.125 ватт.
4. Два не ярких светодиода (Любого цвета, кроме белого).

Электрическая схема мультивибратора:

Печатная плата формата Lay6 в архиве. Приступим к изготовлению. Сама печатная плата имеет такой вид:

Припаивываем два транзистора, не перепутайте коллектор и базу на транзисторе — это частая ошибка.

Паяем конденсаторы 10-200 Микрофарад. Обратите внимание, что конденсаторы на 10 вольт крайне нежелательны для использование в этой схеме, если вы будете подавать питание 12 вольт. Помните, что у электролитических конденсаторов существует полярность!

Идем дальше. Паяем резисторы номиналом в 100-500 ом (500 ом использовать крайне не желательно, если у вас нету блока питания на 12вольт).

Мультивибратор почти готов. Остается припаять светодиоды, и входные провода. Фото готового устройства выглядит примерно так:

И чтобы вам всё стало наглядно понятно, видеоролик работы простого мультивибратора:

На практике, мультивибраторы применяют в качестве генераторов импульсов, делителей частоты, формирователей импульсов, бесконтактных переключателей и так далее, в электронных игрушках, устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники, в реле времени и задающих устройствах. С вами был Boil-:D. (материал был приготовлен по запросу Демьян’a)

Форум по простым радиосхемам

Обсудить статью МУЛЬТИВИБРАТОР

Мультивибратор на транзисторах

Мультивибратор на транзисторах – это генератор прямоугольных сигналов. Ниже на фото одна из осциллограмм симметричного мультивибратора.

Симметричный мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы со скважностью два. Подробнее про скважность можно прочитать в статье генератор частоты. Принцип действия симметричного мультивибратора мы будем использовать для поочередного включения светодиодов.

Схема состоит из:

– двух транзисторов КТ315Б (можно с любой другой буквой)

– двух конденсаторов емкостью по 10 микроФарад

– четырех резисторов, два по 300 Ом и два по 27 КилоОм

– двух китайских светодиодов на 3 Вольта

Вот так устройство выглядит на макетной плате :

А вот так он работает:

Для изменения длительности моргания светодиодов можно поменять значения конденсаторов С1 и С2, или резисторов R2 и R3.

Существуют также другие разновидности мультивибраторов. Подробнее о них можно прочитать . Также там описан принцип работы симметричного мультивибратора.

Кому лень собирать такое устройство, можно приобрести готовое 😉 На Алике я даже находил готовое устройство. Его можете глянуть по этой ссылке.

Вот видео, где подробно описывается, как работает мультивибратор:

Мультивибратор-мигалка своими руками

Привет всем любителям самоделок. Многие начинающие радиолюбители собирают радиоконструкторы, которые помогают понять принцип работы отдельных компонентов, конденсаторов, транзисторов и диодов. В данной статье я расскажу, как сделать простой мультивибратор на основе кит-набора, заказать который можно на алиэкспресс по ссылочке в конце статьи. Данный кит-набор поможет вам в освоении навыков пайки, а также понятия, что и как работает. Такой радиоконструктор часто применяется в радиошколах, а его плюсом является то, что подойдет для сборки даже новичкам, сложного в сборке ничего нет.
Перед тем, как перейти к прочтению статьи, предлагаю посмотреть видео, где показан процесс сборки и небольшая проверка готового кит-набора.

Для того, чтобы сделать мультивибратор-мигалку своими руками, понадобится:
* Кит-набор
* Паяльник, припой, флюс
* Бокорезы
* Приспособление для пайки «третья рука»
* Аккумулятор с напряжением 3.7 вольт
* Мультиметр
Шаг первый.
Комплект данного кит-набора весьма скромный, деталей здесь не очень много, всего четыре резистора, два транзистора 9014, парочка светодиодов и полярных конденсаторов и сама печатная плата, качество которой можно считать средненьким, дорожки выполнены с одной стороны.
Также не забыли положить в провода для подключения питания. Количество компонентов говорит само за себя, сборка будет под силу всем.
Для начала нужно определить номиналы резисторов, на схеме у нас их четыре, а сами номиналы подписаны на плате. Определить сопротивление резисторов можно при помощи мультиметра, если же его нет, то потратив чуточку больше времени можно сделать это, воспользовавшись справочной таблицей и цветовой маркировкой на корпусе резистора, также есть сайты с онлайн-калькулятором, в котором можно просто ввести цвета полосок на резисторе и узнать его сопротивление.
Шаг второй.
Фиксируем плату в приспособлении для пайки «третья рука» и устанавливаем резисторы согласно их номиналу.
Далее переходим к расстановке полярных конденсаторов, их номиналы одинаковые, на плате под них отведено место, обозначенное кружком, заштрихованный полукруг соответствует минусовому выводу, а на конденсаторе минус обозначен серой полоской.
Также определить полярность конденсатора можно по длине выводов, длинный вывод-плюс, короткий-минус.
Шаг третий.
Теперь нужно установить два транзистора с маркировкой 9014, располагаем их согласно рисунку на плате, который повторяет контур полукруглого корпуса.
Далее ставим два светодиода. Длинная ножка светодиода это плюс, короткая минус. На самой плате изображен треугольник с полоской, полоска соответствует минусу, треугольник плюсовому выводу.
Шаг четвертый.
Для того, чтобы все установленные радиодетали не выпали из отверстий платы, нужно подогнуть выводы компонентов.
Далее зажимаем плату в приспособлении для пайки «третья рука» и наносим флюс. После того, как нанесли флюс на контакты, припаиваем при помощи паяльника выводы.
После пайки откусываем при помощи бокорезов остатки выводов. При удалении лишней части ножек радиодеталей бокорезами будьте аккуратны, так как дорожки платы держатся не так сильно и могут удалиться вместе в выводом.
Потом припаиваем провода для подключения питания и отмываем плату от флюса, для этого хорошо подойдет ацетон или же бензин «калоша».
Шаг пятый.
Пришло время проверить мультивибратор, подключаем аккумулятор с напряжением 3.7 вольт. Как видно, схема заработала, светодиоды поочередно загораются.
Частоту мигания можно изменить емкостью двух электролитических конденсаторов, если ее уменьшить, то частота увеличится и, наоборот, при увеличении емкости частота мигания понизится.
На этом у меня все, данная самоделка подойдет для тех, кто хочет попробовать себя в сборке радиоконструкторов, а также даст представление о работе простейших радиодеталей и поможет освоить азы пайки.


Купить Kit-набор на Aliexpress
Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх