Принцип роботи мультивібратора на транзисторах - винаходи

Аналіз 2-х станів мультивибратора.

Все, що ми спостерігаємо зараз, це два світлодіоди, які по черзі блимають. Чому це відбувається? Розглянемо спочатку перший стан.

Перший транзистор VT1 закритий, а другий транзистор повністю відкритий і не перешкоджає протіканню колекторного струму. Транзистор в цей момент знаходиться в режимі насичення, що дозволяє знизити на ньому падіння напруги. І тому правий світлодіод горить в повну силу. Конденсатор C1 в перший момент часу був розряджений, і струм безперешкодно проходив на базу транзистора VT2, повністю відкриваючи його. Але за мить конденсатор починає швидко заряджатися базовим струмом другого транзистора через резистор R1. Після того, як він повністю зарядиться (а як відомо, повністю заряджений конденсатор не пропускає струм), то транзистор VT2 внаслідок цього закривається і світлодіод гасне.

Напруга на конденсаторі C1 дорівнює добутку базового струму на опір резистора R2. Перенесемося в часі назад. Поки транзистор VT2 був відкритий і правий світлодіод горів, конденсатор C2, заряджений раніше в попередньому стані, починає повільно розряджатися через відкритий транзистор VT2 і резистор R3. Поки він не розрядився, напруга на базі VT1 буде негативним, яке повністю замикає транзистор. Перший світлодіод не горить. Виходить, що до моменту затухання другого світлодіода конденсатор C2 встигає розрядитися і переходить в готовність пропустити струм на базу першого транзистора VT1. До того моменту, коли перестає горіти другий світлодіод, загоряється перший світлодіод.

А в другому стані відбувається все те ж саме, але навпаки, транзистор VT1 відкритий, VT2 закритий. Перехід в інший стан відбувається тоді, коли конденсатор C2 розряджається, напруга на ньому зменшується. Розрядившись повністю, він починає заряджатися в зворотну сторону. Коли напруга на переході база-емітер транзистора VT1 досягне напруги, достатнього для його відкривання, приблизно 0,7 В, цей транзистор почне відкриватися і перший світлодіод загориться.

Знову звернемося до схеми.

Через резистори R1 і R4 відбувається зарядка конденсаторів, а через R3 і R2 відбувається розрядка. Резистори R1 і R4 обмежують струм першого і другого світлодіода. Від їх опору залежить не тільки яскравість світіння світлодіодів. Вони також визначають час зарядки конденсаторів. Опір R1 і R4 підбирається набагато менше, ніж R2 і R3, щоб зарядка конденсаторів відбувалася швидше, ніж їх розрядка. Мультивибратор використовується для отримання прямокутних імпульсів, які знімаються з колектора транзистора. При цьому навантаження підключається паралельно одному з колекторних резисторів R1 або R4.

На графіку представлені прямокутні імпульси, що виробляються даною схемою. Одна з областей називається фронт імпульсу. Фронт має нахил, і чим більше буде час зарядки конденсаторів, тим цей нахил буде більше.

принцип дії мультивибратора

Якщо в мультивібраторі використані однакові транзистори, конденсатори однакової ємності, і якщо резистори мають симетричні опору, то такий мультивибратор називається симетричним. Він має однакову тривалість імпульсів і тривалість пауз. А якщо є відмінності в параметрах, то мультивібратор буде несиметричним. Коли ми підключаємо мультивибратор до джерела живлення, то в перший момент часу обидва конденсатора розряджені, а значить на базу обох конденсаторів надійде струм і з'явиться несталий режим роботи, при якому повинен відкритися лише один з транзисторів. Так як ці елементи схеми мають деякі похибки номіналів і параметрів, один з транзисторів відкриється першим, і мультивибратор запуститься.

Якщо ви захочете змоделювати цю схему в програмі Multisim, то потрібно виставити номінали резисторів R2 і R3 так, щоб їх опору відрізнялися хоча б на десяту частину Ома. Те ж саме виконайте з ємністю конденсаторів, інакше мультивибратор може не запуститися. При практичної реалізації даної схеми я рекомендую здійснювати харчування напругою від 3 до 10 Вольт, а параметри самих елементів зараз ви дізнаєтеся. За умови, що використовується транзистор КТ315. Резистори R1 і R4 не впливають на частоту імпульсів. У нашому випадку вони обмежують струм світлодіода. Опір резисторів R1 і R4 можна взяти від 300 Ом до 1кОм. Опір резисторів R2 і R3 від 15 кОм до 200 кОм. Ємність конденсаторів від 10 до 100 мкФ. Уявімо таблицю зі значеннями опорів і ємностей, в якій наведено приблизна очікувана частота імпульсів. Тобто, щоб отримати імпульс тривалістю 7 секунд, тобто, тривалість світіння одного світлодіода, що дорівнює 7 секундам, потрібно використовувати резистори R2 і R3 опором 100 кОм і конденсатора ємністю 100 мкФ.

Времязадающімі елементами даної схеми є резистори R2, R3 і конденсатори C1 і C2. Чим менше їх номінали, тим частіше будуть перемикатися транзистори, і тим частіше будуть мерехтіти світлодіоди.