Например TDA7294

РадиоКот > Обучалка > Аналоговая техника > Собираем первые устройства

Понимаем мультивибратор

Теги: мультивибратор.

И нечего на меня так смотреть. Это не та штуковина на японских микропроцессорах, о которой ты подумал. Это совершенно безобидная железяка, с помощью которой можно заставить моргать светодиодики или пищать пищалки. Разумеется, этим её применение не ограничивается. Особенно когда речь идёт о японских микропроцессорах… эээ… виноват, сбился с мысли.

Так вот, смотрим на схему:

Схема мультивибратора

Знакомые все лица, не правда ли? Я думаю, что эту схему вы видели до… ну очень много раз, в общем. Однако, сейчас мы не только на неё посмотрим, но и поймём наконец, как она работает и попробуем посчитать некоторые её компоненты.

Итак, перед нами классический симметричный мультивибратор. Занимается он тем, что генерит прямоугольные импульсы, параметры которых зависят от резисторов Rb1 и Rb2 и конденсаторов Cb1 и Cb2.

Строго говоря, Rk1 и Rk2 тоже участвуют в этом безобразии, однако, их влияние можно нивелировать вышеозначенными конденсаторами. Причем номиналы Rb и Rk выбираются таким образом, чтобы Rk<Rb.

Снимать эти самые импульсы можно как с коллектора VT1, так и с VT2. А можно и с обоих сразу, собственно говоря - никто не мешает. Едем дальше. Видим мост. На мосту ворона… да что ж такое сегодня?!


Ладно, рассматриваем работу мультивибратора, пока опять не началось. По сути, симметричный мультивибратор является автогенератором - то есть помимо включения питания, для начала генерации ничего не требуется.

Графики напряжений на контрольных точках мультивибратора

Итак, предположим, мы включаем питание. Начинается генерация импульсов.

Теперь мы возьмем условный дебагер и растянем время генерации одного импульса настолько, чтобы увидеть глазами, что же там происходит. Обозначим момент времени, в который мы остановили мультивибратор для разглядывания через T0(смотрим график).

И в этот самый момент оказалось, что транзистор VT2 закрыт, VT1 открыт, конденсатор Cb2 разряжен, а Cb1 заряжен, но не полностью, а полярность этого заряда такова, что к базе VT2 приложено отрицательное напряжение (собственно потому он и закрыт).

Дальше происходит вот что: конденсатор Cb1 продолжает заряжаться от источника питания через резистор Rb1 и транзистор VT1, однако, напряжения на нем еще не достаточно, для открывания транзистора VT2. И в это же самое время, конденсатор Cb2 заряжается через резистор Rk2 и тот же самый открытый VT1. Емкость конденсаторов одинакова, однако, так как Rk < Rb, то Cb2 заряжается быстрее, чем Cb1. Итак, все сидят и ждут, пока зарядятся Cb2 и Cb1.

По мере заряда Cb1 напряжение на базе VT2 растет. И в определенный момент, который мы обозначим T1, напряжение достигает некоторого порога и VT2 открывается. Cb2 к этому моменту заряжен почти до напряжения питания.

Ну а дальше начинается форменный беспредел. Поскольку VT2 переходит в активный режим работы, увеличивается его коллекторный ток и соответственно уменьшается напряжение коллектор-эмиттер, что в свою очередь вызывает падение базового тока VT1, а это приводит к уменьшению коллекторного тока VT1, поскольку сопротивление коллектор-эмиттер увеличивается. В следствие этого, ток начинает течь через Rk1 в базу T2, что увеличивает его базовый ток.

Короче говоря, все вместе они таки ухандохивают несчастный VT1 и он закрывается. Весь процесс проходит практически мгновенно и лавинообразно, так что никто ничего понять не успевает. Однако, мы имеем картину уже противоположную начальному моменту - VT1 закрыт, VT2 открыт, Cb1 практически разряжен, а Cb2 заряжен почти до напряжения питания.

Угадайте, что происходит дальше? Ну да, точно - Cb1 начинает заряжаться через цепь Rk1, VT2, а Cb2 поддерживает отрицательным напряжением транзистор VT1 в закрытом состоянии. И когда Cb1 зарядится все повторится с точностью до наоборот и на этот раз закроют VT2. И так до тех пор, пока не отключат питание.


А теперь немножко формул.


Итак, длительность импульса равна примерно следующему:


или

в зависимости, с какого транзистора снимать сигнал.

Частоту сигнала, который выдает мультивибратор можно прикинуть по формуле:

где Rb и Cb - величина базовых резисторов и базовых конденсаторов в килоомах и микрофарадах соответственно.
Вернее, одного из базовых резисторов и конденсаторов - складывать их величины не надо.

И еще одно пояснение по графику:
- длительность импульса, которая определяется временем заряда конденсатора C1,
tпз - длительность паузы, определяемая временем зарядки C2.

Это если мы подключаем нагрузку к VT2. Если к VT1, то с точностью до наоборот.

Ну и чтобы разгрузить мозги простенькая схемка мигалки для двух светодиодов.

Особых пояснений вроде не требуется.
Светодиоды - практически любые.
Транзисторы - с любым буквенным индексом.

Кстати, вместо постоянных базовых резисторов можно поставить переменные и смотреть как меняется частота мигания одного или другого диода.


ID: 669

Как вам эта статья?

 Нравится
 Так себе
 Не нравится

Заработало ли это устройство у вас?

 Заработало сразу
 Заработало после плясок с бубном
 Не заработало совсем

126 5 3
75 7 1
Подробно