СХЕМА.RU - Радиолюбительский портал » Книги » Начинающему » Мультивибратор автоколебательный

Мультивибратор автоколебательный

28-05-2013, 13:47 От: admin Посмотрели: 1700

Схема возможного варианта автоколебательного мультивибратора приведена на рис. 10, а. Она должна напомнить вам общеизвестную схему симметричного мультивибратора на двух транзисторах. Но здесь функцию активных элементов мультивибратора выполняют логические элементы 2И-НЕ, включенные инверторами. Благодаря положительным обратным связям между выходом элемента DD1.2 и входом DD1.1, а также выходом элемента DD1.1 и входом DD1.2, создаваемыми конденсаторами С1 и С2, устройство возбуждается и генерирует электрические импульсы. Частота следования генерируемых импульсов зависит от номиналов указанных конденсаторов и резисторов R1 и R2.

Рис. 10. Опыт с автоколебательным мультивибратором на логических элементах 2И-НЕ

Чтобы смонтировать такой мультивибратор на макетной панели, надо лишь подключить к соответствующим выводам микросхемы эти конденсаторы и резисторы (см. рис. 1, б). Проверьте монтаж – нет ли ошибок – и особенно внимательно полярность включения электролитических конденсаторов. Подключите к макетной панели источник питания, а к выходу второго логического элемента – вольтметр. Что показывает стрелка вольтметра? Напряжение постоянного тока, периодически, примерно 30 раз в минуту, возрастающее до высокого уровня и так же резко уменьшающееся до напряжения низкого уровня. Мультивибратор, следовательно, генерирует импульсы с частотой следования около 0,5 Гц.

Затем подключите вольтметр параллельно выходу первого элемента. Он будет фиксировать переходы логического элемента из нулевого состояния в единичное, и наоборот, с той же частотой, что и в предыдущем случае. Значит, и с этого выхода можно снимать электрические импульсы, но по отношению к импульсам на выходе второго элемента они будут сдвинуты по фазе на 180°.

Какие эксперименты можно провести с опытным мультивибратором такого варианта? Прежде всего попробуйте одновременно увеличить емкости обоих конденсаторов, например в два раза, подключая параллельно им такие же конденсаторы, а затем заменить их конденсаторами емкостью по 100…200 мкФ. В первом случае частота следования импульсов должна уменьшаться, во втором- увеличиваться.

Можно изменять емкость лишь одного конденсатора, например С1. Это изменит не только частоту, но и соотношение длительности импульсов и пауз между ними-мультивибратор станет несимметричным.

Конденсаторы могут быть емкостью по 1…5 мкФ. Тогда частота генерируемых импульсов возрастет примерно до 500.-.. 1000 Гц. Это уже звуковая частота, и стрелка вольтметра из-за своей инерционности не сможет среагировать на нее. Чтобы в этом случае убедиться в работе мультивибратора, к его выходу нужно подключить через конденсатор емкостью 0,01….0,015 мкФ головные телефоны – в них услышите звук средней тональности. Заменив теперь "дин из постоянных резисторов переменным такого же номинала, вы сможете в некоторых пределах плавно изменять частоту генерируемых импульсов, а значит и тональность звука в телефонах.

Не исключено, что собранный вами опытный мультивибратор работает неустойчиво, не возбуждается после замены деталей при пониженном напряжении источника питания. Причина тому – некоторая критичность номиналов резисторов на входе логических элементов из-за особенностей эмиттерного входа микросхем ТТЛ.

Суть этих особенностей заключается в следующем. Резистор на входе логического элемента, образующего одно из плеч мультивибратора, оказывается включенным в эмиттерную цепь входного транзистора элемента микросхемы. Ток эмиттера создает на нем падение напряжения, закрывающее этот транзистор. При сравнительно большом сопротивлении входного резистора (более 2,2…2,5 кОм) падение напряжения на нем столь значительно, что транзистор практически не реагирует на входной сигнал. И наоборот, при малом сопротивлении резистора (не более 600…700 Ом) входной транзистор элемента все время открыт и насыщен и, следовательно, оказывается неуправляемым входными сигналами.

Таким образом, для надежной работы мультивибратора такого варианта сопротивления входных резисторов логических элементов должны быть в пределах 800 Ом…2,2 кОм. Соответствующим подбором этих резисторов можно добиться устойчивой работы,, мультивибратора. Кроме того, нужно помнить, что на работу мультивибратора влияют разброс параметров микросхем, нестабильность напряжения источника питания, значительные изменения температуры окружающей среды.

Более стабилен в работе мультивибратор на трех логических элементах без резисторов на их входах, собранный, например, по схеме, приведенной на рис. 11, а. Все его элементы включены инверторами и соединены между собой последовательно. Времязадающую цепочку, определяющую частоту генерации, образуют конденсатор С1 и резистор R1.

Детали такого варианта автоколебательного мультивибратора смонтируйте на макетной панели (рис. 11 б). На ней же разместите и детали, индикатора работы мультивибратора, показанные на панели справа. Транзистор VT1 индикатора (рис. 11, в), питающийся от того же источника, что и микросхема, работает в режиме переключения как электронный ключ. Когда элемент DD1.3 мультивибратора находится в единичном состоянии (напряжение на его выходе соответствует высокому уровню), транзистор открыт и пампа накаливания HL1 в его коллекторной цепи горит. При переходе элемента в аулевое состояние лампа гаснет. По све-№нию сигнальной лампы будете судить о истоте и длительности генерируемых шпульсов. Впрочем, индицировать состояние любого из элементов мультивиб ратора можно и с помощью вольтметра постоянного тока, как это делали в опытах с первым мультивибратором.

Проверив монтаж, включите питание. Мультивибратор сразу же начнет генерировать электрические импульсы, о чем будет свидетельствовать периодически вспыхивающая сигнальная лампа. Подсчитайте, сколько будет вспышек за минуту. Должно быть примерно 60. Если это так, значит, частота следования импульсов мультивибратора равна 1 Гц.

Подключите параллельно конденсатору С1 второй конденсатор такой же емкости. Частота импульсов должна уменьшиться примерно вдвое. Такого же изменения частоты импульсов можно добиться увеличением сопротивления резистора. Проверьте это, а затем замените резистор переменным с номинальным сопротивлением 1,5… 1,8 кОм. Теперь, пользуясь только этим резистором, вы сможете плавно изменять частоту мультивибратора в пределах 0,5…20 Гц. Наибольшая частота будет в том случае, когда сопротивление резистора окажется полностью выведено, т. е. выводы 8 и 1, 2 почти накоротко замкнутыми,

А если емкость конденсатора будет 1 мкФ? В таком случае только переменным резистором удастся изменять частоту мультивибратора примерно от 300 Гц до 10 кГц. Чтобы убедиться в работоспособности мультивибратора, световой индикатор теперь придется заменить акустическим- головными телефонами или капсюлем от них.

Каков принцип работы такого варианта автоколебательного мультивибратора? Вернемся к его принципиальной схеме (см. рис. 11, а). После включения питания какой-то из логических элементов первым примет одно из двух возможных состояний и тем самым повлияет на состояние других элементов. Предположим, что это будет элемент DD1.2-он первым оказался в единичном состоянии. Сигнал высокого уровня через незаряженный конденсатор передается с его выхода на вход элемента DD1.1, в результате чего этот элемент перейдет в нулевое состояние. В таком же состоянии оказывается и элемент DD1.3, поскольку на его входах высокий уровень напряжения. Такое положение неустойчиво, так как на выходе элемента DD1.3 в это время высокий уровень напряжения, который постепенно уменьшается за счет зарядки конденсатора С1 через резистор R1 и выходной каскад элемента DD1.3. Как только оно станет равным пороговому, этот элемент переключится в единичное состояние, а элемент DD1.2-в нулевое. Теперь конденсатор начнет перезаряжаться через элемент DD1.3 (на его выходе в это время напряжение высокого уровня), резистор R1 и элемент DD1.2. Вскоре напряжение на входе первого элемента превысит пороговое, и все элементы переключатся в противоположные состояния.

 

Рис. 11. Мультивибратор на трех элементах 2И-НЕ и опыты с ним

Так формируются электрические импульсы на выходе нашего мультивибратора-выводе 8 элемента DD1.3. Впрочем, генерируемые импульсы можно снимать и с вывода 6-выхода элемента DD1.2 мультивибратора.

Теперь, разобравшись в работе трехэлементного мультивибратора, исключите из него элемент DD1.3 и переключите правый (по схеме) вывод резистора на выход первого элемента, как показано на рис. 12. Мультивибратор стал двухэлементным. Подключив к его выходу световой индикатор, вы убедитесь, что частота генерируемых импульсов осталась прежней-1 Гц. Как и в предыдущих опытных мультивибраторах, она будет изменяться при установке деталей других номиналов.

Как работает такой вариант генератора импульсов? Принципиально так же, как трехэлементный. Когда, к примеру, элемент DD1.1 находится в единичном состоянии, а элемент DDL2 в нулевом, конденсатор \С1 заряжается через резистор R1, выход первого элемента и выход второго. Как только напряжение на входе первого элемента достигнет порогового, оба элемента переключаются в противоположные состояния и конденсатор начнет разряжаться через выходную цепь второго элемента, резистор и выходную цепь первого элемента. Когда напряжение на. входе первого элемента снизится до порогового, элементы вновь переключатся в противоположное состояние.

Рис. 12. Вариант мультивибратора на двух элементах 2И-НЕ

Надо сказать, что среди микросхем К155ЛАЗ попадаются такие, логические элементы которых недостаточно устойчиво работают в двухэлементном мультивибраторе. В таких случаях приходится между входом первого элемента и общим проводником источника питания включать резистор сопротивлением 1,2…2 кОм (на"рис. 12 показан штриховыми линиями R2). Он создает на входе элемента постоянное напряжение, близкое к пороговому, что облегчает запуск и условия работы мультивибратора в целом.

Такие варианты мультивибратора широко используют в цифровой технике для генерирования импульсов различной частоты и длительности. Они будут и в конструируемых вами устройствах на логических элементах 2И-НЕ.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим именем.

Обсудить на форуме


На момент добавления Мультивибратор автоколебательный все ссылки были рабочие.
Все публикации статей, книг и журналов, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления,
авторские права на эти публикации принадлежат авторам статей, книг и издательствам журналов!
Подробно тут | Жалоба

Добавление комментария

Ваше имя:*
E-Mail:*
Текст:
Вопрос:
Решите уравнения x+2x=789
Ответ:*
Введите два слова, показанных на изображении:



Опрос

Ваши предпочтения в TRX


Одинарное преобразование
Двойное преобразование
Прямое преобразование
SDR
Другое
Мне всё равно

Популярные новости
Календарь новостей
«    Декабрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031