7.1 Perhitungan titik operasi. Transistor VT2

Gambar 7.1 - Rangkaian penguat awal

Misalkan Rk = 80 Ohm.

Selain itu, saat memilih transistor, Anda harus mempertimbangkan: f = 17,5 MHz.

Transistor 2T3129A9 memenuhi persyaratan ini. Namun, data tentang parameternya pada arus dan tegangan tertentu tidak mencukupi, jadi kami memilih titik operasi berikut:

Iko = 15mA,

Tabel 7.1 - Parameter transistor yang digunakan

Nama	Penamaan	Nilai-nilai
	Kapasitansi persimpangan kolektor
	Kapasitansi persimpangan emitor
	Frekuensi pemutusan transistor
	Koefisien perpindahan arus statis pada rangkaian dengan OE
	Suhu lingkungan
	Arus kolektor konstan
	Suhu transisi
	Disipasi daya konstan (tidak ada heat sink)

Mari kita hitung parameter rangkaian ekivalen untuk transistor tertentu menggunakan rumus 5.1 - 5.13.

rb= =10 Ohm; gb==0,1 cm, dimana

resistensi rb-basis,

rе= ==2,5 Ohm, dimana

resistensi emitor ulang.

gbe===3,96 mSm, dimana

konduktivitas gbe-basis-emitor,

Ce===2,86 pF, dimana

Kapasitansi emitor,

Ri= =400 Ohm, dimana

7.1.1 Perhitungan koreksi emitor

di mana kedalaman umpan baliknya;

f dalam kaskade sama dengan:

Mari kita terima:

f dalam kaskade sama dengan:

7.1.2 Perhitungan skema stabilisasi termal

Kami menggunakan stabilisasi emitor karena transistor berdaya rendah dipilih; selain itu, stabilisasi emitor sudah digunakan dalam penguat terhitung. Rangkaian stabilisasi termal emitor ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Prosedur perhitungan:

1. Pilih tegangan emitor, arus pembagi dan tegangan suplai;

2. Kemudian kita akan menghitungnya.

Tegangan emitor dipilih sama dengan orde. Ayo pilih.

Arus pembagi dipilih sama dengan, di mana adalah arus basis transistor dan dihitung dengan rumus:

Tegangan suplai dihitung menggunakan rumus: V

Nilai resistor dihitung menggunakan rumus berikut:

Dalam kisaran suhu dari 0 hingga 50 derajat untuk rangkaian yang dihitung dengan cara yang sama, hilangnya arus diam transistor, sebagai suatu peraturan, tidak melebihi (10-15)%, yaitu rangkaian memiliki stabilisasi yang cukup dapat diterima. .

7.2 Transistor VT1

Sebagai transistor VT1 kami menggunakan transistor 2T3129A9 dengan titik operasi yang sama dengan transistor VT2:

Iko = 15mA,

Misalkan Rk = 80 Ohm.

Mari kita hitung parameter rangkaian ekivalen untuk transistor tertentu menggunakan rumus 5.1 - 5.13 dan 7.1 - 7.3.

Sk(wajib)=Sk(lulus)*=12=12 pF, dimana

Sk(wajib)-kapasitansi persimpangan kolektor pada Uke0 tertentu,

Sk(pasp) merupakan nilai acuan kapasitas kolektor pada Uke(pasp).

rb= =10 Ohm; gb==0,1 cm, dimana

resistensi rb-basis,

Nilai referensi konstanta putaran umpan balik.

rе= ==2,5 Ohm, dimana

resistensi emitor ulang.

gbe===3,96 mSm, dimana

konduktivitas gbe-basis-emitor,

Nilai referensi koefisien transfer arus statis pada rangkaian emitor bersama.

Ce===2,86 pF, dimana

Kapasitansi emitor,

nilai referensi ft dari frekuensi cutoff transistor di mana =1

Ri adalah resistansi keluaran transistor,

Uke0(tambah), Ik0(tambah) - masing-masing, nilai papan nama dari tegangan yang diizinkan pada kolektor dan komponen konstan arus kolektor.

Resistansi masukan dan kapasitansi masukan dari tahap pemuatan.

Frekuensi batas atas disediakan bahwa setiap tahap memiliki distorsi 0,75 dB. Dianjurkan untuk melakukan koreksi.

7.2.1 Perhitungan koreksi emitor

Rangkaian koreksi emitor ditunjukkan pada Gambar 7.2.

Gambar 7.2 - Rangkaian koreksi emitor tahap menengah

Koreksi emitor diperkenalkan untuk memperbaiki distorsi respons frekuensi yang ditimbulkan oleh transistor, meningkatkan amplitudo sinyal pada persimpangan basis-emitor dengan meningkatnya frekuensi sinyal yang diperkuat.

Penguatan kaskade dijelaskan dengan ekspresi:

di mana kedalaman umpan baliknya;

dalam dan parameter dihitung menggunakan rumus 5.7, 5.8, 5.9.

Mengingat nilai F, nilai tersebut diberikan oleh:

f dalam kaskade sama dengan:

Mari kita terima:

f dalam kaskade sama dengan:

Beralih penguat

Seperti yang telah disebutkan, transistor GT320A dipilih untuk dioperasikan pada tahap awal. Nilai parameter yang diberikan dalam buku referensi diukur pada nilai CEC dan IKO tertentu...

Perhitungan perangkat amplifikasi

Titik operasi ditetapkan oleh resistansi R12 dan R22. Menurut karakteristik keluaran transistor, IBa2 = 53,33 μA. Menurut karakteristik masukan transistor, UBEa2 = 698 mV...

Penguat pulsa

Mari kita hitung titik operasi dengan dua cara: 1. Saat menggunakan resistansi aktif Rк pada rangkaian kolektor. 2. Saat menggunakan choke pada rangkaian kolektor. 1...

Penguat pulsa

Data awal untuk desain kursus terdapat pada spesifikasi teknis. Transistor statistik rata-rata memberikan penguatan 20 dB, menurut instruksi kami adalah 40 dB, dari sini kami mendapatkan bahwa penguat kami akan memiliki setidaknya 2 tahap...

Korektor penguat

Mari kita hitung titik operasi transistor untuk tahap resistif dan tersedak menggunakan rumus: , (4.1) dimana amplitudo tegangan pada keluaran penguat, hambatan beban...

Seperti disebutkan di atas, sebagai tahap keluaran kita akan menggunakan kaskade dengan umpan balik tegangan negatif paralel, yang memiliki bandwidth terbesar saat beroperasi pada beban kapasitif...

Penguat modulator laser

Saat menghitung mode DC yang diperlukan dari transistor tahap perantara dan tahap masukan, kita harus fokus pada rasio yang diberikan dalam paragraf 3.3.1, dengan mempertimbangkan apa yang digantikan oleh resistansi masukan tahap berikutnya. Tapi...Power amplifier untuk 1-12 saluran TV

Saat menghitung mode tahap pra-terminal, kami setuju bahwa semua tahap diberi daya dari satu sumber tegangan dengan nilai pengenal Ep. Karena Ep=Uк0, maka Uк0 di semua kaskade diambil sama...

Mari kita ambil Uout 2 kali lebih besar dari nilai yang ditentukan, karena sebagian daya keluaran hilang karena perlindungan lingkungan. Uout=2Uout(set)=2 (V) Hitung arus keluaran: Iout===0.04 (A) Hitung kaskade dengan resistor dan induktansi pada rangkaian kolektor: Gambar 2.2.1...

Penguat unit penerima pencari broadband

Saat menghitung mode yang diperlukan dari transistor tahap perantara dan masukan untuk arus searah, Anda harus fokus pada rasio yang diberikan dalam paragraf 2.2.1, dengan mempertimbangkan apa yang digantikan oleh resistansi masukan tahap berikutnya. Tetapi...

Penguat umpan balik

Kami memilih titik operasi menggunakan rumus: mA. UkA=Umn+Umin= V PkA=UkAIkA=100 mW Pilih transistor dengan parameter: Ikmax=22 mA, Ukmax=18 V, Pmax=400 mW. Transistor seperti itu bisa jadi KT339A. Titik operasi ini sesuai dengan arus basis 275 μA, dan tegangan Ueb = 0...

Penguat umpan balik

Pada Gambar. Gambar 2.16 menunjukkan diagram elemen logika dengan saluran induksi tipe n (yang disebut teknologi n MIS). Transistor utama VT 1 dan VT 2 dihubungkan secara seri, transistor VT 3 bertindak sebagai beban. Dalam kasus ketika tegangan tinggi U 1 diterapkan pada kedua masukan elemen (x 1 = 1, x 2 = 1), kedua transistor VT 1 dan VT 2 terbuka dan tegangan rendah U 0 diatur pada keluaran. Dalam semua kasus lainnya, setidaknya salah satu transistor VT 1 atau VT 2 ditutup dan tegangan U 1 diatur pada output. Dengan demikian, elemen tersebut menjalankan fungsi logika AND-NOT.

Pada Gambar. Gambar 2.17 menunjukkan diagram elemen OR-NOT. Tegangan rendah U 0 diatur pada outputnya jika setidaknya salah satu input memiliki tegangan tinggi U 1 , membuka salah satu transistor utama VT 1 dan VT 2 .

Ditunjukkan pada Gambar. Diagram 2.18 adalah diagram elemen NOR-NOT dari teknologi KMDP. Di dalamnya transistor VT 1 dan VT 2 sebagai transistor utama, transistor VT 3 dan VT 4 sebagai beban. Biarkan tegangan tinggi U 1. Dalam hal ini, transistor VT 2 terbuka, transistor VT 4 tertutup dan, terlepas dari level tegangan pada input lain dan keadaan transistor lainnya, tegangan rendah U 0 diatur pada output. Elemen mengimplementasikan operasi logika OR-NOT.

Sirkuit CMPD dicirikan oleh konsumsi arus (dan daya) yang sangat rendah dari catu daya.

Elemen logika logika injeksi integral

Pada Gambar. Gambar 2.19 menunjukkan topologi elemen logika logika injeksi integral (I 2 L). Untuk membuat struktur seperti itu, diperlukan dua fase difusi dalam silikon dengan konduktivitas tipe-n: pada fase pertama, terbentuk daerah p 1 dan p 2, dan pada fase kedua, terbentuk daerah n 2.

Elemen tersebut memiliki struktur p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Lebih mudah untuk mempertimbangkan struktur empat lapis seperti itu dengan membayangkannya sebagai sambungan dua struktur transistor tiga lapis konvensional:

P 1 -N 1 -P 2 N 1 -P 2 -N 1

Diagram yang sesuai dengan representasi ini ditunjukkan pada Gambar. 2.20, a. Mari kita pertimbangkan pengoperasian elemen sesuai dengan skema ini.

Transistor VT 2 dengan struktur tipe n 1 -p 2 -n 1 menjalankan fungsi inverter dengan beberapa keluaran (setiap kolektor membentuk keluaran terpisah dari suatu elemen sesuai dengan rangkaian kolektor terbuka).

Transistor VT 2, disebut penyuntik, memiliki struktur seperti p 1 -n 1 -p 2 . Karena luas n 1 transistor ini sama, emitor transistor VT 2 harus dihubungkan ke basis transistor VT 1; adanya area umum p 2 menyebabkan perlunya menghubungkan basis transistor VT 2 dengan kolektor transistor VT 1. Ini menciptakan hubungan antara transistor VT 1 dan VT 2, ditunjukkan pada Gambar 2.20a.

Karena emitor transistor VT 1 mempunyai potensial positif dan basis berada pada potensial nol, sambungan emitor mendapat bias maju dan transistor terbuka.

Arus kolektor transistor ini dapat ditutup melalui transistor VT 3 (inverter elemen sebelumnya) atau melalui sambungan emitor transistor VT 2.

Jika elemen logika sebelumnya dalam keadaan terbuka (transistor VT 3 terbuka), maka pada input elemen ini terdapat level tegangan rendah, yang bekerja berdasarkan VT 2, menjaga transistor ini dalam keadaan tertutup. Arus injektor VT 1 ditutup melalui transistor VT 3. Ketika elemen logika sebelumnya tertutup (transistor VT 3 tertutup), arus kolektor injektor VT 1 mengalir ke basis transistor VT 2, dan transistor ini adalah diatur ke keadaan terbuka.

Jadi, ketika VT 3 tertutup, transistor VT 2 terbuka dan sebaliknya, ketika VT 3 terbuka, transistor VT 2 tertutup. Keadaan terbuka elemen berhubungan dengan keadaan log.0, dan keadaan tertutup berhubungan dengan keadaan log.1.

Injektor adalah sumber arus searah (yang umum terjadi pada sekelompok elemen). Seringkali mereka menggunakan penunjukan grafis konvensional dari suatu elemen, yang ditunjukkan pada Gambar. 2.21,b.

Pada Gambar. Gambar 2.21a menunjukkan rangkaian yang mengimplementasikan operasi OR-NOT. Koneksi pengumpul elemen sesuai dengan operasi yang disebut instalasi I. Memang, setidaknya satu elemen cukup dalam keadaan terbuka (keadaan log.0), maka arus injektor elemen berikutnya akan ditutup melalui inverter terbuka dan level log.0 rendah akan ditetapkan pada hasil gabungan dari elemen-elemen tersebut. Akibatnya, pada keluaran ini suatu nilai terbentuk sesuai dengan ekspresi logika x 1 · x 2. Menerapkan transformasi de Morgan menghasilkan ekspresi x 1 · x 2 = . Oleh karena itu, sambungan elemen ini benar-benar mengimplementasikan operasi OR-NOT.

Elemen logika DAN 2 L memiliki keunggulan sebagai berikut:

memberikan integrasi tingkat tinggi; dalam pembuatan sirkuit I 2 L, proses teknologi yang sama digunakan seperti dalam produksi sirkuit terpadu pada transistor bipolar, tetapi jumlah operasi teknologi dan masker foto yang diperlukan lebih sedikit;

tegangan yang dikurangi digunakan (sekitar 1V);

memberikan kemampuan untuk bertukar daya pada rentang kinerja yang luas (konsumsi daya dapat diubah beberapa kali lipat, yang karenanya akan menyebabkan perubahan kinerja);

sesuai dengan elemen TTL.

Pada Gambar. Gambar 2.21b menunjukkan diagram peralihan unsur I 2 L ke unsur TTL.

7.2 Transistor VT1

Sebagai transistor VT1 kami menggunakan transistor KT339A dengan titik operasi yang sama dengan transistor VT2:

Misalkan Rk = 100 (Ohm).

Mari kita hitung parameter rangkaian ekivalen untuk transistor tertentu menggunakan rumus 5.1 - 5.13 dan 7.1 - 7.3.

Sk(persyaratan)=Sk(lulus)*=2×=1,41 (pF), dimana

Sk(wajib)-kapasitansi persimpangan kolektor pada Uke0 tertentu,

Sk(pasp) merupakan nilai acuan kapasitas kolektor pada Uke(pasp).

rb= =17,7 (Ohm); gb==0,057 (Cm), dimana

resistensi rb-basis,

Nilai referensi konstanta putaran umpan balik.

rе= ==6,54 (Ohm), dimana

resistensi emitor ulang.

gbe===1,51(mS), dimana

konduktivitas gbe-basis-emitor,

Nilai referensi koefisien transfer arus statis pada rangkaian emitor bersama.

Ce===0,803 (pF), dimana

C adalah kapasitas emitor,

nilai referensi ft dari frekuensi cutoff transistor di mana =1

Ri= =1000 (Ohm), dimana

Ri adalah resistansi keluaran transistor,

Uke0(tambah), Ik0(tambah) - masing-masing, nilai papan nama dari tegangan yang diizinkan pada kolektor dan komponen konstan arus kolektor.

– resistansi masukan dan kapasitansi masukan pada tahap pembebanan.

Frekuensi batas atas disediakan bahwa setiap tahap memiliki distorsi 0,75 dB. Nilai f ini memenuhi spesifikasi teknis. Tidak diperlukan koreksi.

7.2.1 Perhitungan skema stabilisasi termal

Seperti disebutkan dalam paragraf 7.1.1, dalam penguat ini, stabilisasi termal emitor paling dapat diterima karena transistor KT339A berdaya rendah, dan selain itu, stabilisasi emitor mudah diterapkan. Rangkaian stabilisasi termal emitor ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Prosedur perhitungan:

1. Pilih tegangan emitor, arus pembagi dan tegangan suplai;

2. Kemudian kita akan menghitungnya.

Arus pembagi dipilih sama dengan, di mana adalah arus basis transistor dan dihitung dengan rumus:

Tegangan suplai dihitung menggunakan rumus: (V)

Nilai resistor dihitung menggunakan rumus berikut:

8. Distorsi yang ditimbulkan oleh rangkaian input

Diagram skema rangkaian input kaskade ditunjukkan pada Gambar. 8.1.

Gambar 8.1 - Diagram skema rangkaian input kaskade

Asalkan impedansi masukan kaskade didekati dengan rangkaian RC paralel, koefisien transmisi rangkaian masukan di wilayah frekuensi tinggi dijelaskan dengan ekspresi:

– resistansi masukan dan kapasitansi masukan kaskade.

Nilai rangkaian masukan dihitung menggunakan rumus (5.13), dimana nilai tersebut disubstitusikan.

9. Perhitungan C f, R f, C r

Diagram rangkaian penguat berisi empat kapasitor kopling dan tiga kapasitor stabilisasi. Spesifikasi teknis menyatakan bahwa distorsi bagian atas pulsa yang datar tidak boleh lebih dari 5%. Oleh karena itu, setiap kapasitor kopling harus mendistorsi bagian atas pulsa yang rata tidak lebih dari 0,71%.

Distorsi flat top dihitung menggunakan rumus:

di mana τ dan adalah durasi pulsa.

Mari kita hitung τ n:

τ n dan C p dihubungkan dengan relasi:

dimana R l, R p - hambatan di kiri dan kanan kapasitansi.

Mari kita hitung C r. Resistansi masukan tahap pertama sama dengan resistansi resistansi yang dihubungkan secara paralel: transistor masukan, Rb1 dan Rb2.

R p =R dalam ||R b1 ||R b2 =628(Ohm)

Resistansi keluaran tahap pertama sama dengan sambungan paralel Rк dan resistansi keluaran transistor Ri.

R l =Rк||Ri=90,3(Ohm)

R p =R dalam ||R b1 ||R b2 =620(Ohm)

R l =Rк||Ri=444(Ohm)

R p =R dalam ||R b1 ||R b2 =48(Ohm)

R l =Rк||Ri=71(Ohm)

R p =R n =75(Ohm)

dimana C p1 adalah kapasitor pemisah antara Rg dan tahap pertama, C 12 - antara tahap pertama dan kedua, C 23 - antara tahap kedua dan ketiga, C 3 - antara tahap akhir dan beban. Dengan menempatkan semua kontainer lainnya pada suhu 479∙10 -9 F, kami akan memastikan penurunan yang kurang dari yang dibutuhkan.

Mari kita hitung R f dan C f (U RF = 1V):

10. Kesimpulan

Pada tugas kuliah ini telah dikembangkan penguat pulsa dengan menggunakan transistor 2T602A, KT339A, dan memiliki karakteristik teknis sebagai berikut:

Frekuensi batas atas 14 MHz;

Dapatkan 64 dB;

Resistansi generator dan beban 75 Ohm;

Tegangan suplai 18 V.

Rangkaian penguat ditunjukkan pada Gambar 10.1.

Gambar 10.1 - Rangkaian penguat

Saat menghitung karakteristik amplifier, perangkat lunak berikut digunakan: MathCad, Work Bench.

literatur

1. Perangkat semikonduktor. Transistor daya menengah dan tinggi: Direktori / A.A. Zaitsev, A.I. Mirkin, V.V. Mokryakov dan lainnya. Golomedova.-M.: Radio dan Komunikasi, 1989.-640 hal.

2. Perhitungan elemen koreksi frekuensi tinggi tahapan penguat menggunakan transistor bipolar. Manual pendidikan dan metodologi tentang desain kursus untuk mahasiswa spesialisasi teknik radio / A.A. Titov, Tomsk: Jil. negara Universitas Sistem Kontrol dan Radioelektronik, 2002. - 45 hal.

Bekerja langsung. Garis kerja melalui titik Uke=Ek dan Ik=Ek±Rn dan memotong grafik karakteristik keluaran (arus basis). Untuk mencapai amplitudo terbesar saat menghitung penguat pulsa, titik operasi dipilih lebih dekat ke tegangan terendah karena tahap akhir akan memiliki pulsa negatif. Berdasarkan grafik karakteristik keluaran (Gbr. 1), ditemukan nilai IKpost = 4,5 mA, ....

Perhitungan Sf, Rf, Rabu 10. Kesimpulan Sastra TUGAS TEKNIS No. 2 untuk desain mata kuliah pada disiplin ilmu “Sirkuit Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir” untuk mahasiswa gr. Topik proyek: Penguat pulsa Resistansi generator Rg = 75 Ohm. Penguatan K = 25 dB. Durasi pulsa 0,5 s. Polaritasnya adalah "positif". Rasio tugas 2. Waktu penyelesaian 25 ns. Melepaskan...

Bahwa agar sesuai dengan resistansi beban maka perlu dipasang pengikut emitor setelah tahap amplifikasi, mari kita gambar rangkaian penguatnya: 2.2 Perhitungan mode statis penguat Kita menghitung tahap amplifikasi pertama. Kami memilih titik operasi untuk tahap penguat pertama. Ciri-cirinya:...

Resistansi sumber sinyal input, dan oleh karena itu perubahan kondisi optimal selama penyinaran, tidak menyebabkan peningkatan kebisingan tambahan. Efek radiasi di IOU. Dampak AI pada parameter IOU. Amplifier operasional terintegrasi (IOA) adalah amplifier presisi berkualitas tinggi yang termasuk dalam kelas analog universal dan multifungsi...

Misalnya saja transistor MJE3055T ia memiliki arus maksimum 10A, dan penguatannya hanya sekitar 50; agar dapat terbuka sepenuhnya, ia perlu memompa sekitar dua ratus miliamp arus ke pangkalan. Output MK biasa tidak akan menangani sebanyak itu, tetapi jika Anda menghubungkan transistor yang lebih lemah di antara keduanya (semacam BC337) yang mampu menarik 200mA ini, maka itu mudah. Tapi ini agar dia tahu. Bagaimana jika Anda harus membuat sistem kontrol dari sampah improvisasi - ini akan berguna.

Praktisnya, sudah jadi rakitan transistor. Secara eksternal, tidak ada bedanya dengan transistor konvensional. Tubuh yang sama, tiga kaki yang sama. Hanya saja dayanya besar, dan arus kendalinya mikroskopis :) Dalam daftar harga biasanya mereka tidak repot dan menulis secara sederhana - transistor Darlington atau transistor komposit.

Misalnya pasangan BDW93C(NPN) dan BDW94С(PNP) Berikut adalah struktur internalnya dari datasheet.

Apalagi ada Majelis Darlington. Ketika beberapa dikemas menjadi satu paket sekaligus. Suatu hal yang sangat diperlukan ketika Anda perlu mengarahkan tampilan LED atau motor stepper yang kuat (). Contoh bagus dari build seperti itu - sangat populer dan mudah didapat ULN2003, mampu menyeret hingga 500 mA untuk masing-masing dari tujuh majelisnya. Keluaran dimungkinkan sertakan secara paralel untuk meningkatkan batas saat ini. Secara total, satu ULN dapat membawa sebanyak 3,5A melalui dirinya sendiri jika semua input dan outputnya diparalelkan. Yang membuat saya senang adalah pintu keluarnya berada di seberang pintu masuk, sangat nyaman untuk mengarahkan papan di bawahnya. Secara langsung.

Lembar data menunjukkan struktur internal chip ini. Seperti yang Anda lihat, ada juga dioda pelindung di sini. Terlepas dari kenyataan bahwa mereka digambar seolah-olah merupakan penguat operasional, output di sini adalah tipe kolektor terbuka. Artinya, dia hanya bisa melakukan hubungan arus pendek ke tanah. Yang menjadi jelas dari lembar data yang sama jika Anda melihat struktur satu katup.

Pada artikel kali ini kita akan membahas tentang multivibrator, cara kerjanya, cara menghubungkan beban ke multivibrator dan perhitungan multivibrator simetris transistor.

Multivibrator adalah generator pulsa persegi panjang sederhana yang beroperasi dalam mode osilator mandiri. Untuk mengoperasikannya, Anda hanya memerlukan tenaga dari baterai atau sumber listrik lainnya. Mari kita pertimbangkan multivibrator simetris paling sederhana yang menggunakan transistor. Diagramnya ditunjukkan pada gambar. Multivibrator bisa menjadi lebih rumit tergantung pada fungsi yang diperlukan yang dilakukan, tetapi semua elemen yang disajikan pada gambar adalah wajib, tanpanya multivibrator tidak akan berfungsi.

Pengoperasian multivibrator simetris didasarkan pada proses pengisian-pengosongan kapasitor, yang bersama-sama dengan resistor membentuk rangkaian RC.

Saya menulis sebelumnya tentang cara kerja rangkaian RC di artikel saya Kapasitor, yang dapat Anda baca di situs web saya. Di Internet, jika Anda menemukan materi tentang multivibrator simetris, disajikan secara singkat dan tidak dapat dipahami. Keadaan ini tidak memungkinkan amatir radio pemula untuk memahami apa pun, tetapi hanya membantu insinyur elektronik berpengalaman mengingat sesuatu. Atas permintaan salah satu pengunjung situs saya, saya memutuskan untuk menghilangkan kesenjangan ini.

Bagaimana cara kerja multivibrator?

Pada saat awal catu daya, kapasitor C1 dan C2 dilepaskan, sehingga resistansi arusnya rendah. Resistansi kapasitor yang rendah menyebabkan pembukaan transistor yang “cepat” yang disebabkan oleh aliran arus:

— VT2 sepanjang jalur (ditampilkan dalam warna merah): “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah dari C1 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT2 > — catu daya”;

— VT1 sepanjang jalur (ditunjukkan dengan warna biru): “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah dari C2 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT1 > — catu daya.”

Ini adalah mode pengoperasian multivibrator yang “tidak stabil”. Itu berlangsung dalam waktu yang sangat singkat, hanya ditentukan oleh kecepatan transistor. Dan tidak ada dua transistor yang parameternya benar-benar identik. Transistor mana pun yang terbuka lebih cepat akan tetap terbuka—”pemenangnya”. Mari kita asumsikan bahwa dalam diagram kita ternyata VT2. Kemudian, melalui resistansi rendah dari kapasitor C2 yang dilepaskan dan resistansi rendah dari sambungan kolektor-emitor VT2, basis transistor VT1 akan dihubung pendek ke emitor VT1. Akibatnya, transistor VT1 akan terpaksa menutup - “kalah”.

Karena transistor VT1 tertutup, muatan “cepat” pada kapasitor C1 terjadi di sepanjang jalur: “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah dari C1 yang dilepaskan > sambungan basis-emitor VT2 > — catu daya.” Muatan ini terjadi hampir sampai tegangan catu daya.

Pada saat yang sama, kapasitor C2 diisi dengan arus polaritas terbalik di sepanjang jalur: “+ sumber daya > resistor R3 > resistansi rendah dari C2 yang dilepaskan > sambungan kolektor-emitor VT2 > — sumber daya.” Durasi pengisian daya ditentukan oleh peringkat R3 dan C2. Mereka menentukan waktu di mana VT1 berada dalam keadaan tertutup.

Ketika kapasitor C2 diisi dengan tegangan yang kira-kira sama dengan tegangan 0,7-1,0 volt, resistansinya akan meningkat dan transistor VT1 akan terbuka dengan tegangan yang diterapkan di sepanjang jalur: “+ catu daya > resistor R3 > sambungan basis-emitor VT1 > - Sumber Daya listrik." Dalam hal ini, tegangan kapasitor bermuatan C1, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT1, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT2 dengan polaritas terbalik. Akibatnya, VT2 akan menutup, dan arus yang sebelumnya melewati sambungan terbuka kolektor-emitor VT2 akan mengalir melalui rangkaian: “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah C2 > sambungan basis-emitor VT1 > — catu daya. ” Rangkaian ini akan dengan cepat mengisi ulang kapasitor C2. Mulai saat ini, mode pembangkitan mandiri “kondisi stabil” dimulai.

Pengoperasian multivibrator simetris dalam mode pembangkitan “kondisi tunak”.

Setengah siklus pertama operasi (osilasi) multivibrator dimulai.

Ketika transistor VT1 terbuka dan VT2 tertutup, seperti yang baru saya tulis, kapasitor C2 dengan cepat diisi ulang (dari tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang sama, ke tegangan sumber listrik dengan polaritas yang berlawanan) di sepanjang rangkaian : “+ catu daya > resistor R4 > resistansi rendah C2 > sambungan basis-emitor VT1 > - catu daya.” Selain itu, kapasitor C1 diisi ulang secara perlahan (dari tegangan sumber listrik dengan polaritas yang sama ke tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang berlawanan) sepanjang rangkaian: “+ sumber listrik > resistor R2 > pelat kanan C1 > pelat kiri C1 > pertemuan kolektor-emitor transistor VT1 > - - sumber listrik.”

Ketika, sebagai akibat dari pengisian ulang C1, tegangan pada basis VT2 mencapai nilai +0,6 volt relatif terhadap emitor VT2, transistor akan terbuka. Oleh karena itu, tegangan kapasitor bermuatan C2, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT2, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT1 dengan polaritas terbalik. VT1 akan ditutup.

Paruh siklus kedua operasi (osilasi) multivibrator dimulai.

Ketika transistor VT2 terbuka dan VT1 tertutup, kapasitor C1 dengan cepat diisi ulang (dari tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas yang sama, ke tegangan sumber listrik dengan polaritas yang berlawanan) di sepanjang rangkaian: “+ catu daya > resistor R1 > resistansi rendah C1 > sambungan basis emitor VT2 > - catu daya.” Selain itu, kapasitor C2 diisi ulang secara perlahan (dari tegangan sumber listrik dengan satu polaritas, ke tegangan 0,7...1,0 volt dengan polaritas berlawanan) di sepanjang rangkaian: “pelat kanan C2 > persimpangan kolektor-emitor dari transistor VT2 > - catu daya > + sumber listrik > resistor R3 > pelat kiri C2". Ketika tegangan pada basis VT1 mencapai +0,6 volt relatif terhadap emitor VT1, transistor akan terbuka. Oleh karena itu, tegangan kapasitor bermuatan C1, melalui sambungan kolektor-emitor terbuka VT1, akan diterapkan ke sambungan emitor-basis transistor VT2 dengan polaritas terbalik. VT2 akan ditutup. Pada titik ini, paruh kedua siklus osilasi multivibrator berakhir, dan setengah siklus pertama dimulai lagi.

Proses ini diulangi hingga multivibrator terputus dari sumber listrik.

Metode untuk menghubungkan beban ke multivibrator simetris

Pulsa persegi panjang diambil dari dua titik multivibrator simetris– kolektor transistor. Bila terdapat potensi “tinggi” pada salah satu kolektor, maka terdapat potensi “rendah” pada kolektor lainnya (tidak ada), begitu pula sebaliknya bila terdapat potensi “rendah” pada salah satu keluaran, maka terjadilah. potensi “tinggi” di sisi lain. Hal ini terlihat jelas pada grafik waktu di bawah ini.

Beban multivibrator harus dihubungkan secara paralel dengan salah satu resistor kolektor, tetapi tidak boleh dihubungkan secara paralel dengan sambungan transistor kolektor-emitor. Anda tidak dapat mem-bypass transistor dengan beban. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, maka minimal durasi pulsa akan berubah, dan maksimal multivibrator tidak akan berfungsi. Gambar di bawah menunjukkan cara menyambungkan beban dengan benar dan cara tidak melakukannya.

Agar beban tidak mempengaruhi multivibrator itu sendiri, multivibrator harus memiliki impedansi masukan yang cukup. Untuk tujuan ini, tahapan transistor penyangga biasanya digunakan.

Contohnya menunjukkan menghubungkan kepala dinamis impedansi rendah ke multivibrator. Resistor tambahan meningkatkan resistansi input tahap buffer, dan dengan demikian menghilangkan pengaruh tahap buffer pada transistor multivibrator. Nilainya tidak boleh kurang dari 10 kali nilai resistor kolektor. Menghubungkan dua transistor dalam rangkaian “transistor komposit” secara signifikan meningkatkan arus keluaran. Dalam hal ini, adalah benar untuk menghubungkan rangkaian basis-emitor dari tahap buffer secara paralel dengan resistor kolektor multivibrator, dan tidak secara paralel dengan sambungan kolektor-emitor dari transistor multivibrator.

Untuk menghubungkan kepala dinamis impedansi tinggi ke multivibrator tahap buffer tidak diperlukan. Kepala dihubungkan bukan ke salah satu resistor kolektor. Satu-satunya syarat yang harus dipenuhi adalah arus yang mengalir melalui kepala dinamis tidak boleh melebihi arus kolektor maksimum transistor.

Jika Anda ingin menghubungkan LED biasa ke multivibrator– untuk membuat “lampu berkedip”, maka buffer cascade tidak diperlukan untuk ini. Mereka dapat dihubungkan secara seri dengan resistor kolektor. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa arus LED kecil, dan penurunan tegangan selama pengoperasian tidak lebih dari satu volt. Oleh karena itu, mereka tidak berpengaruh apa pun pada pengoperasian multivibrator. Benar, ini tidak berlaku untuk LED super terang, yang arus pengoperasiannya lebih tinggi dan penurunan tegangannya bisa dari 3,5 hingga 10 volt. Namun dalam hal ini, ada jalan keluarnya - meningkatkan tegangan suplai dan menggunakan transistor dengan daya tinggi, memberikan arus kolektor yang cukup.

Harap dicatat bahwa kapasitor oksida (elektrolitik) dihubungkan dengan positifnya ke kolektor transistor. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa berdasarkan transistor bipolar, tegangan tidak naik di atas 0,7 volt relatif terhadap emitor, dan dalam kasus kami, emitor adalah minus dari catu daya. Namun pada kolektor transistor, tegangan berubah hampir dari nol menjadi tegangan sumber listrik. Kapasitor oksida tidak dapat menjalankan fungsinya bila dihubungkan dengan polaritas terbalik. Secara alami, jika Anda menggunakan transistor dengan struktur yang berbeda (bukan struktur N-P-N, tetapi struktur P-N-P), maka selain mengubah polaritas sumber daya, Anda perlu menyalakan LED dengan katoda "di sirkuit", dan kapasitor dengan kelebihan pada basis transistor.

Mari kita cari tahu sekarang Parameter elemen multivibrator apa yang menentukan arus keluaran dan frekuensi pembangkitan multivibrator?

Apa pengaruh nilai resistor kolektor? Saya telah melihat di beberapa artikel Internet biasa-biasa saja bahwa nilai resistor kolektor tidak mempengaruhi frekuensi multivibrator secara signifikan. Ini semua omong kosong! Jika multivibrator dihitung dengan benar, penyimpangan nilai resistor ini lebih dari lima kali dari nilai yang dihitung tidak akan mengubah frekuensi multivibrator. Hal utama adalah resistansinya lebih kecil dari resistor basis, karena resistor kolektor menyediakan pengisian kapasitor yang cepat. Namun di sisi lain, nilai resistor kolektor merupakan nilai utama untuk menghitung konsumsi daya dari sumber listrik, yang nilainya tidak boleh melebihi daya transistor. Jika dilihat, jika dihubungkan dengan benar, keduanya bahkan tidak berpengaruh langsung pada daya keluaran multivibrator. Namun durasi antar peralihan (frekuensi multivibrator) ditentukan oleh pengisian ulang kapasitor yang “lambat”. Waktu pengisian ulang ditentukan oleh peringkat rangkaian RC - resistor dasar dan kapasitor (R2C1 dan R3C2).

Multivibrator, meskipun disebut simetris, ini hanya mengacu pada sirkuit konstruksinya, dan dapat menghasilkan pulsa keluaran yang simetris dan asimetris dalam durasi. Durasi pulsa (tingkat tinggi) pada kolektor VT1 ditentukan oleh rating R3 dan C2, dan durasi pulsa (tingkat tinggi) pada kolektor VT2 ditentukan oleh rating R2 dan C1.

Durasi pengisian ulang kapasitor ditentukan dengan rumus sederhana, dimana Tau– durasi pulsa dalam hitungan detik, R– resistansi resistor dalam Ohm, DENGAN– kapasitansi kapasitor dalam Farad:

Jadi, jika Anda belum melupakan apa yang tertulis di artikel ini beberapa paragraf sebelumnya:

Jika ada kesetaraan R2=R3 Dan C1=C2, pada output multivibrator akan ada "berliku-liku" - pulsa persegi panjang dengan durasi yang sama dengan jeda antar pulsa, yang Anda lihat pada gambar.

Periode osilasi penuh multivibrator adalah T sama dengan jumlah durasi pulsa dan jeda:

Frekuensi osilasi F(Hz) berhubungan dengan periode T(detik) melalui perbandingan:

Biasanya, jika ada perhitungan sirkuit radio di Internet, jumlahnya sedikit. Itu sebabnya Mari kita hitung elemen multivibrator simetris menggunakan contoh .

Seperti tahapan transistor lainnya, penghitungan harus dilakukan dari ujung - keluaran. Dan pada output kita memiliki tahap buffer, kemudian ada resistor kolektor. Resistor kolektor R1 dan R4 menjalankan fungsi memuat transistor. Resistor kolektor tidak berpengaruh pada frekuensi pembangkitan. Mereka dihitung berdasarkan parameter transistor yang dipilih. Jadi, pertama-tama kita menghitung resistor kolektor, lalu resistor basis, lalu kapasitor, dan kemudian tahap buffer.

Tata cara dan contoh penghitungan multivibrator simetris transistor

Data awal:

Tegangan suplai Ui.p. = 12V.

Frekuensi multivibrator yang diperlukan F = 0,2 Hz (T = 5 detik), dan durasi pulsa sama dengan 1 (satu detik.

Bola lampu pijar mobil digunakan sebagai beban. 12 volt, 15 watt.

Seperti yang Anda duga, kami akan menghitung "lampu berkedip" yang akan berkedip setiap lima detik sekali, dan durasi cahayanya adalah 1 detik.

Memilih transistor untuk multivibrator. Misalnya, kita memiliki transistor paling umum di zaman Soviet KT315G.

Untuk mereka: Pmaks=150mW; Imaks=150mA; jam21>50.

Transistor untuk tahap buffer dipilih berdasarkan arus beban.

Agar tidak menggambarkan diagram dua kali, saya sudah menandatangani nilai-nilai elemen pada diagram. Perhitungannya diberikan lebih lanjut dalam Keputusan.

Larutan:

1. Pertama-tama, Anda perlu memahami bahwa mengoperasikan transistor pada arus tinggi dalam mode switching lebih aman bagi transistor itu sendiri daripada beroperasi dalam mode amplifikasi. Oleh karena itu, tidak perlu menghitung daya untuk keadaan transisi pada saat lewatnya sinyal bolak-balik melalui titik operasi "B" dari mode statis transistor - transisi dari keadaan terbuka ke keadaan tertutup dan sebaliknya. . Untuk rangkaian pulsa yang dibangun di atas transistor bipolar, daya biasanya dihitung untuk transistor dalam keadaan terbuka.

Pertama, kita menentukan disipasi daya maksimum transistor, yang nilainya harus 20 persen lebih kecil (faktor 0,8) dari daya maksimum transistor yang ditunjukkan dalam buku referensi. Tetapi mengapa kita perlu menggerakkan multivibrator ke dalam kerangka kaku arus tinggi? Dan bahkan dengan peningkatan daya, konsumsi energi dari sumber listrik akan besar, namun manfaatnya hanya sedikit. Oleh karena itu, setelah menentukan disipasi daya maksimum transistor, kami akan menguranginya sebanyak 3 kali lipat. Pengurangan lebih lanjut dalam disipasi daya tidak diinginkan karena pengoperasian multivibrator berbasis transistor bipolar dalam mode arus rendah merupakan fenomena “tidak stabil”. Jika sumber listrik yang digunakan tidak hanya untuk multivibrator, atau tidak sepenuhnya stabil, frekuensi multivibrator juga akan “mengambang”.

Kita tentukan disipasi daya maksimum: Pdis.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150 mW = 120 mW

Kami menentukan nilai daya yang dihamburkan: Pdis.nom. = 120/3 = 40mW

2. Tentukan arus kolektor dalam keadaan terbuka : Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Anggap saja sebagai arus kolektor maksimum.

3. Cari nilai hambatan dan daya beban kolektor: Rk.total = Ui.p/Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

Kami memilih resistor dari kisaran nominal yang ada sedekat mungkin dengan 3,6 kOhm. Rangkaian nominal resistor mempunyai nilai nominal 3,6 kOhm, maka kita hitung terlebih dahulu nilai resistor kolektor R1 dan R4 multivibrator: Rк = R1 = R4 = 3,6 kOhm.

Kekuatan resistor kolektor R1 dan R4 sama dengan disipasi daya pengenal transistor Pras.nom. = 40mW. Kami menggunakan resistor dengan daya melebihi Pras.nom yang ditentukan. - ketik MLT-0,125.

4. Mari kita lanjutkan menghitung resistor dasar R2 dan R3. Peringkatnya ditentukan berdasarkan penguatan transistor h21. Pada saat yang sama, untuk pengoperasian multivibrator yang andal, nilai resistansi harus berada dalam kisaran: 5 kali lebih besar dari resistansi resistor kolektor, dan lebih kecil dari produk Rк * h21 Rmin = 3,6 * 5 = 18 kOhm, dan Rmaks = 3,6 * 50 = 180 kOhm

Dengan demikian, nilai resistansi Rb (R2 dan R3) dapat berada pada kisaran 18...180 kOhm. Kita pilih dulu nilai rata-rata = 100 kOhm. Tapi ini belum final, karena kita perlu menyediakan frekuensi multivibrator yang diperlukan, dan seperti yang saya tulis sebelumnya, frekuensi multivibrator secara langsung bergantung pada resistor dasar R2 dan R3, serta pada kapasitansi kapasitor.

5. Hitung kapasitansi kapasitor C1 dan C2 dan bila perlu hitung ulang nilai R2 dan R3.

Nilai kapasitansi kapasitor C1 dan resistansi resistor R2 menentukan durasi pulsa keluaran pada kolektor VT2. Selama dorongan inilah bola lampu kita akan menyala. Dan pada kondisi tersebut durasi pulsa diatur menjadi 1 detik.

Mari kita tentukan kapasitansi kapasitor: C1 = 1 detik / 100 kOhm = 10 µF

Kapasitor dengan kapasitas 10 μF termasuk dalam kisaran nominal, sehingga cocok untuk kita.

Nilai kapasitansi kapasitor C2 dan resistansi resistor R3 menentukan durasi pulsa keluaran pada kolektor VT1. Selama pulsa inilah ada “jeda” pada kolektor VT2 dan bola lampu kita tidak akan menyala. Dan pada kondisi tersebut ditentukan periode penuh 5 detik dengan durasi pulsa 1 detik. Jadi durasi jedanya adalah 5 detik – 1 detik = 4 detik.

Setelah mengubah rumus durasi isi ulang, kami Mari kita tentukan kapasitansi kapasitor: C2 = 4 detik / 100 kOhm = 40 μF

Kapasitor dengan kapasitas 40 μF tidak termasuk dalam kisaran nominal, sehingga tidak cocok untuk kita, dan kita akan mengambil kapasitor dengan kapasitas 47 μF yang sedekat mungkin dengannya. Namun seperti yang Anda pahami, waktu “jeda” juga akan berubah. Untuk mencegah hal ini terjadi, kami Mari kita hitung ulang resistansi resistor R3 berdasarkan durasi jeda dan kapasitansi kapasitor C2: R3 = 4 detik / 47 µF = 85 kOhm

Berdasarkan rangkaian nominalnya, nilai resistansi resistor terdekat adalah 82 kOhm.

Jadi, kami mendapatkan nilai elemen multivibrator:

R1 = 3,6 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 82 kOhm, R4 = 3,6 kOhm, C1 = 10 µF, C2 = 47 µF.

6. Hitung nilai resistor R5 tahap buffer.

Untuk menghilangkan pengaruh pada multivibrator, resistansi dari resistor pembatas tambahan R5 dipilih setidaknya 2 kali lebih besar dari resistansi resistor kolektor R4 (dan dalam beberapa kasus lebih). Resistansinya, bersama dengan resistansi sambungan emitor-basis VT3 dan VT4, dalam hal ini tidak akan mempengaruhi parameter multivibrator.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kOhm

Menurut seri nominalnya, resistor terdekat adalah 7,5 kOhm.

Dengan nilai resistor R5 = 7,5 kOhm, arus kontrol tahap buffer akan sama dengan:

Saya mengontrol = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1.2v) / 7,5 kOhm = 1,44 mA

Selain itu, seperti yang saya tulis sebelumnya, peringkat beban kolektor transistor multivibrator tidak mempengaruhi frekuensinya, jadi jika Anda tidak memiliki resistor seperti itu, Anda dapat menggantinya dengan peringkat “dekat” lainnya (5 ... 9 kOhm ). Sebaiknya arah penurunannya agar tidak terjadi penurunan arus kendali pada tahap buffer. Namun perlu diingat bahwa resistor tambahan merupakan beban tambahan untuk transistor VT2 multivibrator, sehingga arus yang mengalir melalui resistor ini berjumlah arus resistor kolektor R4 dan merupakan beban untuk transistor VT2: Itotal = Ik + Ikontrol. = 3,3mA + 1,44mA = 4,74mA

Beban total pada kolektor transistor VT2 berada dalam batas normal. Jika melebihi arus kolektor maksimum yang ditentukan dalam buku referensi dan dikalikan dengan faktor 0,8, tingkatkan resistansi R4 hingga arus beban cukup berkurang, atau gunakan transistor yang lebih kuat.

7. Kita perlu memberikan arus ke bola lampu Dalam = P / Ui.p. = 15W / 12V = 1,25 A

Namun arus kendali tahap buffer adalah 1,44 mA. Arus multivibrator harus ditingkatkan dengan nilai yang sama dengan perbandingan:

Di / sayakontrol = 1,25A / 0,00144A = 870 kali.

Bagaimana cara melakukannya? Untuk peningkatan arus keluaran yang signifikan gunakan rangkaian transistor yang dibangun sesuai dengan rangkaian "transistor komposit". Transistor pertama biasanya berdaya rendah (kita akan menggunakan KT361G), memiliki penguatan tertinggi, dan transistor kedua harus menyediakan arus beban yang cukup (mari kita ambil KT814B yang sama umum). Kemudian koefisien transmisinya h21 dikalikan. Jadi, untuk transistor KT361G h21>50, dan untuk transistor KT814B h21=40. Dan koefisien transmisi keseluruhan dari transistor-transistor ini dihubungkan sesuai dengan rangkaian “transistor komposit”: h21 = 50*40 = 2000. Angka ini lebih besar dari 870, sehingga transistor ini cukup untuk mengendalikan bola lampu.

Ya, itu saja!