Зачёт.Ru

Разработать схему автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторах

Задание №1

Разработать схему автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторах по исходным данным табл. 1

Параметр	Условные обозначения (для прогр.)	Диапазон изменения		Шаг изменения внутри диапазона
		мин	макс
Частота выходной последовательности импульсов, fвых, КГц	A	1	10	S1=1
Амплитуда выходных импульсов, Uвых, В	B	5	30	S2=1
Скважность, Q	C	2	10	S4=1

Последовательность выполнения контрольной работы:
— разработать и привести в пояснительной записке электрическую структурную схему, описать назначение её элементов;
— на основании структурной схемы разработать и привести в пояснительной записке электрическую функциональную схему, объяснить выбор стандартных функциональных элементов и их назначение;
— на основании функциональной схемы разработать электрическую принципиальную схему: выбрать тип транзисторов (рекомендуются транзисторы с P_к.макс≤ 100мВт, например КТ358В) , рассчитать параметры пассивных элементов, необходимых  для  обеспечения работы мультивибратора;
— привести временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы (на коллекторах и базах транзисторов);
— привести расчётные номиналы  пассивных элементов схемы к ближайшим стандартным значениям, оформить принципиальную электрическую схему и  перечень элементов схемы по ЕСКД.

 

1. Электрическая структурная схема

…

1,2. Источник опорного напряжения – обеспечивает питание цепи.
3,4. Сравнительное устройство – формирует сигнал, который поступает в линию задержки.
5,6. Линия задержки – формирует задержку переднего фронта входного импульса, относительно переднего фронта выходного импульса на заданный промежуток времени.

 

2. Электрическая функциональная схема

…

На сравнительном устройстве 1 формируется сигнал амплитуды Uмаксимального , сигнал поступает в линию задержки 4, которая реализует задержку переднего фронта входного импульса, далее сигнал поступает на вход сравнительного устройства 2, в этом устройстве происходит формирование нового импульса амплитуды Uмаксимального, откуда поступает на вход линии задержки 3 (и выполняет такие же функции, что и линия задержки 4.), выходной сигнал линии задержки 3 способствует формированию нового импульса на выходе сравнительное устройство 1. (цикл повторяется).

 

3. Описание принципа работы мультивибратора
Автоколебательный мультивибратор имеет 2 метастабильных состояния.
Состояние 1: Q1 закрыт, Q2 открыт и насыщен, C1 быстро заряжается базовым током Q2 через R1 и Q2, после чего при полностью заряженном C1 (полярность заряда указана на схеме) через R1 не течет тока, напряжение на C1 равно (току базы Q2 * R2), а на коллекторе Q1 — питанию.
Напряжение на коллекторе Q2 невелико (падение на насыщенном транзисторе).
C2 заряжен ранее в предыдущем состоянии 2, полярность по схеме. Получаем напряжение на базе Q1 = (небольшое напряжение на коллекторе Q2) — (большое напряжение на C2) — т.е. отрицательное напряжение, наглухо запирающее транзистор.
Состояние 2: то же в зеркальном отражении.
Переход из состояния в состояние: в состоянии 1 C2 начинает медленно перезаряжаться через открытый Q2 и R3. Отрицательное напряжение на нем уменьшается, а напряжение на базе Q1 — расти, пока через довольно длительное время не достигнет положительного значения.
Это приведет к началу открытия Q1, появлению коллекторного тока через R1 и Q1 и падению напряжения на коллекторе Q1 (падение на R1). Так как C1 заряжен и быстро разрядиться не может, это приводит к падению напряжения на базе Q2 и началу закрытия Q2.
Закрытие Q2 приводит к снижению коллекторного тока и росту напряжения на коллекторе (уменьшение падения на R4). В сочетании с перезарядкой C2 это еще более повышает напряжение на базе Q1. Эта положительная обратная связь приводит к насыщению Q1 и полному закрытию Q2.
Такое состояние (состояние 2) поддерживается в течение времени перезаряда C1 через открытый Q1 и R2.
Таким образом, постоянная времени одного плеча есть С1 * R2, второго — C2 * R3. Это дает длительность импульсов и пауз.
Также эти пары подбираются так, чтобы падение напряжения на резисторе в условиях протекания через него тока базы было бы большим, сравнимым с питанием.
R1 и R4 подбираются как много меньшие, чем R2 и R3. Зарядка конденсаторов через R1 и R4 должна быть быстрее, чем перезарядка через R2 и R3.

4. Расчет мультивибратора
По данным таблицы 1 имеем:
Частота выходной последовательности импульсов f _вых =1кГц
Амплитуда выходных импульсов U _вых = 8 В
Скважность Q = 2

…

[gview file=»https://zachet.ru/wp-content/uploads/2014/04/multivibrator_1.zip» height=170]

Максим 4 апреля, 2014

Posted In: Пример решения, Электроника