1. Амплитуда генерируемых импульсов:
Um = Uкн – Uк зап ≈ ЕК;
2. Постоянная времени разрядки конденсатора С1:
τ 2≈ С1Rб2; (с)
3. Постоянная времени разрядки конденсатора С2:
τ 1≈ С2Rб1;
4. Длительность генерируемых импульсов:
tИ2 = С1Rб2 ln 2≈ 0,7 С1Rб2 = 0,7τ2; (с)
tИ1 = С2Rб1 ln 2≈ 0,7 С2Rб1 = 0,7τ1 (с)
5. Период колебаний:
Т= tИ1 + tИ2 = 0,7 (С1Rб2 + С2Rб1) = 0,7(τ2 + τ1) (с)
Теориядлярасчетатранзисторногоавтоколебательного
Мультивибраторы
Выбор транзистора производится из ряда соображений.
1. При запирании транзистора на его базу передается положительный перепад напряжения Um = Ек. Потенциал коллектора при этом стремится к -Ек. Поэтому максимально допустимое напряжение между коллектором и базой транзистора должно быть
| Uкб допю > 2 Ek | (1.1) |
2. Максимальная частота колебаний мультивибратора fmax зависит от частоты транзистора
f b У выбранного транзистора должно быть
| f b > 0,7 fmax | (1.2) |
3. Чтобы обеспечить заданную длительность положительного перепада – длительность среза tс частота транзистора f a, должна соответствовать условию
| где Iко max |
| f a | > 1/tc | (1.3) |
4. Напряжение источника питания берут равным
Ек
= (1,1
¸
Um
(1.4)
c тем чтобы изменение потенциала коллектора не было меньше заданной амплитуды импульса Um
5. Сопротивление резистора Rк, выбирают с таким расчетом, чтобы ток открытого транзистора не превышал максимально допустимого
Iкн ≈ Ек / Rk < Iкдоп
откуда
| Rk > Rk / Iкдоп | (1.5) |
С другой стороны, падение напряжения на резисторе Rk от обратного тока коллектора не должно превышать (0,05 ¸0,1)Ек, т. е.
|
|
Iко max * Rk < (0,05 ¸ 0,1)Ек
Откуда
Rk < |(0,05 ¸ 0,1)Ек |/ Iко max (1.6)
- обратный ток при максимальной рабочей температуре. При выполнении этого условия потенциал коллектора запертого транзистора мало отличается от Ek.
6. Сопротивление резистора Rб следует выбирать с таким расчетом, чтобы обеспечить неглубокое насыщение транзистора (S ≈ 2)
(Ек / Rk)* откуда
b
= (Ек / Rб) *S,
(1.7)
| Rб = (b *Rk) / S | (1.8) |
Емкость конденсатора С выбирается в соответствии с заданной длительностью импульсов
| С1 = tU2 / 0,7 Rб2, | (1.9) | |
| С2 = tU2 / 0,7 Rб1 | (1.10) |
Конденсторы выбираются по ГОСту.
Пример расчета автоколебательного мультивибратора
Рассчитать транзисторный мультивибратор в автоколебательном режиме по следующим данным: амплитуда Uм = 10 В, длительность среза tс £ 0,02, частота повторения импульсов 10 кГц, максимальная температура
t =40°С, время восстановления схемы tв £ 0,2 tu
1. Пользуясь выражением, определяем напряжение источника питания
| Ек(1,1 | ¸1,2) Uм |
В соответствии с данными возьмем
Ек = 1,2 * 10 = 12 В
2. Выбираем транзистор, параметры которого должны удовлетворять условиям
| Uкб мин ³ | 2Ек; | f b | ³ | 0,7 fmax | и | f a | ³ | 1/tc | |
| В соответствии с заданием транзистор должен иметь | |||||||||
| Uкб мин ³ | 2*12 = 24 В; | f b | ³ 0,7*10 = 7 кГц | ||||||
| tс £ 0,02 tu, | tu =Т/2f; | f = 1/(2*10*103) = 50мкс | |||||||
tс £ 0,02*50*10-6 = 1 мкс
f a ³ 1/(1*10-6) = 1МГц
|
|
Выбираем по справочнику транзистор ГТ 115Б, для которого
Uкб мax =30 В, Iк мax = 30мА, f a ³ 1МГц, b = 20 ¸80,
температуры t =45°С).
У выбранного транзистора b ср = 50, f b = f a / b +1 = 20кГц.
Iко мax = 40мкА, (до
3. Используя выражение определяем сопротивление Rk; Rk =
4. Выбираем по ГОСТу RК;
(0,05 - 0,1) Ек I ко.max
(Ом)
5. Находим сопротивление Rб. Определяем его по среднему значению b ср=50 и коэффициенту насыщения S = 2;
Rб = b ср * Rk / S = (50*1*103)/2 = 25 кОм Выбираем по ГОСТу Rб =24 кОм
При этом базовый ток отпертого транзистора
Iб =Ек/ Rб = 12 /(24*103) = 500 мкА,
что превышает Iко мax больше, чем на порядок, благодаря чему схема термостабильна.
6. Определяем емкость конденсатора С1 и С2
С1 = С2 = tu /0,7 Rб,
С = 50*10-6/(0,7*20*103) = 3000 пФ
Выбираем по ГОСТу С1 = С2 = 3000 пФ
7. Определяем время восстановления схемы tв = 3СRк = 3*3000*10-12*1*103 = 9 мкс,
| что не превосходит допустимого tв £ | 0,2*50*10-6 = 10 мкс. |
ОТЧЕТ должен содержать:
1. Принципиальную схему автоколебательного транзисторного мультивибратора (см. конспект);
2. Промежуточные формулы;
3. Расчет мультивибратора выбранного по справочнику транзистора, в соответствии с вариантом;
4. Вывод;
5. Ответить на контрольные вопросы:
¾ Как изменяется параметры импульсов симметричного автоколебательного мультивибратора, если:
a) Увеличить С1;
b) Увеличить Rб1;
c) Уменьшить С2;
d) Уменьшить Rб2;
¾ Чему равна скважность импульсов симметричного автоколебательного мультивибратора?
|
|
¾ Что и как следует изменить в схеме для получения большой скважности?
Задание на выполнение практической работы.
| № | ||||||||||
| варианта | ||||||||||
| Um,В | ||||||||||
| tС,мкс | 0,01 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,02 |
| f, кГц | ||||||||||
| tВ, мкс | 0,2 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0.2 | 0,3 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 |
| № | ||||||||||
| вариант. | ||||||||||
| Um,В | ||||||||||
| tС,мкс | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 |
| f, кГц | ||||||||||
| tВ, мкс | 0,2 | 0,1 | 0,4 | 0,3 | 0,5 | 0,2 | 0.2 | 0,1 | 0,3 | 0,2 |
| № | ||||||||||
| вариант | ||||||||||
| Um,В | ||||||||||
| tС, мкс | 0,03 | 0,04 | 0,02 | 0,05 | 0,01 | 0,02 | 0,04 | 0,01 | 0,02 | 0,015 |
| f, кГц | ||||||||||
| tВ, мкс | 0, | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0.3 | 0,4 | 0,5 |
Для всех вариантов температура 250С
Литература: Ю.А.Браммер «Импульсная техника»