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Multivibrador autooscilante. Radio - para principiantes
Directorio / Radio - para principiantes Un diagrama de una de las variantes de un multivibrador autooscilante se muestra en la fig. 1, un. Debería recordarle el conocido circuito multivibrador simétrico de dos transistores.
Pero aquí la función de los elementos activos del multivibrador la realizan los elementos lógicos 2I-NOT, incluidos los inversores. Gracias a dos circuitos de retroalimentación positiva: la salida del elemento DD1.2 a través del capacitor C1 con la entrada DD1.1 y la salida del elemento DD1.1 a través del capacitor C2 con la entrada DD1.2, el dispositivo es auto- excita y genera impulsos eléctricos. La tasa de repetición de los pulsos generados depende de los valores de los condensadores y resistencias especificados R1 y R2. ¿Qué son los impulsos eléctricos? Si el voltaje DC es abrupto y a intervalos regulares (en un caso particular) cambia su valor, tomando alternativamente un nivel alto, luego uno bajo, entonces este tipo de señal se denomina comúnmente secuencia de pulsos o secuencia de pulsos. Aquellos segmentos de esta secuencia, cuando el voltaje toma un nivel alto, se llaman impulsos de alto nivel; las pausas entre ellos son segmentos con un bajo nivel de tensión. Sin embargo, por la misma razón podemos hablar de impulsos de bajo nivel; en este caso las pausas serán altas. En general, la duración de los pulsos puede no ser igual a la duración de las pausas entre ellos. La relación de estas duraciones se estima mediante un parámetro como el ciclo de trabajo, que muestra cuántas veces el período de la secuencia es mayor que la duración del pulso. El momento de ocurrencia de un impulso tanto de nivel alto como de nivel bajo se denomina comúnmente frente del impulso, y el momento de terminación es el decaimiento del impulso. Está claro que para un pulso de alto nivel, el frente es una caída de voltaje positiva (o positiva), de bajo a alto, y la disminución es una caída de voltaje negativa (negativa) cuando el nivel cambia de alto a bajo. También se entiende que el flanco ascendente de un pulso de alto nivel es el valle de un pulso de bajo nivel y viceversa. Para montar el multivibrador en un panel de paquetes, solo necesita conectar estos condensadores y resistencias a los pines correspondientes del chip DD1 (Fig. 1, b). Verifique la instalación, en busca de errores, y especialmente verifique cuidadosamente la polaridad de la inclusión de condensadores de óxido. Conecte una fuente de alimentación a la placa de pruebas y un voltímetro a la salida del segundo elemento lógico. ¿Qué muestra la aguja del voltímetro? Voltaje de CC intermitentemente, aproximadamente 30 veces por minuto, aumentando rápidamente a un nivel alto y también disminuyendo rápidamente a un nivel bajo. Por lo tanto, el multivibrador genera pulsos con una tasa de repetición de alrededor de 0,5 Hz. Luego conecte un voltímetro en paralelo con la salida del primer elemento. Verás que la flecha también registrará las transiciones del elemento lógico del estado cero al estado uno, y viceversa, con la misma frecuencia que en el caso anterior. Esto significa que de esta salida también se pueden tomar impulsos eléctricos, pero con respecto a los impulsos de la salida del segundo elemento, estarán desfasados 180°. ¿Qué experimentos se pueden hacer con nuestro multivibrador? En primer lugar, intente aumentar simultáneamente la capacitancia de ambos capacitores, por ejemplo, dos veces, conectando el mismo capacitor en paralelo a cada uno de ellos, y luego reemplácelos con capacitores con una capacidad de 100 ... .200 microfaradios. En el primer caso, la frecuencia de repetición del pulso disminuirá, en el segundo aumentará. Puede cambiar la capacitancia de un solo capacitor, por ejemplo C1. Esto cambiará no solo la frecuencia, sino también la relación de la duración de los pulsos y las pausas entre ellos, sin embargo, según el diseño del circuito, el multivibrador permanecerá simétrico. Los condensadores pueden ser de 1 ... 5 microfaradios. Entonces la frecuencia de los pulsos generados aumentará a aproximadamente 500.. .1000 Hz. Son ya oscilaciones de la frecuencia del sonido, y la aguja del voltímetro, por su inercia, no puede reaccionar ante ellas. Para verificar el funcionamiento del multivibrador en este caso, debe conectar auriculares a través de un capacitor con una capacidad de 0,01 ... 0,015 μF a su salida; escuchará un sonido tonal en ellos. Al reemplazar ahora una de las resistencias fijas con una variable del mismo valor, puede cambiar suavemente la frecuencia de los pulsos generados dentro de ciertos límites, lo que significa el tono del sonido en los teléfonos. Es posible que el multivibrador que has montado sea inestable, no siempre se excita después de cambiar piezas, con una tensión de alimentación ligeramente reducida. La razón de esto es cierta criticidad de los valores de resistencia en la entrada de los elementos lógicos debido a las peculiaridades de la entrada del emisor de los microcircuitos TTL. La esencia de estas características es la siguiente. La resistencia a la entrada del elemento lógico, que forma uno de los brazos del multivibrador, está incluida en el circuito emisor del transistor de entrada del elemento de microcircuito. La corriente del emisor crea una caída de voltaje a través de esta resistencia, apagando el transistor. Con una resistencia relativamente grande de la resistencia (más de 2,2 ... 2,6 kOhm), la caída de voltaje resulta ser tan significativa que el transistor prácticamente no responde a la señal de entrada. Y viceversa, con una resistencia baja de la resistencia (no más de 600.. .700 Ohm), el transistor de entrada del elemento siempre está abierto a la saturación y, por lo tanto, resulta incontrolable por las señales de entrada. Por lo tanto, para el funcionamiento confiable del multivibrador de esta variante, la resistencia de las resistencias de entrada de los elementos lógicos debe estar dentro de 800 Ohm ... 2,2 kOhm. Mediante la selección adecuada de estas resistencias, se puede lograr un funcionamiento estable del multivibrador. Además, debe recordarse que el funcionamiento del multivibrador se ve afectado por la dispersión de los parámetros del microcircuito, la inestabilidad del voltaje de la fuente de alimentación y los cambios significativos en la temperatura ambiente. Debo decir que los diagramas a menudo representan un multivibrador simétrico como el que se muestra en la Fig. 10, c. Más estable en funcionamiento es un multivibrador basado en tres elementos lógicos sin resistencias en su circuito de entrada, ensamblados, por ejemplo, de acuerdo con el circuito de la Fig. 2, un. Todos los elementos están conectados por inversores y conectados en serie. El circuito de temporización que determina la frecuencia de generación está formado por el condensador C1 y la resistencia R1. Monte los detalles de esta versión del multivibrador autooscilante en el mismo panel de placa (Fig. 2, b). En él, coloque los detalles del indicador de funcionamiento del multivibrador que se muestra en el panel de la derecha. El transistor indicador VT1 (Fig. 2, c), alimentado por la misma fuente que el microcircuito, funciona en el modo de conmutación, como una llave electrónica. Cuando el elemento DD1.3 del multivibrador está en un solo estado (el voltaje en su salida corresponde a un nivel alto), el transistor está abierto y la lámpara incandescente HL1 en su circuito colector está encendida. Cuando el elemento pasa al estado cero, la lámpara se apaga. Por el resplandor de la lámpara de señal, juzgará la frecuencia y la duración de los pulsos generados. Sin embargo, también es posible indicar el estado de cualquiera de los elementos del multivibrador mediante un voltímetro de corriente continua, como se hizo en los experimentos con el primer multivibrador. Después de comprobar la instalación, encienda la alimentación. El multivibrador comenzará inmediatamente a generar impulsos eléctricos, que serán indicados por una lámpara de señal que parpadea periódicamente. Calcula cuántos destellos habrá por minuto. Debería ser alrededor de 60. Si es así, entonces la frecuencia de repetición del pulso del multivibrador es de 1 Hz.
Conecte un segundo capacitor de la misma capacidad en paralelo con el capacitor C1. La frecuencia del pulso debería disminuir aproximadamente a la mitad. Se puede lograr el mismo cambio en la frecuencia del pulso aumentando la resistencia de la resistencia. Verifique esto y luego reemplace la resistencia con una variable con una resistencia nominal de 1,5 ... 1,8 kOhm. Ahora, usando solo esta resistencia, puede cambiar suavemente la frecuencia del multivibrador dentro de 0,5 ... 20 Hz. La frecuencia más alta será cuando la resistencia se elimine por completo del circuito, es decir, los pines 8 y 1 del microcircuito estarán cerrados. ¿Y si la capacitancia del capacitor es de 1 uF? En este caso, solo una resistencia variable podrá cambiar la frecuencia del multivibrador de aproximadamente 300 Hz a 10 kHz. Para asegurarse de que el multivibrador funcione a tal frecuencia, la luz indicadora deberá reemplazarse con auriculares acústicos (o una cápsula de ellos). ¿Cuál es el principio de funcionamiento de tal variante de un multivibrador autooscilante? Volvamos a su diagrama esquemático (Fig. 2, a). Después de encender la alimentación, uno de los elementos lógicos tomará uno de los dos estados posibles más rápido que otros y, por lo tanto, afectará el estado de los elementos restantes. Supongamos que el elemento DD1.2 fue el primero en estar en el estado único. Una señal de alto nivel desde su salida a través de un condensador C1 descargado se transmite a la entrada del elemento DD1.1, como resultado de lo cual este elemento se establece en cero. El elemento DD1.3 se encuentra en el mismo estado, ya que en sus entradas existe un alto nivel de tensión. Este estado eléctrico del dispositivo es inestable, ya que el voltaje en la entrada del elemento DD1.1 en este momento disminuye gradualmente a medida que el capacitor C1 se carga a través de la resistencia R1 y el circuito de salida del elemento DD1.3. Tan pronto como el voltaje en la entrada del elemento DD1.1 sea igual al umbral, este elemento cambiará a un solo estado y el elemento DD1.2 cambiará a cero. Ahora el capacitor C1 comenzará a recargarse a través de la salida del elemento DD1.2 (en su salida en este momento el voltaje es bajo) y la resistencia R1 desde la salida del elemento DD1.3. Pronto, el voltaje en la entrada del primer elemento del multivibrador superará el umbral y todos los elementos cambiarán a estados opuestos. Así es como se forman los impulsos eléctricos en la salida de nuestro multivibrador, la salida 8 del elemento DD1.3. Sin embargo, los pulsos generados también se pueden tomar de la salida del elemento de 6 salidas DD1.2 del multivibrador Ahora, habiendo entendido el funcionamiento de un multivibrador de tres elementos, excluya el elemento DD1.3 y cambie la salida derecha (según el diagrama) de la resistencia a la salida del primer elemento, como se muestra en la Fig. 3. El multivibrador se ha convertido en un elemento de dos. Al conectar un indicador luminoso a su salida, se asegurará de que la frecuencia de los pulsos generados siga siendo la misma: 1 Hz. Como en versiones anteriores del multivibrador, cambiará cuando se instalen piezas de otras clasificaciones.
¿Cómo funciona esta versión del generador de impulsos? Básicamente lo mismo que el de tres elementos. Cuando, por ejemplo, el elemento DD1.1 está en un solo estado y el elemento DD1.2 está en estado cero, el condensador C1 se carga a través de la resistencia R1 y la salida del segundo elemento. Tan pronto como el voltaje en la entrada del primer elemento alcanza el umbral, ambos elementos cambian a estados opuestos y el capacitor comienza a recargarse a través del circuito de salida del segundo elemento, la resistencia y el circuito de salida del primero. Cuando el voltaje en la entrada del primer elemento cae al umbral, los elementos volverán al estado opuesto. Debe decirse que entre los microcircuitos K155LLZ existen instancias cuyos elementos lógicos no funcionan de manera suficientemente estable en un multivibrador de dos elementos. En tales casos, es necesario incluir una resistencia con una resistencia de 1,2 ... 2 kOhm (R2, que se muestra en la Fig. 3 con una línea discontinua) entre la entrada del primer elemento y el cable común del dispositivo. Crea una tensión constante cercana a la tensión umbral a la entrada del elemento, lo que facilita las condiciones de puesta en marcha y funcionamiento del multivibrador en su conjunto. Tales variantes del multivibrador se utilizan ampliamente en tecnología digital para generar pulsos de varias frecuencias y duraciones.
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