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Multivibrateur auto-oscillant. Radio - pour les débutants
Annuaire / Radio - pour les débutants Un schéma de l'une des variantes d'un multivibrateur auto-oscillant est illustré à la fig. 1, un. Cela devrait vous rappeler le circuit multivibrateur symétrique à deux transistors bien connu.
Mais ici la fonction des éléments actifs du multivibrateur est assurée par des éléments logiques 2I-NOT, inclus par des inverseurs. Grâce à deux circuits de rétroaction positive - la sortie de l'élément DD1.2 à travers le condensateur C1 avec l'entrée DD1.1 et la sortie de l'élément DD1.1 à travers le condensateur C2 avec l'entrée DD1.2, l'appareil est auto- excité et génère des impulsions électriques. Le taux de répétition des impulsions générées dépend des valeurs des condensateurs et des résistances spécifiés R1 et R2. Que sont les impulsions électriques ? Si la tension continue est brusque et change de valeur à intervalles réguliers (dans un cas particulier), prenant alternativement un niveau haut, puis un niveau bas, alors ce type de signal est communément appelé une séquence d'impulsions ou une séquence d'impulsions. Ces segments de cette séquence, lorsque la tension prend un niveau élevé, sont appelés impulsions de haut niveau ; les pauses entre eux sont des segments avec un faible niveau de tension. Cependant, pour la même raison, nous pouvons parler d'impulsions de bas niveau ; dans ce cas, les pauses seront élevées. En général, la durée des impulsions peut ne pas être égale à la durée des pauses entre elles. Le rapport de ces durées est estimé par un paramètre tel que le rapport cyclique, qui indique combien de fois la période de la séquence est supérieure à la durée d'impulsion. Le moment d'apparition d'une impulsion à la fois d'un niveau élevé et d'un niveau bas est communément appelé le front de l'impulsion, et le moment de la fin est la décroissance de l'impulsion. Il est clair que pour une impulsion de haut niveau, le front est une chute de tension positive (ou positive) - de bas en haut, et la baisse est une chute de tension négative (négative) lorsque le niveau passe de haut en bas. On comprend également que le front montant d'une impulsion de niveau haut est le creux d'une impulsion de niveau bas et inversement. Pour monter le multivibrateur sur un panneau de paquets, il vous suffit de connecter ces condensateurs et résistances aux broches correspondantes de la puce DD1 (Fig.1, b). Vérifiez l'installation - pour les erreurs - et surtout vérifiez soigneusement la polarité de l'inclusion des condensateurs à oxyde. Connectez une source d'alimentation à la planche à pain et un voltmètre à la sortie du deuxième élément logique. Que montre l'aiguille du voltmètre ? Tension continue par intermittence, environ 30 fois par minute, augmentant rapidement à un niveau élevé et diminuant également rapidement à un niveau bas. Le multivibrateur génère donc des impulsions avec un taux de répétition d'environ 0,5 Hz. Connectez ensuite un voltmètre en parallèle avec la sortie du premier élément. Vous verrez que la flèche enregistrera également les transitions de l'élément logique de l'état zéro à l'état un, et inversement, avec la même fréquence que dans le cas précédent. Cela signifie que des impulsions électriques peuvent également être prélevées sur cette sortie, mais par rapport aux impulsions en sortie du deuxième élément, elles seront déphasées de 180°. Quelles expériences peut-on faire avec notre multivibrateur ? Tout d'abord, essayez d'augmenter simultanément la capacité des deux condensateurs, par exemple deux fois, en connectant chacun d'eux en parallèle avec le même condensateur, puis remplacez-les par des condensateurs de 100...200 microfarads chacun. Dans le premier cas, le taux de répétition des impulsions diminuera, dans le second, il augmentera. Vous pouvez modifier la capacité d'un seul condensateur, par exemple C1. Cela changera non seulement la fréquence, mais aussi le rapport de la durée des impulsions et des pauses entre elles, cependant, selon la conception du circuit, le multivibrateur restera symétrique. Les condensateurs peuvent avoir une capacité de 1 à 5 µF. Ensuite, la fréquence des impulsions générées augmentera jusqu'à environ 500...1000 0,01 Hz. Ce sont déjà des vibrations de fréquence sonore, et l'aiguille du voltmètre, du fait de son inertie, ne peut pas y réagir. Pour vérifier le fonctionnement du multivibrateur dans ce cas, vous devez connecter un casque à sa sortie via un condensateur d'une capacité de 0,015...XNUMX μF - vous y entendrez une tonalité. En remplaçant désormais l'une des résistances constantes par une résistance variable de même valeur, vous pouvez, dans certaines limites, modifier en douceur la fréquence des impulsions générées, et donc la tonalité du son dans les téléphones. Il est possible que le multivibrateur que vous avez assemblé soit instable, il n'est pas toujours excité après remplacement des pièces, avec une tension d'alimentation un peu réduite. La raison en est une certaine criticité des valeurs de résistance à l'entrée des éléments logiques en raison des particularités de l'entrée de l'émetteur des microcircuits TTL. L'essence de ces caractéristiques est la suivante. La résistance à l'entrée de l'élément logique, qui forme l'un des bras du multivibrateur, est incluse dans le circuit d'émetteur du transistor d'entrée de l'élément à microcircuit. Le courant de l'émetteur crée une chute de tension à travers cette résistance, éteignant le transistor. Avec une résistance relativement importante de la résistance (plus de 2,2 ... 2,6 kOhm), la chute de tension à ses bornes s'avère si importante que le transistor ne répond pratiquement pas au signal d'entrée. Et vice versa, avec une faible résistance de la résistance (pas plus de 600.. .700 Ohm), le transistor d'entrée de l'élément est toujours ouvert à la saturation et, par conséquent, s'avère incontrôlable par les signaux d'entrée. Ainsi, pour un fonctionnement fiable du multivibrateur de cette option, la résistance des résistances d'entrée des éléments logiques doit être comprise entre 800 Ohm ... 2,2 kOhm. Par une sélection appropriée de ces résistances, un fonctionnement stable du multivibrateur peut être obtenu. De plus, il faut se rappeler que le fonctionnement du multivibrateur est affecté par la propagation des paramètres du microcircuit, l'instabilité de la tension d'alimentation et les changements importants de la température ambiante. Je dois dire que les schémas représentent souvent un multivibrateur symétrique comme le montre la Fig. 10, ch. Plus stable en fonctionnement est un multivibrateur basé sur trois éléments logiques sans résistances dans leur circuit d'entrée, assemblés, par exemple, selon le circuit de la Fig. 2, un. Tous les éléments sont connectés par des onduleurs et connectés en série. Le circuit de temporisation qui détermine la fréquence de génération est formé par le condensateur C1 et la résistance R1. Montez les pièces de cette version d'un multivibrateur auto-oscillant sur le même panneau prototype (Fig. 2, b). Placez-y également les pièces de l'indicateur de fonctionnement du multivibrateur illustrées dans le panneau de droite. Le transistor indicateur VT1 (Fig. 2, c), alimenté par la même source que le microcircuit, fonctionne en mode commutation - comme une clé électronique. Lorsque l'élément DD1.3 du multivibrateur est à l'état unique (la tension à sa sortie correspond à un niveau haut), le transistor est ouvert et la lampe à incandescence HL1 brille dans son circuit collecteur. Lorsque l'élément passe à l'état zéro, la lampe s'éteint. Par la lueur du voyant lumineux, vous jugerez de la fréquence et de la durée des impulsions générées. Cependant, vous pouvez également indiquer l'état de n'importe lequel des éléments du multivibrateur à l'aide d'un voltmètre à courant continu, comme cela a été fait lors d'expériences avec le premier multivibrateur. Après avoir vérifié l'installation, mettez sous tension. Le multivibrateur commencera immédiatement à générer des impulsions électriques, comme indiqué par un voyant clignotant périodiquement. Calculez combien de flashs il y aura par minute. Il devrait être d'environ 60. Si tel est le cas, la fréquence d'impulsion du multivibrateur est de 1 Hz.
Connectez un second condensateur de même capacité en parallèle avec le condensateur C1. La fréquence des impulsions devrait diminuer d'environ la moitié. Le même changement de la fréquence d'impulsion peut être obtenu en augmentant la résistance de la résistance. Vérifiez cela, puis remplacez la résistance par une variable avec une résistance nominale de 1,5 ... 1,8 kOhm. Maintenant, en utilisant uniquement cette résistance, vous pouvez modifier en douceur la fréquence du multivibrateur entre 0,5 ... 20 Hz. La fréquence la plus élevée sera dans le cas où la résistance est complètement retirée du circuit, c'est-à-dire que les broches 8 et 1 du microcircuit seront fermées. Et si la capacité du condensateur est de 1 µF ? Dans ce cas, seule une résistance variable pourra faire varier la fréquence du multivibrateur d'environ 300 Hz à 10 KHz. Pour s'assurer que le multivibrateur fonctionne à cette fréquence, le voyant lumineux devra être remplacé par des écouteurs acoustiques (ou une capsule de ceux-ci). Quel est le principe de fonctionnement de cette version de multivibrateur auto-oscillant ? Revenons à son schéma électrique (Fig. 2, a). Après la mise sous tension, l'un des éléments logiques prendra l'un des deux états possibles plus rapidement que les autres et affectera ainsi l'état des éléments restants. Supposons que l'élément DD1.2 ait été le premier à être à l'état unitaire. Le signal de haut niveau de sa sortie est transmis via un condensateur C1 non chargé à l'entrée de l'élément DD1.1, de sorte que cet élément est mis à l'état zéro. L'élément DD1.3 est dans le même état, puisque ses entrées ont un niveau de tension élevé. Cet état électrique du dispositif est instable, car la tension à l'entrée de l'élément DD1.1 à ce moment diminue progressivement à mesure que le condensateur C1 est chargé à travers la résistance R1 et le circuit de sortie de l'élément DD1.3. Dès que la tension à l'entrée de l'élément DD1.1 devient égale au seuil, cet élément passera à un seul état, et l'élément DD1.2 passera à zéro. Maintenant, le condensateur C1 va commencer à se recharger à travers la sortie de l'élément DD1.2 (à sa sortie à ce moment la tension est basse) et la résistance R1 à partir de la sortie de l'élément DD1.3. Bientôt, la tension à l'entrée du premier élément du multivibrateur dépassera le seuil et tous les éléments passeront à des états opposés. C'est ainsi que se forment les impulsions électriques à la sortie de notre multivibrateur - sortie 8 de l'élément DD1.3. Cependant, les impulsions générées peuvent également être prises à partir de la sortie de l'élément à 6 sorties DD1.2 du multivibrateur Maintenant, après avoir compris le fonctionnement d'un multivibrateur à trois éléments, excluez-en l'élément DD1.3 et commutez la sortie droite (selon le schéma) de la résistance sur la sortie du premier élément, comme indiqué sur la Fig. 3. Le multivibrateur est devenu un élément à deux. En connectant un indicateur lumineux à sa sortie, vous vous assurerez que la fréquence des impulsions générées reste la même - 1 Hz. Comme dans les versions précédentes du multivibrateur, il changera lorsque des pièces d'autres cotes seront installées.
Comment fonctionne cette version du générateur d'impulsions ? Fondamentalement identique à celui à trois éléments. Lorsque, par exemple, l'élément DD1.1 est dans un état et l'élément DD1.2 est dans l'état zéro, le condensateur C1 est chargé via la résistance R1 et la sortie du deuxième élément. Dès que la tension à l'entrée du premier élément atteint le seuil, les deux éléments passent dans des états opposés et le condensateur commence à se recharger à travers le circuit de sortie du deuxième élément, la résistance et le circuit de sortie du premier. Lorsque la tension à l'entrée du premier élément chute jusqu'au seuil, les éléments repassent à l'état opposé. Il faut dire que parmi les microcircuits K155LLZ, il existe des cas dont les éléments logiques ne fonctionnent pas de manière suffisamment stable dans un multivibrateur à deux éléments. Dans de tels cas, il est nécessaire de connecter une résistance d'une résistance de 1,2...2 kOhm entre l'entrée du premier élément et le fil commun de l'appareil (R2, représenté sur la Fig. 3 avec une ligne pointillée). Il crée une tension constante à l'entrée de l'élément, proche du seuil, ce qui facilite le démarrage et les conditions de fonctionnement du multivibrateur dans son ensemble. De telles versions du multivibrateur sont largement utilisées dans la technologie numérique pour générer des impulsions de différentes fréquences et durées.
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