PROGETTO N. 33: Disegni semplici sui transistor mosfet
- 1. Regolatore di tensione
- 2. Multivibratore simmetrico
- 3. Stabilizzatore di tensione
- 4. Amplificatore per basso
Si è ideata di condurre diversi esperimenti sull'implementazione di progetti semplici su transistor MOSFET con un canale di tipo N indotto. Cercherò. Forse qualcosa diventerà la base per i progetti futuri dei miei studenti.
1. Regolatore di tensione
su un transistor bipolare:
o 
e su MOSFET: 
Gli schemi, come vediamo, sono praticamente gli stessi. 
La tensione viene applicata all'ingresso del regolatore: 
Tensione di uscita (R nella posizione inferiore): 
Tensione di uscita (R su): 
La differenza tra Uin e Uout è uguale alla caduta di tensione attraverso il transistor:
12,95 - 11,41 \u003d 1,54 V.
Come puoi vedere, Uout cambia senza intoppi da 0 a 11,41 V, ma il suo aumento non inizia dall'estrema posizione inferiore del motore R, ma dopo aver ruotato di un certo angolo (≈ 880 Ohm), ad es. quando la tensione di gate raggiunge il valore necessario per creare (indurre) un canale di conduzione - sbloccando il transistor.
C'è un angolo di rotazione, ma all'uscita 0 V: 
L'angolo di rotazione del motore del resistore è aumentato leggermente, la tensione del gate è aumentata, Uout inizia a crescere: 
Angolo di rotazione medio: 
Angolo di rotazione massimo: 
Il regolatore funziona abbastanza normalmente. È vero, nessun guadagno rispetto al regolatore su un transistor bipolare non funzionerà. Nessuno ha annullato la legge di Ohm e non è andato in giro su una cavalla storta. La legge di Joule-Lenz è simile. Pertanto, il riscaldamento sarà maggiore, maggiore sarà la differenza tra Uin e Uout e maggiore sarà la corrente. L'entità della corrente dipende dalla potenza del trasformatore e dai parametri dell'avvolgimento secondario. In breve: bimba per rapa, nonna per bimba e di seguito (nel senso che una si aggrappa all'altra).
2. Multivibratore simmetrico
Una volta ho dedicato un piccolo ciclo a un multivibratore usando transistor bipolari (vedi "Multivibratore" nella sezione Libreria RADIO). Lascia che ti ricordi lo schema standard di un multivibratore simmetrico: 
Un esempio di multivibratore che utilizza transistor ad effetto di campo è anche fornito qui: 
ATTENZIONE! In questo caso, NON esiste SOSTITUZIONE DIRETTA dei transistor bipolari con transistor ad effetto di campo. Catene di regolazione della frequenza e carico sono INCLUSI ALTRO!
Ulteriore citazione:
Questo multivibratore utilizza transistor domestici a canale n ad effetto di campo con un gate isolato e un canale indotto. All'interno della custodia tra i terminali del cancello e la sorgente è presente un diodo zener protettivo, che protegge il transistor in caso di manipolazione inetta. Certo, non al 100%.
La frequenza di commutazione del multivibratore è di 2 Hz. È impostato, come al solito, C1, C2, R1, R2. Carico - lampade a incandescenza EL1, EL2.
I resistori collegati tra il drain e il gate dei transistor forniscono un avvio "soft" del multivibratore, ma allo stesso tempo "ritardano" in qualche modo lo spegnimento dei transistor.
Invece di lampade a incandescenza, il carico nei circuiti di scarico può essere a LED con resistenze o telefoni aggiuntivi come TK-47. In questo caso, ovviamente, il multivibratore dovrebbe funzionare nel campo delle frequenze sonore. Se viene utilizzata una capsula, è necessario collegare una resistenza con una resistenza di 100-200 ohm al circuito di drenaggio di un altro transistor.
I resistori R1 e R2 possono essere composti da più dispositivi collegati in serie o, se non è possibile trovarli, utilizzare condensatori di capacità maggiore.
I condensatori possono essere in ceramica non polare o film, ad esempio, serie KM-5, KM-6, K73-17. Lampade a incandescenza per tensione di 6 V e corrente fino a 100 mA. Invece dei transistor di questa serie, progettati per corrente continua fino a 180 mA, è possibile utilizzare interruttori più potenti KR1064KT1 o KR1014KT1. Nel caso di utilizzo di un carico più potente, ad esempio lampade per automobili, è necessario utilizzare altri transistor, ad esempio KP744G, progettati per correnti fino a 9A. In questo caso, tra il gate e la sorgente, è necessario installare diodi zener protettivi a una tensione di 8-10 V (catodo - al gate) - KS191ZH o simile. A correnti di drenaggio elevate, i transistor dovranno essere installati su dissipatori di calore.
L'istituzione di un multivibratore è ridotta alla selezione di condensatori per ottenere la frequenza desiderata. Per lavorare a frequenze sonore, le capacità devono essere nell'intervallo 300-600 pF. Se si lasciano i condensatori indicati nel diagramma di capacità, la resistenza dei resistori dovrà essere significativamente ridotta, fino a 40-50 kOhm.
Quando si utilizza un multivibratore come unità nella progettazione in fase di sviluppo, un condensatore di blocco di 0,1-100 μF deve essere collegato tra i cavi di alimentazione.
Il multivibratore funziona con una tensione di alimentazione di 3-10 V (con il carico corrispondente).
La fine della citazione.
Non ho un campo domestico KP501A, in cui è presente un diodo zener incorporato tra la sorgente e il gate. E il carico del mio multivibratore saranno le lampade per auto.
Il seguente circuito utilizza transistor MOS borghesi: 
Ai valori nominali indicati C e R, la frequenza del multivibratore è di circa 1 Hz. Quando si utilizzano resistori variabili (è necessario UN doppio!), La frequenza è regolata su un ampio intervallo. Se le lampade vengono sostituite dagli altoparlanti e le capacità C1 e C2 vengono ridotte di un fattore dieci, è possibile ottenere vibrazioni della frequenza del suono.
I diodi Zener (qualsiasi su 8-10 V) servono per prevenire la rottura dei transistor.
Se è necessario un solo carico, la lampada EL1, ad esempio, deve essere sostituita con una resistenza da 100-500 Ohm.
I transistor sono simili. Con un carico pesante, devono essere posizionati su radiatori.
Userò MOSFET FS10UM-5:
.
Tipo di transistor: Mosfet canale indotto Tipo N
Dissipazione di potenza massima (Pd): 90 W.
Tensione massima ammissibile da drain a source (Uds): 250 V.
Tensione massima gate-source (Ugs): 30 V.
Scarico di corrente continua massimo consentito (Id): 10 A
Resistenza allo stato massima Drain-Source (Rds): 0.4 Ohm
Tipo di guscio: TO-220
Come si può vedere dal frammento della scheda tecnica, questo transistor non ha un diodo zener incorporato.
I miei dettagli: lampadine 12V x 5W, condensatori 1mkF, resistori 820k, diodi zener D814V: 
Multivibratore saldato "IN STEREO": 
Ha applicato la tensione direttamente dal ponte a diodi: EL1 ha preso fuoco e basta. Nessuna increspatura. Il circuito è saldato correttamente, non ci sono interruzioni, nessun corto circuito, tutti i dettagli sono riparabili. Che cosa c'é? Volevo persino sostituire FS10UM-5 sul K1808 e disconnesso i radiatori, ma sono sorti i pensieri: 1) se appianare le increspature dopo il ponte? 2) i diodi zener hanno davvero bisogno di una tensione di alimentazione di circa ± 14 V?
Ho rimosso i diodi zener e ho collegato in parallelo un ponte a diodi ± con un elettrolita di 1000 μm X 40 V: 
Accese il trasformatore e il multivibratore iniziò immediatamente a funzionare: 
Le increspature si verificano con una frequenza di ≈1 Hz.
Per chiarire la situazione, ho deciso di riportare i diodi zener al loro posto e poi ho scoperto che uno di loro era D818V (come si può vedere chiaramente nella seconda foto) e, rispetto a D814B, avevano al contrario l'anodo e il catodo. Dobbiamo fare attenzione! Ho saldato ENTRAMBI il diodo Zener D814B: 
Senza un condensatore di livellamento al momento dell'accensione può essere: 
o 
quelli. un transistor si apre e la lampada EL2 si illumina intensamente, e la seconda parzialmente, il filamento EL1 si accende a malapena; o viceversa, è così fortunato.
Ma il multivibratore NON SI AVVIA.
Conclusione: il multivibratore sui MOSFET deve essere alimentato da batterie, accumulatori o dall'alimentazione con il filtro di lisciatura più semplice.
E poi ho pensato: forse la stessa cosa su quelli biolari ?! Ma non ha controllato.
Sfortunatamente, non ho trovato una doppia variabile nemmeno a 100 kOhm, quindi non sono riuscito a regolare rapidamente la frequenza. Ma l'obiettivo dell'esperimento è stato raggiunto: un multivibratore su MOSFET con un canale indotto di WORKS di tipo N.
A proposito, il "lampeggio" di 40 minuti delle lampadine non ha influenzato la temperatura dei transistor, sebbene siano privi di radiatori. Quindi 5 watt per questi transistor sono una cosa da poco.
Un'altra cosa. Non ho applicato alcuna misura speciale durante la saldatura dei transistor ad effetto di campo, ma, nonostante ciò, nessuno di essi è stato rotto dall'elettricità statica.
3. Stabilizzatore di tensione
Innanzitutto citerò la fonte, correggendo leggermente il testo (PT - transistor ad effetto di campo, BP - alimentatore).
L'inizio della citazione:
In letteratura, sono stati ripetutamente descritti vari circuiti stabilizzatori per BP. In questo articolo, l'autore descrive un regolatore di tensione analogico per alimentatori ad alta potenza. Nel circuito stabilizzatore di tensione, è stato possibile migliorare significativamente i parametri, utilizzando un potente PT di commutazione come elemento di potenza.
Fondamentalmente, quando si costruiscono stabilizzatori di tensione ad alta corrente, i prosciutti usano microcircuiti specializzati della serie 142 e simili, "amplificati" da uno o più transistor bipolari. Se per questi scopi viene utilizzato un potente PT di commutazione, sarà possibile assemblare uno stabilizzatore ad alta corrente più semplice. Lo schema di una delle opzioni per un tale stabilizzatore: 
Utilizza il potente PT IRLR2905. Sebbene sia progettato per funzionare in modalità chiave, in questo stabilizzatore viene utilizzato in modalità lineare. Il transistor ha una resistenza del canale molto piccola (0,027 Ohm) allo stato aperto, fornisce una corrente fino a 30A a una temperatura del case fino a 100 ° C, ha una pendenza elevata e richiede solo 2,5 ... 3 V per il controllo della tensione di gate. Potenza dissipata dal transistor può raggiungere 110 watt. Il chip regolatore di tensione parallelo KR142EN19 (TL431) controlla il PT. Lo stabilizzatore funziona come segue. Quando si collega il trasformatore di rete T1 alla rete, una tensione alternata di circa 13 V (valore effettivo) appare sul suo avvolgimento secondario. Viene rettificato dal ponte a diodi VD1 e una tensione costante di circa 16 V. viene rilasciata sul condensatore di livellamento C1 di grande capacità (di solito diverse decine di migliaia di microfarad).
Entra nel drenaggio di un potente transistor VT1 e attraverso un resistore R1 al gate, aprendo il transistor. Parte della tensione di uscita attraverso il divisore R2R3 viene inviata all'ingresso del chip DA1, chiudendo il circuito OOS. La tensione all'uscita dello stabilizzatore aumenta fino a quando la tensione sull'ingresso di controllo “wu” del microcircuito DA1 raggiunge una tensione di soglia di circa 2,5 V. A questo punto, il microcircuito si apre, abbassando la tensione alla porta di un potente transistor, cioè chiudendolo parzialmente e il dispositivo entra in modalità di stabilizzazione. Il condensatore C3 accelera l'uscita dello stabilizzatore in modalità operativa. Il valore della tensione di uscita può essere impostato nell'intervallo da 2,5 a 30 V selezionando un resistore R2, il cui valore può variare in un ampio intervallo. I condensatori C1, C2 e C4 forniscono un funzionamento stabile dello stabilizzatore.
Per la variante descritta dello stabilizzatore, la caduta di tensione minima attraverso il transistore di potenza di regolazione VT1 è di 2,5 ... 3 V, sebbene questo transistore possa potenzialmente funzionare con una tensione di drain vicino a zero. Questo inconveniente è causato dal fatto che la tensione di controllo al gate proviene dal circuito di drain, quindi, con una caduta di tensione inferiore su di esso, il transistor non si aprirà, perché il gate del transistor aperto deve avere una tensione positiva rispetto alla sorgente.
Per ridurre la caduta di tensione attraverso il transistor di regolazione, è consigliabile alimentare il suo circuito di gate da un raddrizzatore separato con una tensione di 5 ... 7 V superiore alla tensione di uscita dello stabilizzatore. Se non è possibile realizzare un raddrizzatore aggiuntivo, è possibile introdurre nel dispositivo un diodo e un condensatore aggiuntivi: 
L'effetto di una raffinatezza così semplice può essere eccezionale. Il fatto è che la tensione fornita allo scarico del transistor è pulsante, ha una componente variabile significativa, che aumenta con l'aumentare del consumo di corrente. Grazie al diodo VD2 e al condensatore C5, la tensione di gate sarà approssimativamente uguale al valore di picco dell'ondulazione, cioè forse qualche volt in più rispetto alla media o al minimo. Pertanto, lo stabilizzatore è utilizzabile con una tensione di drain-source media inferiore.
I migliori risultati possono essere ottenuti se il diodo VD2 è collegato al ponte raddrizzatore: 
In questo caso, la tensione attraverso il condensatore C5 aumenterà, poiché la caduta di tensione attraverso il diodo VD2 sarà inferiore alla caduta di tensione attraverso i diodi a ponte, specialmente alla massima corrente. Se è necessario regolare senza problemi la tensione di uscita, la resistenza costante R2 deve essere sostituita da una variabile o da un trimmer. Il valore della tensione di uscita può essere determinato dalla formula: Uout \u003d 2.5 (1 + R2 / R3).
Dettagli
È consentito utilizzare qualsiasi transistor adatto nel dispositivo. Se si utilizza, ad esempio, IRF840, il valore minimo della tensione di controllo sul gate sarà 4,5 ... 5V. Condensatori - tantalio di piccole dimensioni, resistori - MLT, C2-33, P1-4. Diodo VD2: rettifica con una piccola caduta di tensione (germanio, diodo Schottky). I parametri del trasformatore, del ponte a diodi e del condensatore C1 sono selezionati in base alla tensione e alla corrente di uscita richieste.
Sebbene il transistor sia progettato per correnti elevate e grande dissipazione di potenza, per realizzare tutte le sue capacità è necessario fornire un dissipatore di calore efficiente. Il transistor utilizzato è progettato per essere installato sul radiatore mediante saldatura. In questo caso, è consigliabile utilizzare una piastra di rame intermedia di diversi millimetri di spessore, a cui è saldato il transistor e su cui è possibile installare le parti rimanenti.
Quindi, dopo l'installazione, la piastra può essere posizionata sul radiatore. La saldatura non è più necessaria, poiché la piastra avrà una vasta area di contatto termico con il radiatore.
Se si applica un chip DA1 TL431C, resistori P1-12 e i corrispondenti condensatori di chip per il montaggio superficiale, è possibile posizionarli su un circuito stampato: 
da un foglio di fibra di vetro unilaterale. La scheda è saldata ai terminali del transistor e incollata alla suddetta piastra di rame con colla. Come tale piastra, è possibile utilizzare, ad esempio, un alloggiamento con una flangia da un potente transistor bipolare danneggiato, ad esempio KT827, utilizzando un'installazione a parete.
Personalizzazione
La creazione di uno stabilizzatore si riduce all'impostazione della tensione di uscita desiderata. È necessario verificare la mancanza di autoeccitazione del dispositivo nell'intera gamma di correnti operative. Per questa tensione in vari punti del dispositivo viene controllato mediante un oscilloscopio. In caso di autoeccitazione, in parallelo con i condensatori C1, C2 e C4, devono essere collegati condensatori ceramici con una capacità di 0,1 μF con cavi di lunghezza minima. Questi condensatori sono posizionati il \u200b\u200bpiù vicino possibile al transistor VT1 e al chip DA1.
I. Nechaev
Letteratura:
1. Potenti transistor a commutazione di campo da International Raddrizzatore. - Radio, 2001, n. 5, pag. 45.
2.I. Nechaev. Uso insolito del microcircuito KR142EN19A. - Radio, 2003, n. 5, pag. 53.54.
La fine della citazione.
Farò lo stabilizzatore secondo lo schema: 
Metterò il ponte VD1 D5SBA60 600V / 6A; diodo VD2 RGP15J; transistor VT1 K1531; DA1 (diodo Zener regolabile) TL431C; condensatori C1 1000mk X 50V, C2 è completamente inutile quiC3 4,7 μm X 50 V, C4 680 μm X 35 V, C5 100 μm X 30 V; resistori R1 470 Ohm, R2 variabile 20k, R3 3,6k.
Dettagli: 
Farò lo stabilizzatore sulla scheda (senza prototipazione) alla vecchia maniera, tagliando le tracce isolanti tra i poligoni. Il vantaggio di questo metodo nella produzione di semplici circuiti stampati è la velocità. E rispetto dell'ambiente :-)) ovviamente.
Schizzo della scheda: 
A proposito, ho trovato un pezzo adatto di textolite a doppia faccia: 
Da un lato, il foglio doveva semplicemente essere strappato: 
Tracce ritagliate: 
Tavola stagnata: 
I dettagli sono saldati: 
Uso un multivibratore come carico. La tensione all'uscita dello stabilizzatore è minima: 
La media: 
Massimo: 
Lo stabilizzatore sul transistor MOSFET funziona e non ho selezionato il transistor per alcuni parametri. Con una tensione alternata all'uscita del trasformatore di circa 13 V, l'intervallo di regolazione dell'Uout dello stabilizzatore è 2,6 ... 12,5 V. Questo è normale. Il mio transistor non è montato su un radiatore, ma questo è molto desiderabile, poiché puoi avvertirne il riscaldamento con un dito.
Dopo l'installazione sul dissipatore di calore, il transistor ha iniziato a sentirsi molto più a suo agio: 
Ho applicato ~ 30 V all'ingresso del bridge, il che ha reso possibile aumentare Uout e regolarlo su un intervallo più ampio.
4. Amplificatore per basso
Seguendo il principio "dal semplice", non cercherò di assemblare l'ULF sui MOSFET con una capacità di decine e centinaia di watt.
In rete, ho rapidamente trovato due opzioni adatte ai miei esperimenti:
1 ° a: http://amplif.ru/publ/usilitel_na_polevom_tranzistore_klass_a/1-1-0-119 
2 ° a: https://www.youtube.com/watch?v\u003dnhTzc8eSNRY 
Non ho IRF511, ma ce ne sono abbastanza IRF630 e ho deciso di provare la seconda opzione. 
Tuttavia, è del tutto possibile che nella prima versione funzionerà anche l'IRF630. Tuttavia, non conduco ricerche scientifiche qui, ma provo semplicemente MOSFET in costruzioni semplici.
Dettagli: 
Transistor IRFS630; Resistori MLT-1 W: 1,3k + 1k \u003d 2,3k; 470 ohm; 1 ohm; condensatori 100mk X25V, 2200mk X 35V, 470mk X 25V.
L'ULF è saldato nello spazio (in 3D, in STEREO): 
Viene applicato il segnale di ingresso dal netbook, l'USCITA viene fornita all'altoparlante domestico 10GDSH-2 4 Ohm, alimentazione dallo stabilizzatore sul MOSFET: 
L'amplificatore funziona. Il suono non è molto forte (300-400 mW a orecchio), ma non si sentono distorsioni speciali. Esperienza completata con successo.
Quindi, semplici costruzioni su MOSFET "si sono rivelate abbastanza efficaci. È possibile che un po 'più tardi farò qualcosa di non abbastanza semplice, ma questo sarà un progetto diverso e una storia diversa.
Se guardi, tutta l'elettronica è composta da un gran numero di singoli mattoni. Questi sono transistor, diodi, resistori, condensatori, elementi induttivi. E da questi mattoni puoi aggiungere tutto quello che vuoi.
Da un innocuo giocattolo per bambini che emette, ad esempio, il suono del miagolio, a un sistema di guida per un missile balistico con una testata divisoria in cariche da otto megaton.
Uno dei più noti e spesso utilizzati nei circuiti elettronici è un multivibratore simmetrico, che è un dispositivo elettronico che genera (genera) oscillazioni di forma, avvicinandosi a uno rettangolare.
Il multivibratore è assemblato su due transistor o circuiti logici con elementi aggiuntivi. In realtà, questo è un amplificatore a due stadi con un circuito di feedback positivo (PIC). Ciò significa che l'uscita del secondo stadio è collegata attraverso un condensatore all'ingresso del primo stadio. Di conseguenza, l'amplificatore si trasforma in un generatore a causa del feedback positivo.
Affinché il multivibratore inizi a generare impulsi, è sufficiente collegare la tensione di alimentazione. Multivibratori possono essere simmetrico e asimmetrico.
La figura mostra uno schema di un multivibratore simmetrico.
In un multivibratore simmetrico, i valori degli elementi di ciascuno dei due bracci sono assolutamente identici: R1 \u003d R4, R2 \u003d R3, C1 \u003d C2. Se si osserva l'oscillogramma del segnale di uscita di un multivibratore simmetrico, è facile notare che gli impulsi rettangolari e le pause tra loro sono gli stessi nel tempo. t impulso ( t e) \u003d t pausa ( t p) Le resistenze nei circuiti dei collettori dei transistor non influenzano i parametri degli impulsi e il loro valore viene selezionato in base al tipo di transistor utilizzato.
La frequenza di ripetizione degli impulsi di un tale multivibratore è facilmente calcolabile con una semplice formula:
Dove f è la frequenza in hertz (Hz), C è la capacità in microfarad (μF) e R è la resistenza in chilo-ohm (kOhm). Ad esempio: C \u003d 0,02 μF, R \u003d 39 kΩ. Sostituiamo la formula, eseguiamo le azioni e otteniamo la frequenza nella gamma del suono approssimativamente uguale a 1000 Hz, o meglio 897,4 Hz.
Un tale multivibratore non è interessante in sé, poiché produce un "cigolio" non modulato, ma se si seleziona una frequenza di 440 Hz, che è la nota della prima ottava, si otterrà un diapason in miniatura, con il quale è possibile, ad esempio, accordare la chitarra su un viaggio. L'unica cosa che deve essere fatta è aggiungere uno stadio amplificatore su un singolo transistor e un altoparlante in miniatura.
Le caratteristiche principali di un segnale a impulsi sono considerate i seguenti parametri:
Frequenza. Unità di misura (Hz) Hertz. 1 Hz - un'oscillazione al secondo. Le frequenze percepite dall'orecchio umano sono comprese tra 20 Hz e 20 kHz.
Durata dell'impulso. Si misura in frazioni di secondo: miglia, micro, nano, pico e così via.
Ampiezza. In questo multivibratore, la regolazione dell'ampiezza non è fornita. Nei dispositivi professionali viene utilizzato il controllo dell'ampiezza sia graduale che uniforme.
Bontà. Il rapporto tra il periodo (T) e la durata dell'impulso ( t) Se la lunghezza dell'impulso è pari a 0,5 periodo, il ciclo di lavoro è uguale a due.
Sulla base della formula sopra, è facile calcolare il multivibratore per quasi tutte le frequenze ad eccezione delle frequenze alte e ultra-alte. Ci sono molti altri principi fisici.
Affinché il multivibratore produca diverse frequenze discrete, è sufficiente mettere un interruttore a due sezioni e cinque sei condensatori di capacità diverse, naturalmente lo stesso in ciascun braccio e utilizzare l'interruttore per selezionare la frequenza desiderata. I resistori R2, R3 influenzano anche la frequenza e il ciclo di lavoro e possono essere resi variabili. Ecco un altro circuito multivibratore con regolazione della frequenza di commutazione.
Una diminuzione della resistenza dei resistori R2 e R4 inferiore a un determinato valore a seconda del tipo di transistor utilizzati può causare l'interruzione della generazione e il multivibratore non funzionerà, pertanto un resistore variabile R3 può essere collegato in serie con i resistori R2 e R4, che possono essere utilizzati per selezionare la frequenza di commutazione del multivibratore.
L'uso pratico di un multivibratore simmetrico è molto esteso. Calcolo delle pulsazioni, apparecchiature di misurazione radio nella fabbricazione di elettrodomestici. Molte apparecchiature mediche uniche sono costruite su schemi basati sullo stesso multivibratore.
Grazie alla sua eccezionale semplicità e basso costo, il multivibratore è stato ampiamente utilizzato nei giocattoli per bambini. Ecco un esempio di un lampeggiatore a LED convenzionale.
Con i valori dei condensatori elettrolitici C1, C2 e resistori R2, R3 indicati nel diagramma, la frequenza dell'impulso sarà di 2,5 Hz, il che significa che i LED lampeggeranno circa due volte al secondo. È possibile utilizzare il circuito proposto sopra e includere un resistore variabile insieme ai resistori R2, R3. Grazie a ciò, sarà possibile vedere come cambierà la frequenza dei lampeggi dei LED quando cambia la resistenza di una resistenza variabile. È possibile inserire condensatori con valori nominali diversi e osservare il risultato.
Da scolaro, ho raccolto un interruttore dell'albero di Natale su un multivibratore. Tutto si è rivelato, ma quando ho collegato le ghirlande, la mia dashboard ha iniziato a cambiarle con una frequenza molto alta. Per questo motivo, nella stanza accanto, la TV iniziò a mostrare rumori selvaggi e il relè elettromagnetico nel circuito scattò come una mitragliatrice. È stato gioioso (funziona!) E un po 'spaventoso. I genitori si sono preoccupati un po '.
Un errore così fastidioso con il passaggio troppo spesso non mi ha dato riposo. E ho controllato il circuito, e i condensatori alla pari erano quelli necessari. Non ne ho preso in considerazione solo uno.
I condensatori elettrolitici erano molto vecchi e si asciugavano. La loro capacità era ridotta e non corrispondeva affatto a quanto indicato nel loro caso. A causa della bassa capacità, il multivibratore ha funzionato a una frequenza più alta e ha cambiato le ghirlande troppo spesso.
A quel tempo, non avevo dispositivi con cui misurare la capacità dei condensatori. Sì, e il tester ha utilizzato un puntatore anziché un moderno multimetro digitale.
Pertanto, se il multivibratore produce una frequenza sovrastimata, quindi prima di tutto controllare i condensatori elettrolitici. Fortunatamente, ora puoi acquistare un tester universale di componenti radio per pochi soldi, che può misurare la capacità di un condensatore.
Un multivibratore con transistor è un generatore di onde quadrate. Di seguito nella foto uno degli oscillogrammi di un multivibratore simmetrico.
Il multivibratore simmetrico genera impulsi rettangolari con un ciclo di lavoro di due. Puoi leggere ulteriori informazioni sul duty cycle nel generatore di frequenza dell'articolo. Useremo il principio di funzionamento di un multivibratore simmetrico per accendere i LED uno per uno.
Lo schema consiste in:
- due KT315B (è possibile con qualsiasi altra lettera)
- due condensatori con una capacità di 10 microFarad
- quattro, due 300 Ohm e due 27 Kilohm
- due LED cinesi a 3 volt
Ecco come appare il dispositivo sulla breadboard:
Ed è così che funziona:
Per modificare la durata del lampeggio dei LED, è possibile modificare i valori dei condensatori C1 e C2 o delle resistenze R2 e R3.
Esistono anche altre varietà di multivibratori. Puoi leggere di più su di loro. Descrive anche il principio di funzionamento di un multivibratore simmetrico.
Chi è troppo pigro per assemblare un dispositivo del genere, puoi comprarne uno già pronto ;-) Su Alik, ho persino trovato un dispositivo pronto. Puoi guardarlo questo collegamento.
Ecco un video che descrive in dettaglio come funziona il multivibratore:
Multivibratore a transistor ad effetto di campo
I prosciutti principianti, ovviamente, sanno che i multivibratori (simmetrici e asimmetrici) si esibiscono su transistor bipolari. Sfortunatamente, tali multivibratori hanno uno svantaggio: quando si lavora con un carico sufficientemente potente, ad esempio lampade a incandescenza, sono necessarie grandi correnti di base per aprire completamente i transistor.
Se le spalle del multivibratore cambiano con una frequenza di 3 ... 0,2 Hz, è necessario installare condensatori di ossido di grande capacità nei circuiti di impostazione della frequenza, e quindi di grandi dimensioni. Non dovremmo dimenticare la tensione di saturazione relativamente alta dei transistor aperti.
Il multivibratore proposto (vedere la figura) utilizza transistor domestici a canale n ad effetto di campo con un gate isolato e un canale indotto. All'interno del case, tra i terminali del gate e la sorgente, è presente un diodo zener protettivo, che riduce significativamente la probabilità di guasto del transistor quando è mal gestito.
La frequenza di commutazione dei transistor multivibratore è di circa 2 Hz, è impostata da condensatori e resistori. Il carico dei transistor multivibratore: lampade a incandescenza EL1, EL2.
I resistori collegati tra lo scarico e la porta dei transistor forniscono un avvio graduale del multivibratore. Sfortunatamente, stanno un po '"ritardando" l'arresto dei transistor.
Invece delle lampade a incandescenza, è consentito includere LED con resistori di limitazione a 360 Ohm nel circuito di drenaggio del transistor o una capsula telefonica, ad esempio TK-47 (per questa opzione, il multivibratore dovrebbe funzionare nel campo delle frequenze sonore). Nel caso di utilizzo di una sola capsula, una resistenza con una resistenza di 100 ... 200 Ohm deve essere inclusa nel circuito di drenaggio di un altro transistor.
I resistori R1, R2 dei valori nominali indicati sul circuito possono essere composti da più resistenze inferiori collegate in serie. In caso contrario, installare resistori più piccoli e condensatori di grandi dimensioni.
I condensatori possono essere in ceramica o pellicola non polari, ad esempio serie KM-5, KM-6, K73-17. Le lampade a incandescenza vengono utilizzate da una ghirlanda natalizia "lampeggiante" di fabbricazione cinese per una tensione di 6 V e una corrente di 100 mA. Sono adatte anche lampade di piccole dimensioni con una tensione di 6 V e una corrente di 60 o 20 mA.
Invece dei transistor della serie indicata, che possono resistere a correnti dirette fino a 180 mA, è consentito l'uso di interruttori della serie KR1064KT1, KR1014KT1 progettati per una corrente più elevata. Nel caso di utilizzo di un multivibratore con un carico più potente, ad esempio, saranno necessarie lampade a incandescenza per auto, altri transistor, ad esempio KP744G, che consente una corrente di drenaggio fino a 9 A. Ma con questa opzione, è necessario installare diodi zener di protezione tra 8 e 10 V tra il cancello e la sorgente ( catodo alla porta) - KS191ZH o simile. A correnti di carico elevate, i transistor dovranno essere installati su dissipatori di calore.
Il multivibratore viene regolato selezionando i condensatori per ottenere la frequenza di commutazione desiderata dei transistor. Affinché il dispositivo funzioni a frequenze sonore, i condensatori devono essere 300 ... 600 pF. Se si lasciano i condensatori indicati nel diagramma di capacità, si dovranno raccogliere resistori di resistenza inferiore - fino a 47 kOhm.
Il multivibratore funziona con una tensione di alimentazione di 3 ... 10 V, ovviamente, con un carico adeguato. Se si suppone che venga utilizzato come una sorta di assemblaggio nella progettazione in fase di sviluppo, un condensatore di blocco con una capacità di 0,1 ... 100 μF viene installato tra i fili di alimentazione del multivibratore.
I prosciutti principianti, ovviamente, sanno che i multivibratori (simmetrici e asimmetrici) si esibiscono su transistor bipolari. Sfortunatamente, tali multivibratori hanno uno svantaggio: quando si lavora con un carico sufficientemente potente, ad esempio lampade a incandescenza, sono necessarie grandi correnti di base per aprire completamente i transistor. Se i bracci del multivibratore vengono commutati a una frequenza di 3 ... 0,2 Hz, è necessario installare nei circuiti di impostazione della frequenza condensatori di ossido di grande capacità, e quindi di grandi dimensioni. Non dovremmo dimenticare la tensione di saturazione relativamente alta dei transistor aperti: il multivibratore proposto (vedi figura) utilizza transistor a canale n ad effetto di campo domestici con un gate isolato e un canale indotto. All'interno della custodia, tra i terminali del gate e la sorgente, è presente un diodo zener protettivo, che riduce significativamente la probabilità di guasto del transistor quando è mal gestito
La frequenza di commutazione dei transistor multivibratore è di circa 2 Hz, è impostata da condensatori e resistori. Il carico dei transistor multivibratore: lampade a incandescenza EL1, EL2 I resistori collegati tra il drenaggio e la porta dei transistor forniscono un avvio graduale del multivibratore. Sfortunatamente, "ritardano" un po 'lo spegnimento dei transistor. Invece delle lampade a incandescenza, è consentito accendere i LED con resistori di limite di 360 Ohm o una capsula telefonica, ad esempio TK-47 (per questa opzione, il multivibratore dovrebbe funzionare nel campo delle frequenze sonore). Se viene utilizzata una sola capsula, una resistenza con una resistenza di 100 ... 200 Ohm deve essere inclusa nel circuito di drenaggio di un altro transistor.Le resistenze R1, R2 delle classificazioni indicate sul circuito possono essere composte da più resistenze inferiori collegate in serie. Se non esiste tale opzione, installare resistori con valori nominali inferiori e condensatori di grandi dimensioni I condensatori possono essere in ceramica o pellicola non polari, ad esempio le serie KM-5, KM-6, K73-17. Le lampade a incandescenza vengono utilizzate da una ghirlanda natalizia "lampeggiante" di fabbricazione cinese per una tensione di 6 V e una corrente di 100 mA. Sono adatte anche lampadine di piccole dimensioni con una tensione di 6 V e una corrente di 60 o 20 mA. Invece di transistor della serie indicata che possono resistere a una corrente costante fino a 180 mA, è consentito utilizzare interruttori della serie KR1064KT1, KR1014KT1 progettati per una corrente più elevata. Nel caso di utilizzo di un multivibratore con un carico più potente, ad esempio, saranno necessarie lampade a incandescenza per auto, altri transistor, ad esempio KP744G, che consente una corrente di drenaggio fino a 9 A. Ma con questa opzione, è necessario installare diodi zener di protezione tra 8 e 10 V tra il cancello e la sorgente ( catodo alla porta) - KS191ZH o simile. A correnti di carico elevate, i transistor dovranno essere installati sui dissipatori di calore Il multivibratore viene regolato selezionando i condensatori per ottenere la frequenza di commutazione desiderata dei transistor. Affinché il dispositivo funzioni a frequenze sonore, i condensatori devono essere 300 ... 600 pF. Se si lasciano i condensatori indicati nel diagramma di capacità, sarà necessario selezionare resistori di resistenza inferiore - fino a 47 kOhm. Il multivibratore funziona con una tensione di alimentazione di 3 ... 10 V, ovviamente, con il carico corrispondente. Se si suppone che venga utilizzato come una sorta di assemblaggio nella progettazione in fase di sviluppo, un condensatore di blocco con una capacità di 0,1 ... 100 μF viene installato tra i fili di alimentazione del multivibratore.
Produzione
Capitolo 11
Multivibratore ibrido
Quando il generatore viene acceso per la prima volta su una rete a 220 V, il condensatore C3 inizia a caricarsi con tensione di rete rettificata attraverso una lampada a incandescenza EL1, resistori di limitazione della corrente R4 - R6 e la giunzione dell'emettitore di VT1. Il tempo di ricarica iniziale è di circa 20 s. Ciò determina il ritardo alla prima accensione della lampada, che in alcuni casi può essere utile. Il braccio sinistro del multivibratore - transistor VT1 - è alimentato da una tensione costante di circa 12 V, che è formata da una rete rettificata da un ponte a diodi VD5, limitato da un diodo zener VD1 e filtrato da un condensatore di ossido C1. Il diodo VD2 protegge la giunzione dell'emettitore del transistor da una possibile rottura di un'alta tensione di polarità negativa durante la ricarica del condensatore C3.
Un potente transistor ad effetto di campo ad alta tensione VT2 con un gate isolato e un canale n di tipo arricchito si apre periodicamente in quei momenti in cui VT1 è chiuso. Al momento, la lampada EL1 è completamente accesa. In modo che il transistor ad effetto di campo si apra completamente, ad es. ha funzionato in modalità chiave e non si è surriscaldato, la tensione gate-source dovrebbe essere almeno 10 V, ma non più di 15 ... 20 V. In questo caso, sarà uguale alla tensione operativa del diodo zener VD1. I diodi VD3, VD4 proteggono il gate del transistor ad effetto di campo da guasti, ad esempio, quando vengono toccati da un cacciavite o da un saldatore. Il varistore R8 protegge il transistor ad effetto di campo da danni durante le sovratensioni.La frequenza di lampeggiamento di una lampada a incandescenza dipende principalmente dai parametri dei circuiti C2, R3 e C3, R2, R4-R6.I resistori C1-4, C2-23, MLT possono essere utilizzati nella progettazione e speciale megaohm alto KIM-E, C3-14, S-36. Il varistore R8 può essere impostato su una tensione di 390 ... 470 V. Ad esempio, sono adatti FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 o diodi zener ad alta tensione KS609V, KS903A, KS904AS. Sconsiglio vivamente di trascurare questo elemento, dal momento che picchi di impulso brevi della tensione di rete sono frequenti e possono raggiungere un'ampiezza di 5 kV. In casi estremi, è possibile utilizzare varistori del tipo CH1-1 a 560 ... 680 V, utilizzati in televisori domestici obsoleti. Condensatore C1 –K50-35 o un analogo di importazione. I condensatori rimanenti sono tipi K73-17, K73-24, K73-39. Allo stesso tempo, C3 deve avere una tensione di almeno 250 V. Il diodo Zener VD1 deve essere alimentato a bassa potenza con una tensione di esercizio di 12 ... 13 V, KS207V, KS212Zh, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12. Prima di installare sulla scheda, è necessario verificare la manutenzione del diodo zener. VD2 - Diodi VD4 qualsiasi serie KD503, KD510, KD512, 1N4148. Ponte raddrizzatore VD5 - КЦ402А - В, КЦ405А - В, RC204 - RC207, RS204 - RS207 o quattro diodi, ad esempio, КД257В. Il transistor VT1 funziona in modalità microcorrente. Dovrebbe avere un coefficiente di trasferimento della corrente di base di almeno 150. Funzionerà una delle serie KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222. Quando si lavora con un carico fino a 150 W, è possibile prelevare un transistor ad effetto di campo da qualsiasi serie KP707, KP777A - V, IRF840, IRF430, BUZ214. Quando si monta un transistor ad effetto di campo, è necessario proteggerlo dalla rottura, ad esempio accorciando temporaneamente tutte le sue conclusioni. Poiché a causa delle elevate resistenze dei resistori si apre e si chiude relativamente lentamente, è altamente desiderabile installarlo su un dissipatore di calore in alluminio con dimensioni di almeno 55x30x4 mm. Il problema può essere risolto complicando i circuiti del dispositivo, ma ciò contraddicherà già il concetto di semplicità del progetto proposto. Per lavorare con lampade a incandescenza con una potenza superiore a 150 W, è possibile collegare in parallelo diversi transistor ad effetto di campo, ma in questo caso questo approccio può essere considerato irrazionale a causa di un notevole aumento dei costi dei componenti. Nella figura 2 è mostrato un disegno di un possibile circuito stampato da 55 × 105 mm. È più conveniente impostare la frequenza di sfarfallio della lampada EL1 modificando la capacità dei condensatori C2, C3. Va ricordato che il condensatore C3 consente di risparmiare una carica a lungo dopo aver spento l'alimentazione. Durante l'installazione e il funzionamento del dispositivo, è necessario ricordare che tutti i suoi elementi sono alimentati dalla rete di illuminazione e che è necessario prendere le precauzioni necessarie. ma su transistor di diversi tipi - bipolari e di campo (Fig. 1).
Un dispositivo assemblato secondo lo schema proposto può essere utilizzato per l'illuminazione di Capodanno, discoteche, in sistemi di allarme o utilizzato come layout di lavoro per vari esperimenti. Quando il generatore viene acceso per la prima volta su una rete 220 V, il condensatore C3 inizia a essere caricato con la tensione di rete rettificata attraverso una lampada a incandescenza EL1, limitando la corrente resistori R4 - R6 e la giunzione dell'emettitore del transistor VT1. Il tempo di ricarica iniziale è di circa 20 s. Ciò determina il ritardo alla prima accensione della lampada, che in alcuni casi può essere utile. Il braccio sinistro del multivibratore - transistor VT1 - è alimentato da una tensione costante di circa 12 V, che è formata da una rete rettificata da un ponte a diodi VD5, limitato da un diodo zener VD1 e filtrato da un condensatore di ossido C1. Il diodo VD2 protegge la giunzione dell'emettitore del transistor da una possibile rottura di un'alta tensione di polarità negativa durante la ricarica del condensatore C3.
Un potente transistor ad effetto di campo ad alta tensione VT2 con un gate isolato e un canale n di tipo arricchito si apre periodicamente in quei momenti in cui VT1 è chiuso. Al momento, la lampada EL1 è completamente accesa. In modo che il transistor ad effetto di campo si apra completamente, ad es. ha funzionato in modalità chiave e non si è surriscaldato, la tensione gate-source dovrebbe essere almeno 10 V, ma non più di 15 ... 20 V. In questo caso, sarà uguale alla tensione operativa del diodo zener VD1. I diodi VD3, VD4 proteggono il gate del transistor ad effetto di campo da guasti, ad esempio, quando vengono toccati da un cacciavite o da un saldatore. Il varistore R8 protegge il transistor ad effetto di campo da danni durante le sovratensioni.La frequenza di lampeggiamento di una lampada a incandescenza dipende principalmente dai parametri dei circuiti C2, R3 e C3, R2, R4-R6.I resistori C1-4, C2-23, MLT possono essere utilizzati nella progettazione e speciale megaohm alto KIM-E, C3-14, S-36. Il varistore R8 può essere impostato su una tensione di 390 ... 470 V. Ad esempio, sono adatti FNR307K391, FNR-20K391, FNR-14K431, FNR-05K471 o diodi zener ad alta tensione KS609V, KS903A, KS904AS. Sconsiglio vivamente di trascurare questo elemento, dal momento che picchi di impulso brevi della tensione di rete sono frequenti e possono raggiungere un'ampiezza di 5 kV. In casi estremi, è possibile utilizzare varistori del tipo CH1-1 a 560 ... 680 V, utilizzati in televisori domestici obsoleti. Condensatore C1 –K50-35 o un analogo di importazione. I condensatori rimanenti sono tipi K73-17, K73-24, K73-39. Allo stesso tempo, C3 deve avere una tensione di almeno 250 V. Il diodo Zener VD1 deve essere alimentato a bassa potenza con una tensione di esercizio di 12 ... 13 V, KS207V, KS212Zh, KS213B, KS508A, D814D1, 1N4743A, TZMC-12. Prima di installare sulla scheda, è necessario verificare la manutenzione del diodo zener. VD2 - Diodi VD4 qualsiasi serie KD503, KD510, KD512, 1N4148. Ponte raddrizzatore VD5 - КЦ402А - В, КЦ405А - В, RC204 - RC207, RS204 - RS207 o quattro diodi, ad esempio, КД257В. Il transistor VT1 funziona in modalità microcorrente. Deve avere un coefficiente di trasferimento della corrente di base di almeno 150. Funzionerà qualsiasi serie KT3102, KT342, KT6111, SS9014, 2SC900, 2SC1222. Quando si lavora con un carico fino a 150 W, è possibile prelevare un transistor ad effetto di campo da qualsiasi serie KP707, KP777A - V, IRF840, IRF430, BUZ214. Quando si monta un transistor ad effetto di campo, è necessario proteggerlo dalla rottura, ad esempio accorciando temporaneamente tutte le sue conclusioni. Poiché a causa delle elevate resistenze dei resistori si apre e si chiude relativamente lentamente, è altamente desiderabile installarlo su un dissipatore di calore in alluminio con dimensioni di almeno 55x30x4 mm. Il problema può essere risolto complicando i circuiti del dispositivo, ma ciò contraddicherà già il concetto di semplicità del progetto proposto. Per lavorare con lampade a incandescenza con una potenza superiore a 150 W, è possibile collegare in parallelo diversi transistor ad effetto di campo, ma questo approccio può essere considerato irrazionale in questo caso a causa di un notevole aumento dei costi dei componenti. Nella figura 2 è mostrato un disegno di un possibile circuito stampato da 55 × 105 mm. È più conveniente impostare la frequenza di sfarfallio della lampada EL1 modificando la capacità dei condensatori C2, C3. Va ricordato che il condensatore C3 consente di risparmiare una carica a lungo dopo aver spento l'alimentazione. Quando si installa e si utilizza il dispositivo, è necessario ricordare che tutti i suoi elementi sono alimentati dalla rete di illuminazione e osservare le precauzioni necessarie
