Симметричный мультивибратор. Расчёт мультивибратора

Начальное питание[править вики-текст]

Однако, если схема временного хранения и с высокой базы, длиннее, чем требуется для полной зарядки конденсаторов, то схема будет оставаться в стабильном состоянии, как с базы на 0,6 В, и коллекторы на 0 В, и оба конденсатора разряжаются до −0,6 В. Это может произойти при запуске без внешнего вмешательства, если R и С и очень мало.

Защитные компоненты[править вики-текст]

Хотя это и не имеет основополагающего значения для работы схемы, диоды, соединенные последовательно с базой или эмиттером транзисторов, необходимы, чтобы предотвратить переход база-эмиттер, их гонят в обратном направлении пробоя, когда напряжение питания превышает V EB напряжение пробоя, как правило, около 5 −10 вольт для кремниевых транзисторов общего назначения.

 

 

Схема симметричного мультивибратора и диаграммы напряжений, поясняющие его работу, изображены на рис.1 и 2.

 

Рис.1. Схема симметричного Рис.2. Диаграммы напряжений

мультивибратора

 

Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6, который имеет следующие основные параметры:

 

= +15±1,5 В;		≥ 1 МОм;
= –15±1,5 В;		= +11 В;
≤ 2,5 мА;		= –11 В;
≤ 200 нА;		≥ 30000;
≤ 25 нА;		= 1 МГц;
Uсм = ±10 В;		= 2 В/мкс.

 

Условные обозначения параметров операционного усилителя:

 – напряжение источника питания  положительной полярности;

 – напряжение источника питания  отрицательной полярности;

 – максимальный допустимый  ток операционного усилителя;

 – входной ток операционного  усилителя;

 – разность входных токов;

 – напряжение смещения;

 – входное сопротивление;

 – максимальное выходное напряжение  положительного уровня;

 – максимальное выходное напряжение  отрицательного уровня;

 – коэффициент усиления напряжения;

 – частота единичного усиления;

– скорость изменения выходного напряжения.

Найдем коэффициент передачи делителя напряжения составленного из резисторов и по выражению:

 

, (1)

 

где – дифференциальное допустимое напряжение, В.

Подставив в (1) численные значения параметров, получим

Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить как

 

 (2)

 

Из (2) найдем отношение сопротивлений и

 

.

 

Подставляя значение k, получим

Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению

 

, (3)

 

где – постоянная времени цепи заряда конденсатора (рис.1), с.

Из (3) найдем t

 

.

 

Подставив численные значения параметров, получим

с.

 

Зная t, определим , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 – 0,47мкф. Тогда

 

.

 

Подставив данные, получим

Ом

Из стандартного ряда значений Е24 выбираем кОм.

Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление

 

 

С учетом численных значений параметров

А

В соответствии с (4)

 

Вт

 

Тогда тип резистора – МЛТ – 0,05 – 6,8кОм±5%.

Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений и

симметричный мультивибратор усилитель резистор

 

. (4)

 

Откуда

 

.

 

Подставив значения параметров, получим

Ом.

Для уменьшения протекающих токов увеличим сумму сопротивлений в 10 раз.

Значения сопротивлений и можно найти из системы уравнений

 

. (5)

 

Решив систему уравнений (5), получим, что Ом; Ом. С учетом ряда Е24 принимаем кОм и кОм.

Определим мощность резисторов и , предварительно найдя ток протекающий через делитель напряжения и :

 

А

 

Тогда в соответствии с (4) мощность резистора :

 

Вт.

 

Мощность

 

Вт

 

С учетом найденных значений выбираем резисторы: типа МЛТ – 0,01 – 36кОм±5%, типа МЛТ – 0,01 – 43кОм±5%.

Проверим правильность найденных параметров. Для этого аналитически определим максимальный ток и выходную частоту генератора и при помощи программы Electronics Workbench построим модель симметричного мультивибратора.

В соответствии с выражением (3)

 

Гц.

 

Подставляя в выражение

 

 

численные значения, определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 0,122%. Это является приемлемым на практике.

Подставляя численные значения сопротивлений и коэффициента k в (15), вычисляем выходной ток операционного усилителя

 

мА.

 

Полученное значение выходного тока меньше 2,5мА, поэтому найденные параметры удовлетворяют условиям задания.

На рис.3 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рис.4 диаграммы напряжений.

 

Рис.3. Модель симметричного мультивибратора в программной среде Electronics Workbench

 

 

Рис.4. Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора

 

Частоту выходного сигнала определяем, как

 

Гц

 

Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.

Размещено на Allbest.ru