Шаг за шагом. Транзисторы
Шрифт:
Один из весьма популярных генераторов колебаний сложной формы — это мультивибратор. Само его название, переведенное на русский язык, означает «генератор, создающий много разных колебаний». В распространенной схеме мультивибратора работают два транзистора, причем выход одного из них связан со входом другого (рис. 117).
Рис. 117. В мультивибраторе колебания возникают в результате поочередного запирания транзисторов.
Это приводит к тому, что транзисторы поочередно открываются и запираются: если один из них запирается, то он отпирает своего запертого соседа, а тот, в свою очередь, открывшись, запирает
Рассмотрим несколько практических схем транзисторных генераторов.
Простейший генератор, выполненный по трехточечной схеме с индуктивной обратной-связью (рис. 118—1), может заменить в вашей квартире электрический звонок.
рис. 118—1
Роль контурной катушки с отводом в таком звонке выполняет автотрансформатор, намотанный на любом сердечнике сечением 3 см2 (можно взять, например, сердечник от трансляционного громкоговорителя). Данные секций: Iв содержит 25 витков, Iа и Iб — по 35 витков провода ПЭ 0,45. Непосредственно к секции Iв подключен низкоомный громкоговоритель. Частоту колебаний можно менять, подбирая емкость конденсатора С1, который входит в колебательный контур.
Следующий генератор (рис. 118—2) дает прерывистые колебания звуковой частоты, чем-то напоминающие сигналы нашего первого спутника, знаменитое «Бип-бип-бип…». Сам генератор звуковой частоты собран по трехточечной схеме с емкостной обратной связью. В качестве катушки L1 можно включить обмотку выходного или согласующего трансформатора.
рис. 118—2
Прерывистая генерация получается благодаря периодическому запиранию транзистора Т1 напряжением, которое появляется на R*3. После того как транзистор запрется и колебания срываются, запирающее напряжение падает, и транзистор вновь открывается. Частота отпирания транзистора, а значит, и частота появления «пакетов» звуковых колебаний зависят от данных зарядной цепочки R3С3. Подбором этих деталей можно добиться того, что звуковые сигналы будут появляться один — три раза в секунду. Частота звуковых колебаний, то есть сам тон звука, в основном определяется деталями контура L1C2. При налаживании генератора может оказаться полезным заземлить базу Т1 через конденсатор в несколько микрофарад. На транзисторе Т2 собран усилитель, в коллекторную цепь которого включается телефонный капсуль или громкоговоритель с выходным трансформатором.
Периодический заряд конденсатора используется в другом, очень простом двухтранзисторном генераторе (рис. 118—5), который дает два «сорта» электрических сигналов — пилообразный
рис. 118—5
В первый момент после включения оба транзистора заперты, а конденсатор С1 через R3 заряжается питающим напряжением. При этом запирающее напряжение уменьшается, и в какой-то момент транзисторы оказываются открытыми. Через них разряжается конденсатор, и весь процесс начинается сначала. При указанных на схеме величинах продолжительность одной «пилы» составляет около 3,5 сек. Чтобы уменьшить это время, то есть увеличить частоту колебаний, нужно ускорить процесс заряда конденсатора, уменьшив С1 или R3. Особенность генератора — высокое выходное сопротивление, и его нужно подключать к усилителю с первым каскадом по схеме ОК.
Во многих практических схемах RС-генераторов используются два транзистора, так как при этом появляется запас усиления и легче выполнить условие связи. Сигнал поступает с выхода второго транзистора на вход первого через обычную линию передачи, состоящую из трех RС-цепочек, и каждая из них поворачивает фазу на 60°. При подсчете общего сдвига фаз нужно помнить, что на коллекторе и на базе одного и того же транзистора напряжения противофазны (когда на базе растет напряжение, на коллекторе оно уменьшается). Если же нагрузка включена в эмиттерную цепь (схема ОК), то на этой нагрузке напряжение совпадает по фазе с напряжением на базе (когда напряжение на базе растет, то увеличивается коллекторный ток и напряжение на эмиттерной нагрузке тоже увеличивается).
После этих предупреждений станет понятно, как получается необходимый сдвиг фаз в практической схеме RС-генератора, приведенной на рис. 118—3.
рис. 118—3
Транзистор Т2 не поворачивает фазу обратной связи, транзистор Т1 поворачивает фазу на 180° и на столько же поворачивает фазу линия передачи, состоящая из трех RС-цепочек. Общий сдвиг фаз равен 360°, то есть равен нулю, и условие фаз выполняется.
Для приведенных на схеме данных частота колебаний составляет примерно 5—15 гц. Такие низкочастотные колебания используются в электромузыкальных инструментах для создания так называемого вибрато — своеобразной модуляции звука. Если уменьшить емкость и сопротивление RС-цепочек, то генератор будет давать более высокую частоту.
В качестве низкочастотного генератора радиолюбители чаще всего используют мультивибратор — он прост по схеме, не требует каких-либо сложных деталей, начинает работать без всякого налаживания и позволяет очень легко менять частоту колебаний. Два типичных мультивибратора вы найдете на рис. 118—6, где приводится схема игрушки «Спутник».
рис. 118—6
Мультивибратор, выполненный на транзисторах Т1 и Т2,— это, по сути дела, самостоятельный блок, который дает колебания с частотой около 1 кгц. Увеличивая С1С2 или в крайнем случае R3R4 (сопротивление этих резисторов влияет не только на частоту, но и на режим триодов), можно уменьшить эту частоту вплоть до долей герца. Так, в частности, во втором мультивибраторе, собранном на транзисторах Т4Т5, благодаря увеличению емкости разделительных конденсаторов до 25 мкф частота понижена до 3 гц.