В этом документе описывается рецепт чрезвычайно простого, недорогого и легкого в изготовлении мультивибратора с автоподзаводом или генератора прямоугольных импульсов. Это не мой собственный дизайн, вы можете найти его в любой книге по электронике. Для создания этой конструкции вам понадобятся только 2 кремниевых NPN-транзистора общего назначения, 2 конденсатора и 4 резистора. Схема следующая:
+ ---------------------- +
| |
| Rc1 | C Q1 E |
+ ----- | | --- + --- \ / \ / \ / --- + --- \ ___ /> ----- + __ | __ Cb2
__ | __ | | B | __ | __ _____
___ Vcc | | ___ |
_ | | _ |
| Rb1 | |
+ --- \ / \ / \ / --------- + --------------- === - + --- o Выход
| | |
| Rb2 | |
+ --- \ / \ / \ / --------- + ---------------- + |
| | |
| Rc2 B_ | _ |
+ --- \ / \ / \ / --- + --- / \> ----- + __ | __ Cb1
| C Q2 E __ | __ _____
| ___ |
| _ |
| |
+ -------------------------- +
Самым обычным случаем является создание симметричной прямоугольной волны, в этом случае Rb1 = Rb2 = Rb, Rc1 = Rc2 = Rc и Cb1 = Cb2 = Cb. Период колебаний составляет приблизительно T (секунды) = 1,6 * Rb (Ом) * Cb (Фарады). Тогда частота f (Гц) = 1 / T (с). Для получения крутых нарастающих фронтов необходимо обеспечить Rc <= 10 * Rb.
Точное значение различных компонентов зависит от приложения, для которого требуется функция прямоугольной волны. Например, если вы собираетесь работать со схемами TTL, выберите Vcc = 5 Вольт. Обратите внимание, что это обеспечит сигнал, изменяющийся от 0 до 5 вольт, то есть это не чистый переменный ток, он имеет постоянную составляющую. Добавив конденсатор последовательно с выходом, вы получите чистый сигнал переменного тока, который варьируется от -2,5 до 2,5 вольт.
Для лучшей производительности значение Rc должно быть как можно ниже. Это дает два преимущества: лучшие фронты нарастания (более крутые) и меньшее влияние внешней нагрузки, подключенной к выходу. Нижний предел устанавливается максимальным током, который вы можете позволить, потому что либо вы хотите сохранить ток (предпочтительно, если питание от батарей), либо вы не хотите сжигать транзисторы. Значение Rc от 100 до 1000 Ом должно хорошо подходить для большинства приложений.
Максимальный ток через транзисторы составляет примерно Imax = Vcc / Rc, что при указанных мною значениях будет около 10 мА. Рассеиваемая мощность составляет примерно P = Vcc * Imax, в нашем случае около 50 мВт.
Значение Cb и Rb зависит от точной частоты, которая вам нужна, однако удобно, чтобы значение Cb не было слишком низким, чтобы избежать влияния рассеянных емкостей. Я бы посоветовал Cb> 100 пФ. Если вы исправляете Cb, вам нужно выбрать Rb для соответствия нужной вам частоте в соответствии с приведенной выше формулой. Вы можете использовать переменный резистор и настраивать его для выбора разных частот. Однако неудобство заключается в том, что вам нужно настраивать два резистора.
Со значениями, которые я упомянул, и с использованием обычных компонентов, я успешно сгенерировал частоты до 1 МГц, думал, что транзисторы должны подходить для этих высоких частот. Как видите, эта схема дает вам широкий диапазон частот с большой стабильностью. Для более высоких частот или большей стабильности вам следует использовать более сложные схемы, включая кристаллы кварца.
+ ---------------------- +
| |
| Rc1 | C Q1 E |
+ ----- | | --- + --- \ / \ / \ / --- + --- \ ___ /> ----- + __ | __ Cb2
__ | __ | | B | __ | __ _____
___ Vcc | | ___ |
_ | | _ |
| Rb1 | |
+ --- \ / \ / \ / --------- + --------------- === - + --- o Выход
| | |
| Rb2 | |
+ --- \ / \ / \ / --------- + ---------------- + |
| | |
| Rc2 B_ | _ |
+ --- \ / \ / \ / --- + --- / \> ----- + __ | __ Cb1
| C Q2 E __ | __ _____
| ___ |
| _ |
| |
+ -------------------------- +
Самым обычным случаем является создание симметричной прямоугольной волны, в этом случае Rb1 = Rb2 = Rb, Rc1 = Rc2 = Rc и Cb1 = Cb2 = Cb. Период колебаний составляет приблизительно T (секунды) = 1,6 * Rb (Ом) * Cb (Фарады). Тогда частота f (Гц) = 1 / T (с). Для получения крутых нарастающих фронтов необходимо обеспечить Rc <= 10 * Rb.
Точное значение различных компонентов зависит от приложения, для которого требуется функция прямоугольной волны. Например, если вы собираетесь работать со схемами TTL, выберите Vcc = 5 Вольт. Обратите внимание, что это обеспечит сигнал, изменяющийся от 0 до 5 вольт, то есть это не чистый переменный ток, он имеет постоянную составляющую. Добавив конденсатор последовательно с выходом, вы получите чистый сигнал переменного тока, который варьируется от -2,5 до 2,5 вольт.
Для лучшей производительности значение Rc должно быть как можно ниже. Это дает два преимущества: лучшие фронты нарастания (более крутые) и меньшее влияние внешней нагрузки, подключенной к выходу. Нижний предел устанавливается максимальным током, который вы можете позволить, потому что либо вы хотите сохранить ток (предпочтительно, если питание от батарей), либо вы не хотите сжигать транзисторы. Значение Rc от 100 до 1000 Ом должно хорошо подходить для большинства приложений.
Максимальный ток через транзисторы составляет примерно Imax = Vcc / Rc, что при указанных мною значениях будет около 10 мА. Рассеиваемая мощность составляет примерно P = Vcc * Imax, в нашем случае около 50 мВт.
Значение Cb и Rb зависит от точной частоты, которая вам нужна, однако удобно, чтобы значение Cb не было слишком низким, чтобы избежать влияния рассеянных емкостей. Я бы посоветовал Cb> 100 пФ. Если вы исправляете Cb, вам нужно выбрать Rb для соответствия нужной вам частоте в соответствии с приведенной выше формулой. Вы можете использовать переменный резистор и настраивать его для выбора разных частот. Однако неудобство заключается в том, что вам нужно настраивать два резистора.
Со значениями, которые я упомянул, и с использованием обычных компонентов, я успешно сгенерировал частоты до 1 МГц, думал, что транзисторы должны подходить для этих высоких частот. Как видите, эта схема дает вам широкий диапазон частот с большой стабильностью. Для более высоких частот или большей стабильности вам следует использовать более сложные схемы, включая кристаллы кварца.
