الترانزستور المركب (دائرة دارلينجتون). تشغيل وجهاز ترانزستور دارلينجتون المركب
العنصر المنطقي الأساسي للسلسلة هو العنصر المنطقي AND-NOT. في التين. يوضح الشكل 2.3 الرسوم البيانية لعناصر NAND TTL الثلاثة الأولية. تحتوي جميع الدوائر على ثلاث مراحل رئيسية: إدخال الترانزستور VT1تنفيذ وظيفة AND المنطقية ؛ مرحلة فصل الترانزستور VT2ومرحلة إخراج الدفع والسحب.
الشكل 2.3.أ. رسم تخطيطي للعنصر الأساسي لسلسلة K131
مبدأ التشغيل للعنصر المنطقي لسلسلة K131 (الشكل 2.3.أ) هو كما يلي: عند استقبال إشارة منخفضة المستوى (0 - 0.4 فولت) عند أي من المدخلات، فإن تقاطع الباعث الأساسي للمتعدد -ترانزستور الباعث VT1 متحيز للأمام (غير مقفل) ، ويتفرع التيار المتدفق عبر المقاوم R1 تقريبًا إلى الأرض ، ونتيجة لذلك يتم إغلاق VT2 ويعمل في وضع القطع. التيار المتدفق عبر المقاوم R2 يشبع قاعدة الترانزستور VT3. تشكل الترانزستورات VT3 و VT4 المتصلة وفقًا لدائرة دارلينجتون ترانزستورًا مركبًا وهو تابع للباعث. يعمل كمرحلة إخراج لتضخيم قوة الإشارة. يتم إنشاء إشارة ذات مستوى منطقي عالي عند مخرج الدائرة.
إذا تم توفير إشارة عالية المستوى لجميع المدخلات، فإن تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور متعدد الباعث VT1 يكون في الوضع المغلق. يشبع التيار المتدفق عبر المقاوم R1 قاعدة الترانزستور VT1، ونتيجة لذلك يتم إلغاء قفل الترانزستور VT5 ويتم ضبط مستوى الصفر المنطقي عند خرج الدائرة.
نظرًا لأنه في وقت تبديل الترانزستورات VT4 و VT5 مفتوحان ويتدفق تيار كبير من خلالهما، يتم إدخال المقاوم المحدود R5 في الدائرة.
تشكل VT2 وR2 وR3 مرحلة تفصل بين الشلال. من الضروري تشغيل ترانزستورات الإخراج n-p-n واحدًا تلو الآخر. يحتوي الشلال على مخرجين: المجمع والباعث، حيث تكون الإشارات في الطور المضاد.
الثنائيات VD1 - VD3 هي حماية ضد النبضات السلبية.
الشكل 2.3.ب، ج. رسوم بيانية تخطيطية للعناصر الأساسية لسلسلة K155 وK134
في الدوائر الدقيقة من سلسلة K155 وK134، تم بناء مرحلة الإخراج على مكرر غير مركب (فقط الترانزستور VT3) وترانزستور قابل للتشبع VT5مع إدخال الصمام الثنائي مستوى التحول VD4(الشكل 2.3، ب، ج). تشكل المرحلتان الأخيرتان عاكسًا معقدًا ينفذ عملية NOT المنطقية. إذا قمت بإدخال مرحلتين تفصل بين المرحلتين، فسيتم تنفيذ وظيفة OR-NOT.
في التين. 2.3، ويظهر العنصر المنطقي الأساسي لسلسلة K131 (التناظرية الأجنبية - 74N). يظهر العنصر الأساسي لسلسلة K155 (التناظرية الأجنبية - 74) في الشكل. 2.3، ب، أ في الشكل. 2.3، ج - عنصر سلسلة K134 (التناظرية الأجنبية - 74L). الآن لم يتم تطوير هذه السلسلة عمليا.
بدأ استبدال دوائر TTL الدقيقة للتطوير الأولي بشكل نشط بدوائر TTLSh الدقيقة، والتي لها تقاطعات مع حاجز شوتكي في بنيتها الداخلية. يعتمد ترانزستور شوتكي (ترانزستور شوتكي) على الدائرة المعروفة لمفتاح الترانزستور غير المشبع (الشكل 2.4.أ).
الشكل 2.4. شرح مبدأ الحصول على هيكل بانتقال شوتكي:
أ - مفتاح الترانزستور غير المشبع؛ ب - الترانزستور مع صمام ثنائي شوتكي. ج - رمز ترانزستور شوتكي.
ولمنع الترانزستور من الدخول إلى حالة التشبع، يتم توصيل صمام ثنائي بين المجمع والقاعدة. تم اقتراح استخدام صمام التغذية المرتدة للتخلص من تشبع الترانزستور لأول مرة بواسطة B. N. Kononov، ومع ذلك، في هذه الحالة يمكن أن يزيد إلى 1 فولت، والصمام الثنائي المثالي هو صمام ثنائي حاجز شوتكي. إنه اتصال يتكون بين المعدن وأشباه الموصلات n المخدرة قليلاً. في المعدن، يكون بعض الإلكترونات فقط حرًا (تلك الموجودة خارج منطقة التكافؤ). في أشباه الموصلات، توجد إلكترونات حرة عند حدود التوصيل الناتجة عن إضافة ذرات الشوائب. في حالة عدم وجود جهد متحيز، يكون عدد الإلكترونات التي تعبر الحاجز على كلا الجانبين هو نفسه، أي لا يوجد تيار. عند انحيازها للأمام، تمتلك الإلكترونات الطاقة اللازمة لعبور حاجز الجهد والانتقال إلى المعدن. مع زيادة جهد الانحياز، يتناقص عرض الحاجز ويزداد التيار الأمامي بسرعة.
عند الانحياز العكسي، تحتاج الإلكترونات الموجودة في أشباه الموصلات إلى المزيد من الطاقة للتغلب على الحاجز المحتمل. بالنسبة للإلكترونات الموجودة في المعدن، لا يعتمد حاجز الجهد على جهد التحيز، لذلك يتدفق تيار عكسي صغير، والذي يظل ثابتًا عمليًا حتى يحدث انهيار جليدي.
يتم تحديد التيار في ثنائيات شوتكي بواسطة حاملات الأغلبية، لذلك يكون أكبر عند نفس الانحياز الأمامي، وبالتالي، يكون انخفاض الجهد الأمامي عبر صمام ثنائي شوتكي أقل منه عند تقاطع p-n التقليدي عند تيار معين. وبالتالي، فإن صمام ثنائي شوتكي لديه جهد فتح عتبة يتراوح بين (0.2-0.3) فولت، على عكس جهد عتبة صمام ثنائي السيليكون التقليدي البالغ 0.7 فولت، ويقلل بشكل كبير من عمر حاملات الأقلية في أشباه الموصلات.
في الرسم البياني للشكل. 2.4، ب الترانزستور VT1يتم منعه من الدخول إلى التشبع بواسطة صمام ثنائي شاتكي ذو عتبة فتح منخفضة (0.2...0.3) فولت، وبالتالي فإن الجهد سيزيد قليلاً مقارنة بالترانزستور المشبع VT1. في التين. 2.4، ج يظهر دائرة بها "ترانزستور شوتكي". بناءً على ترانزستورات شوتكي، تم إنتاج دوائر دقيقة من سلسلتين رئيسيتين TTLSh (الشكل 2.5)
في التين. 2.5، ويظهر رسمًا تخطيطيًا لعنصر منطقي عالي السرعة يستخدم كأساس للدوائر الدقيقة من سلسلة K531 (التناظرية الأجنبية - 74S)، (S هو الحرف الأول من لقب الفيزيائي الألماني شوتكي). في هذا العنصر، يتم إنشاء دائرة باعث لفصل الطور على الترانزستور VT2، يتم تشغيل المولد الحالي - الترانزستور VT6مع المقاومات ر4و ص5. يتيح لك ذلك زيادة أداء العنصر المنطقي. وبخلاف ذلك، فإن هذا العنصر المنطقي يشبه العنصر الأساسي في سلسلة K131. ومع ذلك، فإن إدخال ترانزستورات شوتكي جعل من الممكن تقليلها tzd.rتضاعف.
في التين. 2.5، ب يظهر رسم تخطيطي للعنصر المنطقي الأساسي لسلسلة K555 (التناظرية الأجنبية - 74LS). في هذه الدائرة، بدلاً من الترانزستور متعدد الباعث، يتم استخدام مصفوفة من ثنائيات شوتكي عند الإدخال. يؤدي إدخال الثنائيات Shatky إلى القضاء على تراكم الشحنات الأساسية الزائدة، مما يزيد من وقت إيقاف تشغيل الترانزستور، ويضمن استقرار وقت التبديل عبر نطاق درجة الحرارة.
يخلق المقاوم R6 للذراع العلوي لمرحلة الإخراج الجهد اللازم عند قاعدة الترانزستور VT3لفتحه. لتقليل استهلاك الطاقة عند إغلاق البوابة ()، المقاوم ص6لا تتصل بالحافلة المشتركة، بل بمخرج العنصر.
الصمام الثنائي VD7، متصلة في سلسلة مع ص6وبالتوازي مع مقاوم تحميل المجمع لسلسلة فصل الطور R2، يسمح لك بتقليل تأخير تشغيل الدائرة عن طريق استخدام جزء من الطاقة المخزنة في سعة الحمل لزيادة تيار مجمع الترانزستور VT1في وضع الانتقال.
الترانزستور VT3يتم تنفيذه بدون صمامات شوتكي الثنائية، لأنه يعمل في الوضع النشط (تابع الباعث).
عند تصميم الدوائر الإلكترونية الراديوية، غالبًا ما تكون هناك مواقف يكون فيها من المرغوب فيه الحصول على ترانزستورات بمعلمات أفضل من تلك التي تقدمها الشركات المصنعة للعناصر الراديوية. في بعض الحالات، قد نحتاج إلى كسب تيار أعلى h 21، وفي حالات أخرى إلى قيمة أعلى لمقاومة المدخلات h 11، وفي حالات أخرى إلى قيمة أقل لتوصيلية الخرج h 22. ولحل هذه المشاكل، يعد خيار استخدام مكون إلكتروني، والذي سنناقشه أدناه، خيارًا ممتازًا.
هيكل الترانزستور المركب والتسمية على المخططات |
الدائرة أدناه تعادل شبه موصل n-p-n واحد. في هذه الدائرة، تيار الباعث VT1 هو تيار القاعدة VT2. يتم تحديد تيار المجمع للترانزستور المركب بشكل أساسي بواسطة VT2 الحالي.
هذان عبارة عن ترانزستورات ثنائية القطب منفصلة مصنوعة على نفس الشريحة وفي نفس الحزمة. يوجد أيضًا مقاوم الحمل في دائرة الباعث للترانزستور ثنائي القطب الأول. يحتوي ترانزستور دارلينجتون على نفس أطراف الترانزستور ثنائي القطب القياسي - القاعدة والمجمع والباعث.
كما يمكننا أن نرى من الشكل أعلاه، الترانزستور المركب القياسي هو مزيج من عدة ترانزستورات. اعتمادًا على مستوى التعقيد وتبديد الطاقة، قد يكون هناك أكثر من ترانزستورات دارلينجتون.
الميزة الرئيسية للترانزستور المركب هي كسب تيار أعلى بكثير h 21، والذي يمكن حسابه تقريبًا باستخدام الصيغة كمنتج للمعلمات h 21 للترانزستورات المضمنة في الدائرة.
ح 21 = ح 21vt1 × h21vt2 (1)
فإذا كان ربح الأول هو 120، والثاني هو 60، فإن إجمالي ربح دائرة دارلينجتون يساوي حاصل ضرب هاتين القيمتين - 7200.
لكن ضع في اعتبارك أن المعلمة h21 تعتمد بقوة على تيار المجمع. في حالة انخفاض التيار الأساسي للترانزستور VT2 بدرجة كافية، فقد لا يكون المجمع VT1 كافيًا لتوفير القيمة المطلوبة للكسب الحالي h 21. ثم من خلال زيادة h21 وبالتالي تقليل التيار الأساسي للترانزستور المركب ، من الممكن تحقيق زيادة في تيار المجمع VT1. للقيام بذلك، يتم تضمين مقاومة إضافية بين الباعث وقاعدة VT2، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.
دعونا نحسب عناصر دائرة دارلينجتون المجمعة، على سبيل المثال، على الترانزستورات ثنائية القطب BC846A؛ التيار VT2 هو 1 مللي أمبير. ثم نحدد تيار قاعدته من التعبير:
أنا kvt1 = أنا bvt2 = أنا kvt2 / ح 21vt2 = 1×10 -3 أ / 200 =5×10 -6 أ
مع هذا التيار المنخفض البالغ 5 μA، يتناقص المعامل h 21 بشكل حاد وقد يكون المعامل الإجمالي أقل من المعامل المحسوب. من خلال زيادة تيار المجمع للترانزستور الأول باستخدام مقاوم إضافي، يمكنك تحقيق مكاسب كبيرة في قيمة المعلمة العامة h 21. نظرًا لأن الجهد عند القاعدة ثابت (بالنسبة لأشباه الموصلات السيليكونية ثلاثية الرصاص u تكون = 0.7 فولت)، فيمكن حساب المقاومة من:
R = u bevt2 / i evt1 - i bvt2 = 0.7 فولت / 0.1 مللي أمبير - 0.005 مللي أمبير = 7 كيلو أوم
في هذه الحالة، يمكننا الاعتماد على كسب تيار يصل إلى 40000. تم بناء العديد من ترانزستورات السوبر بيتا وفقًا لهذه الدائرة.
إضافة إلى المرهم، سأذكر أن دائرة دارلينجتون هذه بها عيب كبير مثل زيادة الجهد الكهربائي. إذا كان الجهد في الترانزستورات التقليدية 0.2 فولت، فإنه يزيد في الترانزستور المركب إلى مستوى 0.9 فولت. ويرجع ذلك إلى الحاجة إلى فتح VT1، ولهذا من الضروري تطبيق مستوى جهد يصل إلى 0.7 فولت إلى قاعدتها (إذا تم استخدام السيليكون أثناء تصنيع أشباه الموصلات).
ونتيجة لذلك، ومن أجل القضاء على العيب المذكور، تم إجراء تغييرات طفيفة على الدائرة الكلاسيكية وتم الحصول على ترانزستور دارلينجتون التكميلي. يتكون هذا الترانزستور المركب من أجهزة ثنائية القطب، ولكن مع الموصلات المختلفة: p-n-p و n-p-n.
يطلق العديد من هواة الراديو الروس والأجانب على هذا الاتصال اسم مخطط Szyklai، على الرغم من أن هذا المخطط كان يسمى زوجًا متناقضًا.
العيب النموذجي للترانزستورات المركبة والذي يحد من استخدامها هو أدائها المنخفض، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع فقط في الدوائر ذات التردد المنخفض. إنها تعمل بشكل رائع في مراحل إخراج ULFs القوية، وفي دوائر التحكم للمحركات وأجهزة التشغيل الآلي، وفي دوائر إشعال السيارات.
في مخططات الدوائر الكهربية، يُشار إلى الترانزستور المركب على أنه ترانزستور ثنائي القطب عادي. على الرغم من أنه نادرًا ما يتم استخدام مثل هذا التمثيل الرسومي التقليدي للترانزستور المركب على الدائرة.
واحدة من أكثرها شيوعًا هي المجموعة المتكاملة L293D - وهي عبارة عن أربعة مكبرات صوت حالية في غلاف واحد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعريف التجميعة الدقيقة L293 على أنها أربعة مفاتيح إلكترونية ترانزستور.
تتكون مرحلة إخراج الدائرة الدقيقة من مزيج من دارات دارلينجتون وسيكلاي.
بالإضافة إلى ذلك، حظيت التجميعات الدقيقة المتخصصة القائمة على حلبة دارلينجتون أيضًا باحترام هواة الراديو. على سبيل المثال . هذه الدائرة المتكاملة هي في الأساس مصفوفة من سبعة ترانزستورات دارلينجتون. تزين هذه التجميعات العالمية بشكل مثالي دوائر راديو الهواة وتجعلها أكثر وظيفية.
الدائرة الدقيقة عبارة عن مفتاح ذو سبع قنوات للأحمال القوية يعتمد على ترانزستورات دارلينجتون المركبة مع مجمع مفتوح. تحتوي المفاتيح على صمامات ثنائية للحماية، والتي تسمح بتبديل الأحمال الحثية، مثل ملفات الترحيل. مطلوب مفتاح ULN2004 عند توصيل الأحمال القوية برقائق منطق CMOS.
يتم تنظيم تيار الشحن عبر البطارية، اعتمادًا على الجهد الموجود عليها (المطبق على تقاطع B-E VT1)، بواسطة الترانزستور VT1، الذي يتحكم جهد المجمع في مؤشر الشحن الموجود على مؤشر LED (حيث ينخفض شحن تيار الشحن ويقل مؤشر LED). ينطفئ تدريجياً) وترانزستور مركب قوي يحتوي على VT2 و VT3 و VT4.
يتم تغذية الإشارة التي تتطلب التضخيم من خلال ULF الأولي إلى مرحلة مكبر الصوت التفاضلي الأولية المبنية على مركب VT1 وVT2. إن استخدام الدائرة التفاضلية في مرحلة مكبر الصوت يقلل من تأثيرات الضوضاء ويضمن ردود فعل سلبية. يتم توفير جهد نظام التشغيل إلى قاعدة الترانزستور VT2 من خرج مضخم الطاقة. يتم تنفيذ ردود الفعل DC من خلال المقاوم R6.
عند تشغيل المولد، يبدأ المكثف C1 بالشحن، ثم يفتح الصمام الثنائي الزينر ويعمل المرحل K1. يبدأ المكثف بالتفريغ من خلال المقاومة والترانزستور المركب. وبعد فترة زمنية قصيرة، ينطفئ المرحل وتبدأ دورة مولد جديدة.
في التين. يوضح الشكل 2.16 رسمًا تخطيطيًا لعنصر منطقي مع قناة مستحثة من النوع n (ما يسمى بتقنية n MIS). يتم توصيل الترانزستورات الرئيسية VT 1 و VT 2 في سلسلة، ويعمل الترانزستور VT 3 كحمل. في حالة تطبيق الجهد العالي U 1 على كلا مدخلي العنصر (x 1 = 1، x 2 = 1)، يكون كلا الترانزستورات VT 1 و VT 2 مفتوحين ويتم ضبط الجهد المنخفض U 0 عند الخرج. في جميع الحالات الأخرى، يتم إغلاق واحد على الأقل من الترانزستورات VT 1 أو VT 2 ويتم ضبط الجهد U 1 عند الخرج. وبالتالي، فإن العنصر يؤدي وظيفة AND-NOT المنطقية.
في التين. يوضح الشكل 2.17 رسمًا تخطيطيًا لعنصر OR-NOT. يتم ضبط جهد منخفض U 0 عند مخرجه إذا كان أحد المدخلات على الأقل يحتوي على جهد عالي U 1، مما يفتح أحد الترانزستورات الرئيسية VT 1 و VT 2.
يظهر في الشكل. الرسم البياني 2.18 هو رسم تخطيطي لعنصر NOR-NOT في تقنية KMDP. فيه الترانزستورات VT 1 و VT 2 هي الترانزستورات الرئيسية، والترانزستورات VT 3 و VT 4 هي ترانزستورات التحميل. دع الجهد العالي U 1. في هذه الحالة، يكون الترانزستور VT 2 مفتوحًا، والترانزستور VT 4 مغلقًا، وبغض النظر عن مستوى الجهد عند المدخل الآخر وحالة الترانزستورات المتبقية، يتم ضبط الجهد المنخفض U 0 عند الخرج. ينفذ العنصر عملية OR-NOT المنطقية.
تتميز دائرة CMPD باستهلاك تيار منخفض جدًا (وبالتالي الطاقة) من مصادر الطاقة.
العناصر المنطقية لمنطق الحقن المتكامل
في التين. يوضح الشكل 2.19 طوبولوجيا العنصر المنطقي لمنطق الحقن المتكامل (I 2 L). لإنشاء مثل هذا الهيكل، هناك حاجة إلى مرحلتين من الانتشار في السيليكون مع الموصلية من النوع n: خلال المرحلة الأولى، يتم تشكيل المنطقتين p 1 وp 2، وخلال المرحلة الثانية، يتم تشكيل المناطق n 2.
العنصر له البنية p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . من الملائم النظر في مثل هذا الهيكل المكون من أربع طبقات من خلال تخيله على أنه اتصال بين هيكلين تقليديين من الترانزستور ثلاثي الطبقات:
ص 1 -ن 1 -ص 2 ن 1 -ص 2 -ن 1
يظهر الرسم التخطيطي المقابل لهذا التمثيل في الشكل 2.20، أ. دعونا نفكر في تشغيل العنصر وفقًا لهذا المخطط.
يؤدي الترانزستور VT 2 ذو البنية من النوع n 1 -p 2 -n 1 وظائف العاكس بعدة مخرجات (يشكل كل مجمع مخرجًا منفصلاً لعنصر وفقًا لدائرة مجمع مفتوحة).
دعا الترانزستور VT 2 حاقن، له بنية مثل p 1 -n 1 -p 2 . نظرًا لأن المنطقة n 1 من هذه الترانزستورات شائعة، فيجب توصيل باعث الترانزستور VT 2 بقاعدة الترانزستور VT 1؛ يؤدي وجود منطقة مشتركة p 2 إلى ضرورة توصيل قاعدة الترانزستور VT 2 مع مجمع الترانزستور VT 1. يؤدي هذا إلى إنشاء اتصال بين الترانزستورات VT 1 وVT 2، كما هو موضح في الشكل 2.20أ.
نظرًا لأن باعث الترانزستور VT 1 لديه إمكانات موجبة وتكون القاعدة عند جهد صفر، فإن تقاطع الباعث يكون متحيزًا للأمام ويكون الترانزستور مفتوحًا.
يمكن إغلاق تيار المجمع لهذا الترانزستور إما من خلال الترانزستور VT 3 (عاكس العنصر السابق) أو من خلال تقاطع الباعث للترانزستور VT 2.
إذا كان العنصر المنطقي السابق في الحالة المفتوحة (الترانزستور VT 3 مفتوح)، عند مدخل هذا العنصر يوجد مستوى جهد منخفض، والذي يعمل على أساس VT 2، ويبقي هذا الترانزستور في الحالة المغلقة. يتم إغلاق تيار الحاقن VT 1 من خلال الترانزستور VT 3. عند إغلاق العنصر المنطقي السابق (يتم إغلاق الترانزستور VT 3) ، يتدفق تيار المجمع للحاقن VT 1 إلى قاعدة الترانزستور VT 2 ، وهذا الترانزستور هو تعيين إلى الحالة المفتوحة.
وبالتالي، عندما يكون VT 3 مغلقًا، يكون الترانزستور VT 2 مفتوحًا، وعلى العكس من ذلك، عندما يكون VT 3 مفتوحًا، يتم إغلاق الترانزستور VT 2. تتوافق الحالة المفتوحة للعنصر مع الحالة log.0، والحالة المغلقة تتوافق مع الحالة log.1.
يعد الحاقن مصدرًا للتيار المباشر (والذي يمكن أن يكون مشتركًا بين مجموعة من العناصر). غالبًا ما يستخدمون التسمية الرسومية التقليدية للعنصر الموضح في الشكل. 2.21، ب.
في التين. يوضح الشكل 2.21 أ الدائرة التي تنفذ عملية OR-NOT. يتوافق اتصال مجمعات العناصر مع تشغيل ما يسمى التثبيت أنا. في الواقع، يكفي أن يكون أحد العناصر على الأقل في الحالة المفتوحة (حالة log.0)، ثم سيتم إغلاق تيار الحاقن للعنصر التالي من خلال العاكس المفتوح وسيتم إنشاء مستوى log.0 منخفض عند الناتج المشترك للعناصر. وبالتالي، عند هذا الناتج يتم تكوين قيمة تتوافق مع التعبير المنطقي x 1 · x 2. بتطبيق تحويل دي مورغان عليه يؤدي إلى التعبير x 1 · x 2 = . ولذلك، فإن هذا الاتصال بين العناصر ينفذ بالفعل عملية OR-NOT.
تتمتع العناصر المنطقية و 2 لتر بالمزايا التالية:
توفير درجة عالية من التكامل؛ في تصنيع دوائر I 2 L، يتم استخدام نفس العمليات التكنولوجية كما في إنتاج الدوائر المتكاملة على الترانزستورات ثنائية القطب، ولكن عدد العمليات التكنولوجية والأقنعة الضوئية اللازمة أقل؛
يتم استخدام الجهد المنخفض (حوالي 1V)؛
توفير القدرة على تبادل الطاقة عبر نطاق واسع من الأداء (يمكن تغيير استهلاك الطاقة بعدة أوامر من حيث الحجم، الأمر الذي سيؤدي في المقابل إلى تغيير في الأداء)؛
في اتفاق جيد مع عناصر TTL.
في التين. يوضح الشكل 2.21 ب مخططًا للانتقال من عناصر I 2 L إلى عنصر TTL.
في هذه المقالة سوف نتحدث عن الهزاز المتعدد، وكيف يعمل، وكيفية توصيل الحمل إلى الهزاز المتعدد وحساب الهزاز المتعدد المتماثل الترانزستور.
متعدد الهزازهو مولد نبض مستطيل بسيط يعمل في وضع المذبذب الذاتي. لتشغيله، تحتاج فقط إلى الطاقة من بطارية أو مصدر طاقة آخر. دعونا نفكر في أبسط هزاز متعدد متماثل باستخدام الترانزستورات. يظهر الرسم التخطيطي في الشكل. يمكن أن يكون الهزاز المتعدد أكثر تعقيدًا اعتمادًا على الوظائف الضرورية التي يتم تنفيذها، ولكن جميع العناصر الواردة في الشكل إلزامية، وبدونها لن يعمل الهزاز المتعدد.
يعتمد تشغيل الهزاز المتعدد المتماثل على عمليات تفريغ الشحنة للمكثفات، والتي تشكل مع المقاومات دوائر RC.
لقد كتبت سابقًا عن كيفية عمل دوائر RC في مقالتي "المكثف"، والتي يمكنك قراءتها على موقع الويب الخاص بي. على الإنترنت، إذا وجدت مادة حول الهزاز المتعدد المتماثل، فسيتم عرضها لفترة وجيزة وغير مفهومة. هذا الظرف لا يسمح لهواة الراديو المبتدئين بفهم أي شيء، ولكنه يساعد فقط مهندسي الإلكترونيات ذوي الخبرة على تذكر شيء ما. بناءً على طلب أحد زوار موقعي، قررت إزالة هذه الفجوة.
كيف يعمل الهزاز المتعدد؟
في اللحظة الأولى لإمداد الطاقة، يتم تفريغ المكثفات C1 وC2، وبالتالي تكون مقاومتها الحالية منخفضة. تؤدي المقاومة المنخفضة للمكثفات إلى الفتح "السريع" للترانزستورات بسبب تدفق التيار:
- VT2 على طول المسار (كما هو موضح باللون الأحمر): "+ مصدر الطاقة > المقاوم R1 > المقاومة المنخفضة لـ C1 المفرغ > تقاطع الباعث الأساسي VT2 > - مصدر الطاقة";
- VT1 على طول المسار (كما هو موضح باللون الأزرق): "+ مصدر الطاقة > المقاوم R4 > المقاومة المنخفضة لـ C2 المفرغ > تقاطع الباعث الأساسي VT1 > - مصدر الطاقة."
هذا هو الوضع "غير المستقر" لتشغيل الهزاز المتعدد. ويستمر لفترة قصيرة جدًا، تتحدد فقط من خلال سرعة الترانزستورات. ولا يوجد ترانزستوران متطابقان تمامًا في المعلمات. أي ترانزستور يفتح بشكل أسرع سيظل مفتوحًا - "الفائز". لنفترض أنه في مخططنا يتضح أنه VT2. بعد ذلك، من خلال المقاومة المنخفضة للمكثف المفرغ C2 والمقاومة المنخفضة لوصلة المجمع والباعث VT2، سيتم قصر دائرة قاعدة الترانزستور VT1 على الباعث VT1. نتيجة لذلك، سيتم إجبار الترانزستور VT1 على الإغلاق - "يصبح مهزوما".
نظرًا لأن الترانزستور VT1 مغلق، تحدث شحنة "سريعة" للمكثف C1 على طول المسار: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R1 > المقاومة المنخفضة لـ C1 المفرغ > تقاطع الباعث الأساسي VT2 > - مصدر الطاقة." تحدث هذه الشحنة تقريبًا حتى جهد مصدر الطاقة.
في الوقت نفسه، يتم شحن المكثف C2 بتيار قطبية عكسية على طول المسار: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R3 > المقاومة المنخفضة لـ C2 المفرغة > تقاطع المجمع والباعث VT2 > — مصدر الطاقة." يتم تحديد مدة الشحن من خلال التصنيفين R3 وC2. وهي تحدد الوقت الذي يكون فيه VT1 في الحالة المغلقة.
عندما يتم شحن المكثف C2 بجهد يساوي تقريبًا جهد 0.7-1.0 فولت، ستزداد مقاومته وسيفتح الترانزستور VT1 مع الجهد المطبق على طول المسار: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R3 > تقاطع الباعث الأساسي VT1 > - مزود الطاقة." في هذه الحالة، سيتم تطبيق جهد المكثف المشحون C1، من خلال تقاطع المجمع والباعث المفتوح VT1، على تقاطع قاعدة الباعث للترانزستور VT2 مع قطبية عكسية. ونتيجة لذلك، سيتم إغلاق VT2، وسوف يتدفق التيار الذي مر سابقًا عبر تقاطع المجمع والباعث المفتوح VT2 عبر الدائرة: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R4 > المقاومة المنخفضة C2 > تقاطع الباعث الأساسي VT1 > - مصدر الطاقة. " ستقوم هذه الدائرة بإعادة شحن المكثف C2 بسرعة. من هذه اللحظة، يبدأ وضع التوليد الذاتي "الحالة المستقرة".
تشغيل الهزاز المتعدد المتماثل في وضع التوليد "الحالة المستقرة".
تبدأ دورة النصف الأولى من التشغيل (التذبذب) للهزاز المتعدد.
عندما يكون الترانزستور VT1 مفتوحًا ويتم إغلاق VT2، كما كتبت للتو، يتم إعادة شحن المكثف C2 بسرعة (من جهد 0.7...1.0 فولت من قطبية واحدة، إلى جهد مصدر الطاقة للقطبية المعاكسة) على طول الدائرة : "+ مصدر الطاقة > المقاوم R4 > المقاومة المنخفضة C2 > تقاطع الباعث الأساسي VT1 > - مصدر الطاقة." بالإضافة إلى ذلك، يتم إعادة شحن المكثف C1 ببطء (من جهد مصدر الطاقة من قطبية واحدة إلى جهد 0.7...1.0 فولت من القطبية المعاكسة) على طول الدائرة: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R2 > اللوحة اليمنى C1 > اللوحة اليسرى C1 > تقاطع المجمع والباعث للترانزستور VT1 > - - مصدر الطاقة.
عندما، نتيجة لإعادة شحن C1، يصل الجهد عند قاعدة VT2 إلى قيمة +0.6 فولت بالنسبة إلى باعث VT2، سيتم فتح الترانزستور. لذلك ، سيتم تطبيق جهد المكثف المشحون C2 ، من خلال تقاطع المجمع والباعث المفتوح VT2 ، على تقاطع قاعدة الباعث للترانزستور VT1 مع قطبية عكسية. سيتم إغلاق VT1.
تبدأ دورة النصف الثانية من التشغيل (التذبذب) للهزاز المتعدد.
عندما يكون الترانزستور VT2 مفتوحًا ويتم إغلاق VT1، تتم إعادة شحن المكثف C1 بسرعة (من جهد 0.7...1.0 فولت من قطبية واحدة، إلى جهد مصدر الطاقة للقطبية المعاكسة) على طول الدائرة: "+ مصدر الطاقة > المقاوم R1 > المقاومة المنخفضة C1 > تقاطع الباعث الأساسي VT2 > - مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يتم إعادة شحن المكثف C2 ببطء (من جهد مصدر الطاقة ذو قطبية واحدة، إلى جهد قدره 0.7...1.0 فولت من القطبية المعاكسة) على طول الدائرة: "اللوحة اليمنى لـ C2 > تقاطع المجمع والباعث الترانزستور VT2 > - مصدر الطاقة > + مصدر الطاقة > المقاوم R3 > اللوحة اليسرى C2". عندما يصل الجهد عند قاعدة VT1 إلى +0.6 فولت بالنسبة إلى باعث VT1، سيتم فتح الترانزستور. لذلك ، سيتم تطبيق جهد المكثف المشحون C1 ، من خلال تقاطع المجمع والباعث المفتوح VT1 ، على تقاطع قاعدة الباعث للترانزستور VT2 مع قطبية عكسية. سيتم إغلاق VT2. عند هذه النقطة، تنتهي دورة النصف الثاني من تذبذب الهزاز المتعدد، ويبدأ نصف الدورة الأول مرة أخرى.
تتكرر العملية حتى يتم فصل الهزاز المتعدد عن مصدر الطاقة.
طرق توصيل الحمل بهزاز متعدد متماثل
تتم إزالة النبضات المستطيلة من نقطتين في الهزاز المتعدد المتماثل– جامعات الترانزستور. عندما تكون هناك إمكانات "عالية" على أحد المجمعين، فإن هناك إمكانات "منخفضة" على المجمع الآخر (وهي غائبة)، والعكس صحيح - عندما تكون هناك إمكانات "منخفضة" على أحد المخرجات، فهناك إمكانات "عالية" من جهة أخرى. ويظهر هذا بوضوح في الرسم البياني الزمني أدناه.
يجب أن يكون الحمل متعدد الهزاز متصلاً بالتوازي مع أحد مقاومات المجمع، ولكن ليس بأي حال من الأحوال بالتوازي مع تقاطع ترانزستور المجمع والباعث. لا يمكنك تجاوز الترانزستور بالحمل. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط، فستتغير مدة النبضات على الأقل، ولن يعمل الهزاز المتعدد كحد أقصى. يوضح الشكل أدناه كيفية توصيل الحمل بشكل صحيح وكيفية عدم القيام بذلك.
لكي لا يؤثر الحمل على الهزاز المتعدد نفسه، يجب أن يتمتع بمقاومة كافية للإدخال. لهذا الغرض، عادة ما تستخدم مراحل الترانزستور العازلة.
يظهر المثال توصيل رأس ديناميكي منخفض المقاومة بهزاز متعدد. يزيد المقاوم الإضافي من مقاومة الإدخال للمرحلة العازلة، وبالتالي يلغي تأثير المرحلة العازلة على الترانزستور متعدد الهزاز. ويجب أن لا تقل قيمته عن 10 أضعاف قيمة مقاومة المجمع. يؤدي توصيل ترانزستورين في دائرة "الترانزستور المركب" إلى زيادة تيار الخرج بشكل كبير. في هذه الحالة، من الصحيح توصيل دائرة الباعث الأساسي للمرحلة العازلة بالتوازي مع المقاوم المجمع للهزاز المتعدد، وليس بالتوازي مع تقاطع المجمع والباعث للترانزستور متعدد الهزاز.
لتوصيل رأس ديناميكي عالي المقاومة بهزاز متعددليست هناك حاجة إلى مرحلة عازلة. يتم توصيل الرأس بدلاً من أحد مقاومات المجمع. الشرط الوحيد الذي يجب استيفاؤه هو أن التيار المتدفق عبر الرأس الديناميكي يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لتيار المجمع للترانزستور.
إذا كنت ترغب في توصيل مصابيح LED العادية بالهزاز المتعدد- لعمل "ضوء وامض"، فلا يلزم وجود شلالات عازلة لهذا الغرض. يمكن توصيلها على التوالي مع مقاومات المجمع. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تيار LED صغير وأن انخفاض الجهد عبره أثناء التشغيل لا يزيد عن فولت واحد. ولذلك، ليس لها أي تأثير على تشغيل الهزاز المتعدد. صحيح أن هذا لا ينطبق على مصابيح LED فائقة السطوع، حيث يكون تيار التشغيل أعلى ويمكن أن يكون انخفاض الجهد من 3.5 إلى 10 فولت. ولكن في هذه الحالة، هناك طريقة للخروج - زيادة جهد الإمداد واستخدام الترانزستورات ذات الطاقة العالية، مما يوفر تيارًا كافيًا للمجمع.
يرجى ملاحظة أن مكثفات الأكسيد (الكهربائية) متصلة بإيجابياتها بمجمعات الترانزستورات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الجهد على قواعد الترانزستورات ثنائية القطب لا يرتفع عن 0.7 فولت بالنسبة للباعث، وفي حالتنا تكون الباعثات ناقص مصدر الطاقة. لكن عند مجمعات الترانزستورات يتغير الجهد تقريبًا من الصفر إلى جهد مصدر الطاقة. مكثفات الأكسيد غير قادرة على أداء وظيفتها عند توصيلها بالقطبية العكسية. بطبيعة الحال، إذا كنت تستخدم ترانزستورات ذات بنية مختلفة (ليست N-P-N، ولكن بنية P-N-P)، فبالإضافة إلى تغيير قطبية مصدر الطاقة، فأنت بحاجة إلى تحويل مصابيح LED مع الكاثودات "لأعلى في الدائرة"، والمكثفات مع الإيجابيات لقواعد الترانزستورات.
دعونا معرفة ذلك الآن ما هي معلمات عناصر الهزاز المتعدد التي تحدد تيارات الخرج وتردد توليد الهزاز المتعدد؟
ماذا تؤثر قيم مقاومات المجمع؟ لقد رأيت في بعض مقالات الإنترنت المتواضعة أن قيم مقاومات المجمع لا تؤثر بشكل كبير على تردد الهزاز المتعدد. هذا كله هراء كامل! إذا تم حساب الهزاز المتعدد بشكل صحيح، فإن انحراف قيم هذه المقاومات بأكثر من خمس مرات عن القيمة المحسوبة لن يغير تردد الهزاز المتعدد. الشيء الرئيسي هو أن مقاومتهم أقل من المقاومات الأساسية، لأن مقاومات المجمع توفر شحن سريع للمكثفات. لكن من ناحية أخرى فإن قيم المقاومات المجمعة هي القيم الأساسية لحساب استهلاك الطاقة من مصدر الطاقة، والتي يجب ألا تتجاوز قيمتها قوة الترانزستورات. إذا نظرت إليها، إذا تم توصيلها بشكل صحيح، فلن يكون لها حتى تأثير مباشر على طاقة خرج الهزاز المتعدد. لكن المدة بين المفاتيح (تردد الهزاز المتعدد) يتم تحديدها من خلال إعادة الشحن "البطيء" للمكثفات. يتم تحديد وقت إعادة الشحن من خلال تصنيفات دوائر RC - المقاومات والمكثفات الأساسية (R2C1 وR3C2).
الهزاز المتعدد، على الرغم من أنه يسمى متماثل، إلا أن هذا يشير فقط إلى دوائر بنائه، ويمكنه إنتاج نبضات إخراج متماثلة وغير متماثلة في المدة. يتم تحديد مدة النبضة (المستوى العالي) على مجمّع VT1 من خلال تصنيفات R3 وC2، ويتم تحديد مدة النبض (المستوى العالي) على مجمّع VT2 من خلال تصنيفات R2 وC1.
يتم تحديد مدة إعادة شحن المكثفات من خلال صيغة بسيطة، حيث تاو- مدة النبض بالثواني، ر- مقاومة المقاوم بالأوم، مع– سعة المكثف بالفاراد :
وبالتالي، إذا لم تكن قد نسيت بالفعل ما كتب في هذه المقالة قبل بضع فقرات:
إذا كانت هناك مساواة R2=R3و C1=C2، عند مخرجات الهزاز المتعدد سيكون هناك "تعرج" - نبضات مستطيلة بمدة تساوي فترات التوقف بين النبضات، والتي تراها في الشكل.
الفترة الكاملة لتذبذب الهزاز المتعدد هي تيساوي مجموع فترات النبض والتوقف المؤقت:
تردد التذبذب F(هرتز) المتعلقة بالفترة ت(ثانية) من خلال النسبة:
كقاعدة عامة، إذا كانت هناك أي حسابات لدوائر الراديو على الإنترنت، فهي هزيلة. لهذا دعونا نحسب عناصر الهزاز المتعدد المتماثل باستخدام المثال .
مثل أي مراحل الترانزستور، يجب إجراء الحساب من النهاية - الإخراج. وفي الإخراج لدينا مرحلة عازلة، ثم هناك مقاومات المجمع. تؤدي مقاومات المجمع R1 و R4 وظيفة تحميل الترانزستورات. مقاومات المجمع ليس لها أي تأثير على تردد التوليد. يتم حسابها بناءً على معلمات الترانزستورات المحددة. وهكذا، نقوم أولاً بحساب مقاومات المجمع، ثم المقاومات الأساسية، ثم المكثفات، ثم مرحلة المخزن المؤقت.
إجراء ومثال لحساب الهزاز المتعدد المتماثل للترانزستور
البيانات الأولية:
مصدر التيار Ui.p. = 12 فولت.
تردد الهزاز المتعدد المطلوب F = 0.2 هرتز (T = 5 ثواني)، ومدة النبض تساوي 1 (ثانية واحدة.
يتم استخدام لمبة السيارة المتوهجة كحمولة. 12 فولت، 15 واط.
كما خمنت، سنقوم بحساب "الضوء الوامض" الذي يومض مرة واحدة كل خمس ثوانٍ، وستكون مدة التوهج ثانية واحدة.
اختيار الترانزستورات للهزاز المتعدد. على سبيل المثال، لدينا الترانزستورات الأكثر شيوعا في العهد السوفياتي KT315G.
بالنسبة لهم: Pmax = 150 ميجاوات؛ إيماكس = 150 مللي أمبير؛ ح21>50.
يتم اختيار الترانزستورات للمرحلة العازلة بناءً على تيار الحمل.
لكي لا أصور الرسم التخطيطي مرتين، قمت بالفعل بتوقيع قيم العناصر الموجودة على الرسم التخطيطي. ويرد حسابها بمزيد من التفصيل في القرار.
حل:
1. بادئ ذي بدء، عليك أن تفهم أن تشغيل الترانزستور عند التيارات العالية في وضع التبديل أكثر أمانًا للترانزستور نفسه من العمل في وضع التضخيم. لذلك ليست هناك حاجة لحساب قدرة حالة الانتقال في لحظات مرور الإشارة المتناوبة عبر نقطة التشغيل "B" للوضع الثابت للترانزستور - الانتقال من الحالة المفتوحة إلى الحالة المغلقة والعودة . بالنسبة لدوائر النبض المبنية على ترانزستورات ثنائية القطب، عادةً ما يتم حساب الطاقة للترانزستورات في الحالة المفتوحة.
أولاً، نحدد الحد الأقصى لتبديد طاقة الترانزستورات، والذي يجب أن يكون بقيمة 20 بالمائة أقل (العامل 0.8) من الحد الأقصى لقدرة الترانزستور المشار إليها في الكتاب المرجعي. ولكن لماذا نحتاج إلى دفع الهزاز المتعدد إلى الإطار الصلب للتيارات العالية؟ وحتى مع زيادة الطاقة، سيكون استهلاك الطاقة من مصدر الطاقة كبيرا، ولكن سيكون هناك فائدة قليلة. لذلك، بعد تحديد الحد الأقصى لتبديد الطاقة للترانزستورات، سنقوم بتقليله بمقدار 3 مرات. إن التخفيض الإضافي في تبديد الطاقة أمر غير مرغوب فيه لأن تشغيل الهزاز المتعدد المعتمد على الترانزستورات ثنائية القطب في وضع التيار المنخفض يعد ظاهرة "غير مستقرة". إذا تم استخدام مصدر الطاقة ليس فقط للهزاز المتعدد، أو لم يكن مستقرًا تمامًا، فإن تردد الهزاز المتعدد سوف "يطفو" أيضًا.
نحدد الحد الأقصى لتبديد الطاقة: Pdis.max = 0.8 * Pmax = 0.8 * 150 ميجاوات = 120 ميجاوات
نحدد الطاقة المتبددة المقدرة: Pdis.nom. = 120 / 3 = 40 ميجاوات
2. تحديد تيار المجمع في الحالة المفتوحة: Ik0 = Pdis.nom. / واجهة المستخدم. = 40 ميجاوات / 12 فولت = 3.3 مللي أمبير
لنعتبره الحد الأقصى لتيار المجمع.
3. دعونا نوجد قيمة مقاومة وقوة حمل المجمع: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm
نختار مقاومات من النطاق الاسمي الحالي الأقرب إلى 3.6 كيلو أوم قدر الإمكان. تحتوي السلسلة الاسمية للمقاومات على قيمة اسمية تبلغ 3.6 كيلو أوم، لذلك نقوم أولاً بحساب قيمة مقاومات المجمع R1 و R4 للمهزاز المتعدد: Rк = R1 = R4 = 3.6 كيلو أوم.
قوة مقاومات المجمع R1 و R4 تساوي تبديد الطاقة المقدرة للترانزستورات Pras.nom. = 40 ميغاواط. نستخدم مقاومات بقوة تتجاوز Pras.nom المحدد. - اكتب MLT-0.125.
4. دعنا ننتقل إلى حساب المقاومات الأساسية R2 وR3. يتم تحديد تصنيفها على أساس كسب الترانزستورات h21. في الوقت نفسه، من أجل التشغيل الموثوق للمهزاز المتعدد، يجب أن تكون قيمة المقاومة ضمن النطاق: 5 مرات أكبر من مقاومة مقاومات المجمع، وأقل من المنتج Rк * h21. Rmin = 3.6 * 5 = 18 كيلو أوم، و Rmax = 3.6 * 50 = 180 كيلو أوم
وبالتالي فإن قيم المقاومة Rb (R2 و R3) يمكن أن تكون في حدود 18...180 كيلو أوم. نختار أولاً القيمة المتوسطة = 100 كيلو أوم. لكنها ليست نهائية، لأننا بحاجة إلى توفير التردد المطلوب للهزاز المتعدد، وكما كتبت سابقًا، فإن تردد الهزاز المتعدد يعتمد بشكل مباشر على المقاومات الأساسية R2 و R3، وكذلك على سعة المكثفات.
5. احسب سعات المكثفات C1 وC2، وإذا لزم الأمر، قم بإعادة حساب قيم R2 وR3.
تحدد قيم سعة المكثف C1 ومقاومة المقاوم R2 مدة نبض الخرج على المجمع VT2. خلال هذا الدافع يجب أن يضيء مصباحنا الكهربائي. وفي هذه الحالة تم ضبط مدة النبض على ثانية واحدة.
دعونا نحدد سعة المكثف: C1 = 1 ثانية / 100 كيلو أوم = 10 ميكروفاراد
يتم تضمين مكثف بسعة 10 ميكروفاراد في النطاق الاسمي، لذلك فهو يناسبنا.
تحدد قيم سعة المكثف C2 ومقاومة المقاوم R3 مدة نبض الخرج على المجمع VT1. خلال هذا النبض يوجد "إيقاف مؤقت" لمجمع VT2 ويجب ألا يضيء المصباح الكهربائي الخاص بنا. وفي الحالة تم تحديد فترة كاملة مدتها 5 ثوانٍ مع مدة نبضة تبلغ ثانية واحدة. وبالتالي فإن مدة التوقف هي 5 ثواني – 1 ثانية = 4 ثواني.
بعد أن قمنا بتحويل صيغة مدة إعادة الشحن، نحن دعونا نحدد سعة المكثف: C2 = 4 ثانية / 100 كيلو أوم = 40 ميكروفاراد
مكثف بسعة 40 ميكروفاراد غير متضمن في النطاق الاسمي، لذا فهو لا يناسبنا، وسنأخذ المكثف بسعة 47 ميكروفاراد الأقرب إليه قدر الإمكان. ولكن كما تفهم، فإن وقت "الإيقاف المؤقت" سيتغير أيضًا. ولمنع حدوث ذلك، نحن دعونا نعيد حساب مقاومة المقاوم R3بناءً على مدة الإيقاف المؤقت وسعة المكثف C2: R3 = 4 ثواني / 47 ميكروفاراد = 85 كيلو أوم
وفقا للسلسلة الاسمية، فإن أقرب قيمة لمقاومة المقاوم هي 82 كيلو أوم.
لذلك حصلنا على قيم عناصر الهزاز المتعدد:
R1 = 3.6 كيلو أوم، R2 = 100 كيلو أوم، R3 = 82 كيلو أوم، R4 = 3.6 كيلو أوم، C1 = 10 ميكروفاراد، C2 = 47 ميكروفاراد.
6. احسب قيمة المقاوم R5 للمرحلة العازلة.
للتخلص من التأثير على الهزاز المتعدد، يتم تحديد مقاومة المقاوم المحدد الإضافي R5 لتكون أكبر مرتين على الأقل من مقاومة المقاوم المجمع R4 (وفي بعض الحالات أكثر). مقاومتها، إلى جانب مقاومة تقاطعات قاعدة الباعث VT3 وVT4، في هذه الحالة لن تؤثر على معلمات الهزاز المتعدد.
R5 = R4 * 2 = 3.6 * 2 = 7.2 كيلو أوم
وفقًا للسلسلة الاسمية، فإن أقرب مقاومة هي 7.5 كيلو أوم.
مع قيمة المقاوم R5 = 7.5 كيلو أوم، سيكون تيار التحكم في مرحلة المخزن المؤقت مساوياً لـ:
أتحكم = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12 فولت - 1.2 فولت) / 7.5 كيلو أوم = 1.44 مللي أمبير
بالإضافة إلى ذلك، كما كتبت سابقًا، فإن تصنيف حمل المجمع للترانزستورات متعددة الهزاز لا يؤثر على تردده، لذلك إذا لم يكن لديك مثل هذا المقاوم، فيمكنك استبداله بتصنيف "قريب" آخر (5 ... 9 كيلو أوم) ). ومن الأفضل أن يكون ذلك في اتجاه التناقص، حتى لا يحدث انخفاض في تيار التحكم في المرحلة العازلة. لكن ضع في اعتبارك أن المقاوم الإضافي عبارة عن حمل إضافي للترانزستور VT2 الخاص بالمهزاز المتعدد، وبالتالي فإن التيار المتدفق عبر هذا المقاوم يضاف إلى تيار المقاوم المجمع R4 ويشكل حملًا للترانزستور VT2: إيتوتال = إيك + إيكونترول. = 3.3 مللي أمبير + 1.44 مللي أمبير = 4.74 مللي أمبير
الحمل الإجمالي على مجمع الترانزستور VT2 ضمن الحدود الطبيعية. إذا تجاوز الحد الأقصى لتيار المجمع المحدد في الكتاب المرجعي وضربه بعامل 0.8، قم بزيادة المقاومة R4 حتى يتم تقليل تيار الحمل بدرجة كافية، أو استخدم ترانزستور أكثر قوة.
7. نحن بحاجة لتوفير التيار للمصباح الكهربائي في = Рн / Ui.p. = 15 واط / 12 فولت = 1.25 أمبير
لكن تيار التحكم في المرحلة العازلة هو 1.44 مللي أمبير. يجب زيادة تيار الهزاز المتعدد بقيمة تساوي النسبة:
في / أنا كنترول = 1.25 أمبير / 0.00144 أمبير = 870 مرة.
كيف افعلها؟ لتضخيم تيار الإخراج بشكل كبيراستخدم شلالات الترانزستور المبنية وفقًا لدائرة "الترانزستور المركب". عادة ما يكون الترانزستور الأول منخفض الطاقة (سنستخدم KT361G)، وله أعلى ربح، والثاني يجب أن يوفر تيار حمل كافٍ (لنأخذ الترانزستور الذي لا يقل شيوعًا عن KT814B). ثم يتم ضرب معاملات النقل الخاصة بهم h21. لذا، بالنسبة لترانزستور KT361G h21>50، وبالنسبة لترانزستور KT814B h21=40. ومعامل النقل الإجمالي لهذه الترانزستورات المتصلة حسب دائرة "الترانزستور المركب": ح21 = 50 * 40 = 2000. هذا الرقم أكبر من 870، لذا فإن هذه الترانزستورات كافية للتحكم في مصباح كهربائي.
حسنا هذا كل شيء!
7.2 الترانزستور VT1
كالترانزستور VT1 نستخدم الترانزستور KT339A مع نفس نقطة التشغيل للترانزستور VT2:
لنأخذ Rk = 100 (أوم).
لنحسب معلمات الدائرة المكافئة لترانزستور معين باستخدام الصيغ 5.1 - 5.13 و7.1 - 7.3.
Sk(req)=Sk(pass)*=2×=1.41 (pF)، حيث
Sk (مطلوب) - سعة تقاطع المجمع عند Uke0 معين،
Sk(pasp) هي قيمة مرجعية لسعة المجمع في Uke(pasp).
rb = = 17.7 (أوم) ؛ غيغابايت == 0.057 (سم)، حيث
مقاومة قاعدة rb,
القيمة المرجعية لثابت حلقة التغذية المرتدة.
إعادة= ==6.54 (أوم)، حيث
مقاومة إعادة الباعث
gbe===1.51(مللي ثانية)، حيث
موصلية باعث قاعدة gbe,
القيمة المرجعية لمعامل نقل التيار الثابت في دائرة باعث مشترك.
Ce===0.803 (pF)، حيث
C هي قدرة الباعث،
القيمة المرجعية ft لتردد قطع الترانزستور الذي عنده =1
ري = = 1000 (أوم)، حيث
Ri هي مقاومة خرج الترانزستور
Uke0(add)، Ik0(add) - على التوالي، قيم لوحة الجهد المسموح به على المجمع والمكون الثابت لتيار المجمع.
– مقاومة الإدخال وسعة الإدخال لمرحلة التحميل.
يتم توفير تردد الحد الأعلى بحيث تحتوي كل مرحلة على 0.75 ديسيبل من التشوه. هذه القيمة f تفي بالمواصفات الفنية. لا حاجة للتصحيح.
7.2.1 حساب مخطط التثبيت الحراري
كما ذكرنا في الفقرة 7.1.1، في هذا المضخم، يكون التثبيت الحراري للباعث هو الأكثر قبولًا نظرًا لأن ترانزستور KT339A منخفض الطاقة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن تثبيت الباعث سهل التنفيذ. تظهر دائرة التثبيت الحراري للباعث في الشكل 4.1.
إجراء الحساب:
1. حدد جهد الباعث وتيار المقسم وجهد الإمداد.
2. ثم سنقوم بالحساب.
يتم اختيار تيار المقسم ليكون مساوياً لـ أين هو التيار الأساسي للترانزستور ويتم حسابه بالصيغة:
يتم حساب جهد الإمداد باستخدام الصيغة: (V)
يتم حساب قيم المقاوم باستخدام الصيغ التالية:
8. التشويه الناتج عن دائرة الإدخال
يظهر الشكل التخطيطي لدائرة الإدخال المتتالية. 8.1.
الشكل 8.1 - رسم تخطيطي لدائرة الإدخال المتتالية
شريطة أن يتم تقريب مقاومة دخل الشلال بواسطة دائرة RC متوازية، يتم وصف معامل النقل لدائرة الإدخال في منطقة التردد العالي بالتعبير:
- مقاومة الإدخال وسعة الإدخال للسلسلة.
يتم حساب قيمة دائرة الإدخال باستخدام الصيغة (5.13)، حيث يتم استبدال القيمة.
9. حساب C f، R f، C r
يحتوي مخطط دائرة مكبر الصوت على أربعة مكثفات اقتران وثلاثة مكثفات تثبيت. تقول المواصفات الفنية أن نسبة التشوه في الجزء العلوي المسطح من النبض يجب ألا تزيد عن 5%. لذلك، يجب على كل مكثف اقتران أن يشوه الجزء العلوي المسطح من النبضة بما لا يزيد عن 0.71%.
يتم حساب تشويه القمة المسطحة باستخدام الصيغة:
حيث τ وهي مدة النبض.
لنحسب τ n:
τ n و C p مرتبطان بالعلاقة:
حيث R l، R p - المقاومة على يسار ويمين السعة.
دعونا نحسب C r. مقاومة الإدخال للمرحلة الأولى تساوي مقاومة المقاومات المتوازية: ترانزستور الإدخال، Rb1 وRb2.
R p =R في ||R b1 ||R b2 =628(أوم)
مقاومة الخرج في المرحلة الأولى تساوي التوصيل الموازي Rк ومقاومة الخرج للترانزستور Ri.
R l =Rк||Ri=90.3(أوم)
R p =R في ||R b1 ||R b2 =620(أوم)
R l =Rк||Ri=444(أوم)
R p =R في ||R b1 ||R b2 =48(أوم)
R l =Rк||Ri=71(أوم)
ص ص = ص ن = 75 (أوم)
حيث C p1 هو المكثف الفاصل بين Rg والمرحلة الأولى، C 12 - بين الشلال الأول والثاني، C 23 - بين الثانية والثالثة، C 3 - بين المرحلة النهائية والحمل. ومن خلال وضع جميع الحاويات الأخرى عند درجة حرارة 479∙10 -9 فهرنهايت، سنضمن انخفاضًا أقل من المطلوب.
لنحسب R f وC f (U R Ф =1V):
10. الاستنتاج
في هذا المشروع الدراسي، تم تطوير مضخم النبض باستخدام الترانزستورات 2T602A، KT339A، ويتميز بالخصائص التقنية التالية:
الحد الأعلى للتردد 14 ميجا هرتز؛
كسب 64 ديسيبل.
مقاومة المولد والحمل 75 أوم؛
جهد الإمداد 18 فولت.
تظهر دائرة مكبر الصوت في الشكل 10.1.
الشكل 10.1 - دائرة مكبر الصوت
عند حساب خصائص مكبر الصوت تم استخدام البرنامج التالي: MathCad, Work Bench.
الأدب
1. أجهزة أشباه الموصلات. الترانزستورات ذات القدرة المتوسطة والعالية: الدليل / أ.أ. زايتسيف، أ. ميركين، ف.ف. موكرياكوف وآخرون. Golomedova.-M.: الراديو والاتصالات، 1989.-640 ص.
2. حساب عناصر تصحيح التردد العالي لمراحل المضخم باستخدام الترانزستورات ثنائية القطب. الدليل التربوي والمنهجي لتصميم المقررات لطلبة تخصصات الهندسة الراديوية / أ.أ. تيتوف، تومسك: المجلد. ولاية جامعة أنظمة التحكم والإلكترونيات الراديوية 2002. - 45 ص.
العمل مباشرة. يمر خط العمل عبر النقطتين Uke=Ek وIk=Ek÷Rn ويتقاطع مع الرسوم البيانية لخصائص الخرج (التيارات الأساسية). لتحقيق أكبر سعة عند حساب مضخم النبض، تم اختيار نقطة التشغيل الأقرب إلى أدنى جهد، حيث أن المرحلة النهائية سيكون لها نبض سلبي. وفقا للرسم البياني لخصائص الإخراج (الشكل 1)، تم العثور على قيم IKpost = 4.5 مللي أمبير، ....
حساب Sf، Rf، الأربعاء 10. الأدب الختامي، الواجب الفني رقم 2 لتصميم الدورة في تخصص "دوائر محطات الطاقة النووية" للطالب غرام 180 كورمانوف بكالوريوس. موضوع المشروع: مقاومة مولد مضخم النبض Rg = 75 أوم. كسب K = 25 ديسيبل. مدة النبضة 0.5 ميكروثانية. القطبية "إيجابية". نسبة الواجب 2. وقت التسوية 25 نانوثانية. يطلق...
وذلك لكي تتناسب مع مقاومة الحمل من الضروري تركيب تابع باعث بعد مراحل التضخيم، لنرسم دائرة المضخم: 2.2 حساب الوضع الساكن للمكبر نحسب مرحلة التضخيم الأولى. نختار نقطة التشغيل لمرحلة المضخم الأولى. خصائصه:...
إن مقاومة مصدر إشارة الدخل، وبالتالي تغيير الحالة المثالية أثناء التشعيع، لا تؤدي إلى زيادة إضافية في الضوضاء. آثار الإشعاع في IOU. تأثير الذكاء الاصطناعي على معلمات IOU. مكبرات الصوت التشغيلية المتكاملة (IOA) هي مكبرات صوت عالية الجودة تنتمي إلى فئة مكبرات الصوت التناظرية العالمية ومتعددة الوظائف...