Поиск по сайту |
Транзистор КТ973 :КТ973А, КТ973Б — усилительный, эпитаксиально-планарный, структуры p-n-p, кремниевый. Применение — выходные каскады систем автоматики. Имеет жёсткие выводы и пластмассовый корпус. На корпусе указывается тип прибора. Масса транзистора КТ973 (КТ973А, КТ973Б) — не более 1 г. Электрические параметры транзисторов КТ973: КТ973А, КТ973Б
Предельные эксплуатационные характеристики транзистора КТ973
При Тк = +25…+85°C Pк. макс транзисторов КТ973 (КТ973А, КТ973Б) рассчитывается по формуле |
Транзистор КТ973 — DataSheet
Цоколевка транзистора КТ973
Параметр | Обозначение | Маркировка | Условия | Значение | Ед.![]() |
Аналог | КТ973А | BD876, 2SB1257 *3, BSP61 *3, 2SA1258 *3, 2SA1259 *3 | |||
КТ973Б | BD466B, BSP60 *3, SDM3203 *3 | ||||
Структура | — | p-n-p | |||
Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора | PK max, |
КТ973А | — | 8* | Вт |
КТ973Б | — | 8* | |||
КТ973В | — | 8* | |||
КТ973Г | — | 8* | |||
Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером | fгр, f*h31б, f**h31э, f***max | КТ973А | — | ≥200 | |
КТ973Б | — | ≥200 | |||
КТ973В | — | ≥200 | |||
КТ973Г | — | ≥200 | |||
Пробивное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера | UКБО проб.![]() |
КТ973А | 1к | 60* | В |
КТ973Б |
1к | 45* | |||
КТ973В | 1к | 60* | |||
КТ973Г | 1к | 60* | |||
Пробивное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора | UЭБО проб., | КТ973А | — | 5 | В |
КТ973Б | — | 5 | |||
КТ973В | — | 5 | |||
КТ973Г | — | 5 | |||
Максимально допустимый постоянный ток коллектора | IK max, I*К , и max | КТ973А | — | 4* | А |
КТ973Б | — | 4* | |||
КТ973В | — | 2 | |||
КТ973Г | — | 2 | |||
Обратный ток коллектора — ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера | IКБО, I* |
КТ973А | 60 В | ≤1* | мА |
КТ973Б | 45 В | ≤1* | |||
КТ973В | 60 В | ≤1* | |||
КТ973Г | 60 В | ≤1* | |||
Статический коэффициент передачи тока транзистора в режиме малого сигнала для схем с общим эмиттером | h21э, h*21Э | КТ973А | 3 В; 1 А | ≥750* | |
КТ973Б |
3 В; 1 А | ≥750* | |||
КТ973В | 3 В; 1 А | 750…5000 | |||
КТ973Г | 3 В; 1 А | 750…5000 | |||
Емкость коллекторного перехода | cк, с*12э | КТ973А | — | ≤3 | пФ |
КТ973Б | — | ≤3 | |||
КТ973В | — | ≤3 | |||
КТ973Г | — | ≤2 | |||
rКЭ нас, r*БЭ нас, К**у.р. | КТ973А | — | — | Ом, дБ | |
КТ973Б | — | — | |||
КТ973В | — | — | |||
КТ973Г | — | — | |||
Коэффициент шума транзистора | Кш, r*b, P**вых | КТ973А | — | — | Дб, Ом, Вт |
КТ973Б | — | — | |||
КТ973В | — | — | |||
КТ973Г | — | — | |||
Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте | τк, t*рас, t**выкл, t***пк(нс) | КТ973А | — | ≤200* | пс |
КТ973Б | — | ≤200* | |||
КТ973В | — | ≤200* | |||
КТ973Г | — | ≤200* |
Описание значений со звездочками(*,**,***) смотрите в таблице параметров биполярных транзисторов.
*3 — функциональная замена, тип корпуса отличается.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Транзисторы КТ827 и КТ973 — маркировка, цоколевка, основные параметры.
Транзисторы КТ973
Транзисторы КТ973 — мощные, высокочастотные, кремниевые, составные, структура — p-n-p.
Корпус пластиковый TO-126.
Маркировка либо буквенно — цифровая, либо — кодированная, на лицевой части корпуса.
На рисунке ниже — цоколевка и маркировка КТ973.
Наиболее важные параметры.
Коэффициент передачи тока — свыше 750.
Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер:
У транзисторов КТ973А —
— 60в.
У транзисторов КТ973Б —
— 45в.
Коэффициент передачи тока — от 750.
Максимальный постоянный ток коллектора — 4 А.
Обратный ток колектора
при напряжении коллектор-эмиттер 60 в:
У транзисторов КТ973А, КТ973В — 1 мА, при температуре окружающей среды
+ 25 по Цельсию.
У транзисторов КТ973Б при напряжении коллектор-эмиттер 45в — 1 мА, при температуре окружающей среды
+ 25 по Цельсию.
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при токе коллектора 500мА, базы 50мА
— не более 1,5в.
Напряжение насыщения база-эмиттер при токе коллектора 500мА, базы 50мА
— не более 2,5в.
Рассеиваемая мощность коллектора — 8 Вт(на радиаторе).
Граничная частота передачи тока —
—
200 МГц.
Транзистор комплементарный КТ973 — КТ972.
Зарубежный аналог КТ973 — BD876.
На главную страницу
Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».
Высокочастотные транзисторы средней мощности — Вместе мастерим
Основные параметры:
Uмакс. — Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор — эмиттер
Iмакс. — Максимально допустимый постоянный ток коллектора
Pмакс. — Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
fгран. — Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
h31э — Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
Iкбо — Обратный ток коллектора
Kус. — Коэффициент усиления по мощности
Kш. — Коэффициент шума транзистора
Малой мощности
В корпусе SOT-23
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
BFR92A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,1 | 40-90 |
BFR93A | N-P-N | 12 | 35 | 0,3 | 6 | 1,9 | 40-90 |
BFR193 | N-P-N | 12 | 80 | 0,58 | 8 | 1,3 | 50-200 |
BFS17A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 2,8 | 2,5 | 25-90 |
BFT92 | P-N-P | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,5 | 20-50 |
BFT93 | P-N-P | 12 | 35 | 0,3 | 5 | 2,4 | 20-50 |
В корпусе TO-50
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
BF970 | P-N-P | 35 | 30 | 0,3 | 1 | 4,2 | 25-90 |
BF979 | P-N-P | 20 | 50 | 0,3 | 1,75 | 3,4 | 20-90 |
BFR90A | N-P-N | 15 | 30 | 0,3 | 6 | 1,8 | 50-150 |
BFR91A | N-P-N | 12 | 50 | 0,3 | 6 | 1,6 | 40-150 |
BFR96TS | N-P-N | 15 | 100 | 0,7 | 5 | 4 | 25-150 |
В корпусе TO-92
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., МГц | h31э |
BF199 | N-P-N | 25 | 25 | 0,5 | 550 | >38 |
BF240 | N-P-N | 40 | 25 | 0,3 | >150 | 60-220 |
BF324 | P-N-P | 30 | 25 | 0,3 | 450 | >25 |
BF450 | P-N-P | 40 | 25 | 0,3 | 375 | >50 |
BF494 | N-P-N | 20 | 30 | 0,3 | >260 | >30 |
BF959 | N-P-N | 20 | 100 | 0,625 | >600 | >35 |
В различных типах корпусов
КТ601 — характеристики, параметры, pdf
КТ602 -описание, характеристики
КТ603 -характеристики, цоколевка
транзистор КТ605 -описание, характеристики
КТ611 — характеристики, pdf
КТ626 -характеристики, аналоги
КТ630 -описание, характеристики
КТ638 -описание, характеристики, графики
КТ639 -аналог, описание, входные и выходные характеристики
КТ644 -описание, характеристики
КТ645 -характеристики, параметры
КТ646 -описание, характеристики, аналог
КТ659 -описание, входные и выходные характеристики
КТ660 -описание, входные и выходные характеристики
КТ661 -описание, выходные характеристики
КТ662 -характеристики входные и выходные, параметры
КТ668 -описание, входные и выходные характеристики
КТ680 -характеристики, описание
КТ681 -характеристики, описание, pdf
КТ940А, КТ940Б, КТ940В -характеристики, область безопасной работы, описание
Транзистор КТ961А, КТ961Б, КТ961В -описание, характеристики
КТ972А, КТ972Б pdf — характеристики входные и выходные, описание, аналог
КТ973А, КТ973Б pdf — характеристики входные и выходные, описание, аналог параметры
КТ6102 -характеристики, описание
Основные параметры:
Uмакс. — Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор — эмиттер
Iмакс. — Максимально допустимый постоянный ток коллектора
Pмакс. — Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
fгран. — Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
h31э — Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
Iкбо — Обратный ток коллектора
Kус. — Коэффициент усиления по мощности
Kш. — Коэффициент шума транзистора
Малой мощности
В корпусе SOT-23
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., А | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
BFR92A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,1 | 40-90 |
BFR93A | N-P-N | 12 | 35 | 0,3 | 6 | 1,9 | 40-90 |
BFR193 | N-P-N | 12 | 80 | 0,58 | 8 | 1,3 | 50-200 |
BFS17A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 2,8 | 2,5 | 25-90 |
BFT92 | P-N-P | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,5 | 20-50 |
BFT93 | P-N-P | 12 | 35 | 0,3 | 5 | 2,4 | 20-50 |
В корпусе TO-50
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., А | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
BF970 | P-N-P | 35 | 30 | 0,3 | 1 | 4,2 | 25-90 |
BF979 | P-N-P | 20 | 50 | 0,3 | 1,75 | 3,4 | 20-90 |
BFR90A | N-P-N | 15 | 30 | 0,3 | 6 | 1,8 | 50-150 |
BFR91A | N-P-N | 12 | 50 | 0,3 | 6 | 1,6 | 40-150 |
BFR96TS | N-P-N | 15 | 100 | 0,7 | 5 | 4 | 25-150 |
В корпусе TO-50
Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., А | Pмакс., Вт | fгран., МГц | h31э |
BF199 | N-P-N | 25 | 25 | 0,5 | 550 | >38 |
BF240 | N-P-N | 40 | 25 | 0,3 | >150 | 60-220 |
BF324 | P-N-P | 30 | 25 | 0,3 | 450 | >25 |
BF450 | P-N-P | 40 | 25 | 0,3 | 375 | >50 |
BF494 | N-P-N | 20 | 30 | 0,3 | >260 | >30 |
BF959 | N-P-N | 20 | 100 | 0,625 | >600 | >35 |
В различных типах корпусов
Транзистор | Аналог |
КТ684А КТ684Б КТ684В |
BC636 BC638 BC640 |
КТ685А КТ685Б КТ685В КТ685Г |
PN2906 PN2906A PN2907 PN2907A |
КТ686А КТ686Б КТ686В КТ686Г КТ686Д КТ686Е |
BC327-16 BC327-25 BC327-40 BC328-16 BC328-25 BC328-40 |
КТ6109А КТ6109Б КТ6109В КТ6109Г КТ6109Д |
SS9012D SS9012E SS9012F SS9012G SS9012H |
КТ6110А КТ6110Б КТ6110В КТ6110Г КТ6110Д |
SS9013D SS9013E SS9013F SS9013G SS9013H |
КТ6111А КТ6111Б КТ6111В КТ6111Г |
SS9014A SS9014B SS9014C SS9014D |
КТ6112А КТ6112Б КТ6112В |
SS9015A SS9015B SS9015C |
КТ6113А КТ6113Б КТ6113В КТ6113Г КТ6113Д КТ6113Е |
SS9018D SS9018E SS9018F SS9018G SS9018H SS9018I |
КТ6114А КТ6114Б КТ6114В |
SS8050B SS8050C SS8050D |
КТ6115А КТ6115Б КТ6115В |
SS8550B SS8550C SS8550D |
КТ6116А КТ6116Б |
2N5401 2N5400 |
КТ6117А КТ6117Б |
2N5551 2N5550 |
КТ6128А КТ6128Б |
SS9016D SS9016E |
КТ973А КТ973Б |
BD878 BD876 |
KT9116A KT9116Б |
TPV-394 TPV-375 |
KT9133A | TPV-376 |
KT9142A | 2SC3218 |
KT9150 | TPV-595 |
KT9151A | 2SC3812 |
KT9152A | 2SC3660 |
КТ6136А | 2N3906 |
semiconductor — Стр 14
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Таблица 5.1.19. Транзисторы составные p-n-p большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) высокой частоты (30 МГц < fгр ≤ 300 МГц) [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|
|||||||
Тип |
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
Ри- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
прибора |
Iк. |
UкэR. |
Uкбо. |
Uэбо. |
Рк. |
Тп. |
Тмакс, |
|
Uкб, |
Iэ, |
Uкэ. |
IкэR, |
fгр, |
|
tрас, |
Ртп-к, |
су- |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
h31Э |
нас, |
|
нок |
||||||||
|
°С |
В |
А |
мА |
МГц |
|
мкс |
°С / Вт |
|
||||||||
|
А |
B |
B |
B |
Вт |
°С |
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
КТ973А |
4 |
60 |
60 |
5 |
8 |
150 |
85 |
750 |
3 |
1 |
1,5 |
1 |
200 |
|
0,2 |
15,6 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ973Б |
4 |
45 |
45 |
5 |
8 |
150 |
85 |
750 |
3 |
1 |
1,5 |
1 |
200 |
|
0,2 |
15,6 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Транзисторы КТ973 серии содержат следующую схему:
|
|
Коллектор |
База |
VT1 |
VD1 |
|
||
|
|
VT2 |
|
R1 |
Эмиттер |
Таблица 5.1.20. Транзисторы составные n-p-n большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) высокой частоты (30 МГц < fгр ≤ 300 МГц) [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|
|||||||
Тип |
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
Ри- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
прибора |
Iк. |
UкэR. |
Uкбо. |
Uэбо. |
Рк. |
Тп. |
Тмакс, |
|
Uкб, |
Iэ, |
Uкэ. |
IкэR, |
fгр, |
|
tрас, |
Ртп-к, |
су- |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
h31Э |
нас, |
|
нок |
||||||||
|
°С |
В |
А |
мА |
МГц |
|
мкс |
°С / Вт |
|
||||||||
|
А |
B |
B |
B |
Вт |
°С |
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
КТ972А |
4 |
60 |
60 |
5 |
8 |
150 |
85 |
750 |
3 |
– |
1,5 |
1 |
200 |
|
0,2 |
15,6 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ972Б |
4 |
45 |
45 |
5 |
8 |
150 |
85 |
750 |
3 |
– |
1,5 |
1 |
200 |
|
0,2 |
15,6 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Таблица 5.1.21. Транзисторы p-n-p большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) высокой частоты (30 МГц < fгр ≤ 300 МГц) усилительные и генераторные [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|||||
|
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
Ри- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип прибора |
Iк. |
Iк.и. |
|
Uкэо.макс, |
Uкбо. |
Uэбо. |
Рк. |
Uкэ, |
Iк, |
Uкэ. |
IкэR, |
fгр, |
Cк, |
|
су- |
|
макс, |
макс, |
|
макс, |
макс, |
макс, |
нас, |
h31Э |
нок |
||||||
|
|
B |
B |
А |
мА |
МГц |
пФ |
|
|||||||
|
А |
А |
|
B |
B |
Вт |
B |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т932Б |
2 |
– |
|
60 |
60 |
4,5 |
20 |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
50 |
300 |
30…120 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т933А |
0,5 |
– |
|
80 |
80 |
4,5 |
5 |
3 |
0,4 |
1,5 |
0,5 |
75 |
100 |
15…80 |
83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т933Б |
0,5 |
– |
|
60 |
60 |
4,5 |
5 |
3 |
0,4 |
1,5 |
0,5 |
75 |
100 |
30…120 |
83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ932А |
2 |
– |
|
80 |
80 |
4,5 |
20 |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
40 |
300 |
5…80 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ932Б |
2 |
– |
|
60 |
60 |
4,5 |
20 |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
60 |
300 |
30…120 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ932В |
2 |
– |
|
40 |
40 |
4,5 |
20 |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
– |
300 |
40 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ933А |
0,5 |
– |
|
80 |
80 |
4,5 |
5 |
3 |
0,4 |
1,5 |
0,5 |
75 |
100 |
15…80 |
84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ933Б |
0,5 |
– |
|
60 |
60 |
4,5 |
5 |
3 |
0,4 |
1,5 |
0,5 |
75 |
100 |
30…120 |
84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Таблица 5.1.22. Транзисторы n-p-n большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) высокой частоты (30 МГц < fгр ≤ 300 МГц) усилительные и генераторные [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|||||
|
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
|
UкэR.макс, |
|
|
Рк. |
|
|
|
IкэR, |
|
|
|
Ри- |
Iк. |
Iк.и. |
(Uкэо.гр), |
Uкбо. |
Uэбо. |
макс, |
Uкэ, |
Iк, |
Uкэ. |
|
|
|
|||
прибора |
(Iкбо), |
fгр, |
Cк, |
|
су- |
|||||||||
макс, |
макс, |
[Uкэх.и.макс], |
макс, |
макс, |
{Рк.ср. |
(Uкб), |
(Iэ), |
нас, |
h31Э |
нок |
||||
|
[Iкэк], |
МГц |
пФ |
|
||||||||||
|
А |
А |
{Uкэо.макс}, |
B |
B |
макс}, |
B |
А |
B |
|
|
|||
|
мА |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
B |
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т602А |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,01) |
150 |
4 |
20…80 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т602АМ |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,01) |
150 |
4 |
20…80 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т602Б |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,01) |
150 |
4 |
50…200 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т602БМ |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,01) |
150 |
4 |
50…200 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т903А |
3 |
10 |
60 |
– |
4 |
30 |
10 |
2 |
2 |
2 |
120 |
– |
15…70 |
86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т903Б |
3 |
10 |
60 |
– |
4 |
30 |
10 |
2 |
2 |
2 |
120 |
– |
40…80 |
86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т912А |
20 |
– |
70 |
– |
5 |
30 |
{10} |
5 |
– |
50 |
90 |
– |
10…50 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т912Б |
20 |
– |
70 |
– |
5 |
30 |
{10} |
5 |
– |
50 |
90 |
– |
20…100 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т921А |
3,5 |
– |
65 |
– |
4 |
{12,5} |
10 |
1 |
– |
10 |
90 |
– |
10…80 |
87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т922В |
3 |
9 |
60 |
– |
4 |
{40} |
5 |
0,5 |
0,6 |
20 |
300 |
– |
10…150 |
88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т950Б |
7 |
– |
[65] |
– |
4 |
{60} |
10 |
5 |
– |
30 |
90 |
– |
10…100 |
89 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т951А |
5 |
– |
[60] |
– |
4 |
{45} |
10 |
2 |
– |
(20) |
150 |
– |
15…100 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т951Б |
3 |
– |
[60] |
– |
4 |
{30} |
10 |
2 |
– |
20 |
90 |
– |
10…100 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602А |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
20…80 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602АМ |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
20…80 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602Б |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
50…220 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602БМ |
0,075 |
0,5 |
(70) |
120 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
50…220 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602В |
0,075 |
0,5 |
70 |
80 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
15…80 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ602Г |
0,075 |
0,5 |
70 |
80 |
5 |
2,8 |
(10) |
(0,01) |
3 |
(0,07) |
150 |
4 |
50 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611А |
0,1 |
– |
180 |
150 |
3 |
3 |
(40) |
(0,02) |
8 |
[0,1] |
60 |
5 |
10…40 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611АМ |
0,1 |
– |
180 |
120 |
4 |
– |
(40) |
(0,02) |
8 |
0,1 |
60 |
5 |
10…40 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611Б |
0,1 |
– |
180 |
150 |
3 |
3 |
(40) |
(0,02) |
8 |
[0,1] |
60 |
5 |
30…120 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611БМ |
0,1 |
– |
180 |
120 |
4 |
– |
(40) |
(0,02) |
8 |
0,1 |
60 |
5 |
30…120 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611В |
0,1 |
– |
150 |
150 |
3 |
3 |
(40) |
(0,02) |
8 |
[0,1] |
60 |
5 |
10…40 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ611Г |
0,1 |
– |
150 |
150 |
3 |
3 |
(40) |
(0,02) |
8 |
[0,1] |
60 |
5 |
30…120 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ902А |
5 |
– |
110 и |
– |
5 |
30 |
10 |
2 |
2 |
(10) |
35 |
– |
15 |
69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ902АМ |
5 |
– |
110 и |
– |
5 |
30 |
10 |
2 |
2 |
(10) |
35 |
– |
15 |
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ903А |
3 |
10 |
60 |
– |
4 |
30 |
10 |
2 |
2,5 |
10 |
120 |
– |
15…70 |
69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ903Б |
3 |
10 |
60 |
– |
4 |
30 |
10 |
2 |
2,5 |
11 |
120 |
– |
40…80 |
69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ912А |
20 |
– |
70 |
– |
5 |
{35} |
10 |
5 |
– |
50 |
90 |
– |
10…50 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ912Б |
20 |
– |
70 |
– |
5 |
{35} |
10 |
5 |
– |
50 |
90 |
– |
20…100 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ921А |
3,5 |
– |
65 |
– |
4 |
{12,5} |
10 |
1 |
– |
10 |
90 |
– |
10…80 |
87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ921Б |
3,5 |
– |
65 |
– |
4 |
{12,5} |
10 |
1 |
– |
10 |
90 |
– |
10…80 |
87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ922В |
3 |
9 |
65 |
– |
4 |
{40} |
– |
– |
– |
40 |
300 |
– |
– |
88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|||||
|
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
|
UкэR.макс, |
|
|
Рк. |
|
|
|
IкэR, |
|
|
|
Ри- |
Iк. |
Iк.и. |
(Uкэо.гр), |
Uкбо. |
Uэбо. |
макс, |
Uкэ, |
Iк, |
Uкэ. |
|
|
|
|||
прибора |
(Iкбо), |
fгр, |
Cк, |
|
су- |
|||||||||
макс, |
макс, |
[Uкэх.и.макс], |
макс, |
макс, |
{Рк.ср. |
(Uкб), |
(Iэ), |
нас, |
h31Э |
нок |
||||
|
[Iкэк], |
МГц |
пФ |
|
||||||||||
|
А |
А |
{Uкэо.макс}, |
B |
B |
макс}, |
B |
А |
B |
|
|
|||
|
мА |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
B |
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ922Д |
3 |
9 |
65 |
– |
4 |
{40} |
– |
– |
– |
40 |
250 |
– |
– |
88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ940А |
0,1 |
0,3 |
300 |
300 |
5 |
10 |
10 |
0,03 |
1 |
(5·10-5) |
90 |
5,5 |
25 |
48 |
КТ940Б |
0,1 |
0,3 |
250 |
150 |
5 |
10 |
10 |
0,03 |
1 |
(5·10-5) |
90 |
5,5 |
25 |
48 |
КТ940В |
0,1 |
0,3 |
160 |
150 |
5 |
10 |
10 |
0,03 |
1 |
(5·10-5) |
90 |
5,5 |
25 |
48 |
КТ945А |
15 |
25 |
150 |
– |
5 |
50 |
7 |
15 |
– |
– |
51 |
– |
10…80 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ961А |
1,5 |
2 |
100 |
100 |
5 |
12,5 |
10 |
0,15 |
0,5 |
(0,01) |
50 |
– |
40…100 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ961Б |
1,5 |
2 |
80 |
80 |
5 |
12,5 |
10 |
0,15 |
0,5 |
(0,01) |
50 |
– |
63…160 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ961В |
1,5 |
2 |
60 |
60 |
5 |
12,5 |
10 |
0,15 |
0,5 |
(0,01) |
50 |
– |
100…250 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ961Г |
2 |
3 |
40 |
40 |
5 |
12,5 |
10 |
0,15 |
0,5 |
(0,01) |
50 |
– |
20…500 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ969А |
0,1 |
0,2 |
(250) |
300 |
5 |
6 |
10 |
0,015 |
1 |
(5·10-5) |
60 |
1,8 |
50…250 |
48 |
Транзистор КТ945А изготовлен по эпитаксиальной технологии и имеет аналог 2N3442.
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Таблица 5.1.23. Транзисторы p-n-p большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) сверхвысокой частоты (fгр > 300 МГц) усилительные и генераторные [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|||||
Тип |
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
Ри- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
прибора |
Iк. |
Iк.и. |
Uкэо.макс, |
Uкбо. |
Uэбо. |
Рк. |
Uкэ, |
Iк, |
Uкэ. |
IкэR, |
fгр, |
Cк, |
|
су- |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
нас, |
h31Э |
нок |
|||||||
|
B |
B |
А |
мА |
ГГц |
пФ |
|
|||||||
|
А |
А |
B |
B |
Вт |
B |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т914А |
0,8 |
1,5 |
65 |
– |
4 |
7 |
5 |
0,25 |
0,6 |
2 |
0,35 |
12 |
10…60 |
87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ914А |
0,8 |
1,5 |
65 |
– |
4 |
7 |
5 |
0,25 |
0,6 |
2 |
0,35 |
12 |
10…60 |
87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Таблица 5.1.24. Транзисторы p-n-p большой мощности (Рк.макс > 1,5 Вт) высокой частоты (fгр > 300 МГц) переключательные и импульсные [39].
|
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|||||
Тип |
|
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
Ри- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
прибора |
Iк. |
Iк.и. |
UкэR.макс, |
Uкбо. |
Uэбо. |
Рк. |
Uкэ, |
Iк, |
Uкэ. |
Iкбо, |
fгр, |
Cк, |
|
су- |
макс, |
макс, |
{Uкэо.гр}, |
макс, |
макс, |
макс, |
{Uкб}, |
{Iэ}, |
нас, |
h31Э |
нок |
||||
|
мА |
МГц |
пФ |
|
||||||||||
|
А |
А |
B |
B |
B |
Вт |
B |
А |
B |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГТ905А |
3 |
7 |
{65} |
75 |
– |
6 |
{10} |
{3} |
0,5 |
2 |
60 |
200 |
35…100 |
74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГТ905Б |
3 |
7 |
{65} |
60 |
– |
6 |
{10} |
{3} |
0,5 |
2 |
60 |
200 |
35…100 |
74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ626А |
0,5 |
1,5 |
45 |
45 |
– |
6,5 |
2 |
0,15 |
1 |
0,15 |
75 |
150 |
40…250 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ626Б |
0,5 |
1,5 |
60 |
60 |
– |
6,5 |
2 |
0,15 |
1 |
0,15 |
75 |
150 |
30…100 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ626В |
0,5 |
1,5 |
80 |
80 |
– |
6,5 |
2 |
0,15 |
1 |
0,15 |
45 |
150 |
15…45 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ626Г |
0,5 |
1,5 |
20 |
20 |
– |
6,5 |
2 |
0,15 |
1 |
0,15 |
45 |
150 |
15…80 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ626Д |
0,5 |
1,5 |
20 |
20 |
– |
6,5 |
2 |
0,15 |
1 |
0,15 |
45 |
150 |
40…250 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
5.2 Однопереходные транзисторы
Таблица 5.2.1. Транзисторы однопереходные с n – базой малой мощности (Рк.макс. ≤ 0,3 Вт) [39], [30, стр. 688].
|
|
Предельные значения |
|
|
|
Значения параметров |
|
|
|
|||||
Тип |
параметров при Tп = 25 °С |
|
|
при Tп = 25 °С |
|
|
|
Рису- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Iэ. |
Iэ.и. |
Uб1б2. |
Uб2э. |
|
|
|
Uкэ. |
|
|
|
|
|
||
прибора |
Рмакс, |
|
Uб1б2, |
Iвкл, |
Iвыкл, |
Rб1б2, |
tвкл, |
fмакс, |
нок |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||
макс, |
макс, |
макс, |
макс, |
η |
нас., |
|||||||||
|
|
|
|
мВт |
|
В |
|
мкА |
мА |
кОм |
мкс |
кГц |
|
|
|
мА |
мА |
В |
В |
|
B |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т117А |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,5…0,7 |
10 |
5 |
20 |
1 |
4…7,5 |
2 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т117Б |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,65…0,85 |
10 |
5 |
20 |
1 |
4…7,5 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т117В |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,5…0,7 |
10 |
5 |
20 |
1 |
6…9 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Т117Г |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,65…0,85 |
10 |
5 |
20 |
1 |
6…9 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ117А |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,5…0,7 |
10 |
5 |
20 |
1 |
4…9 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ117Б |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,65…0,9 |
10 |
5 |
20 |
1 |
4…9 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ117В |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,5…0,7 |
10 |
5 |
20 |
1 |
8…12 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТ117Г |
50 |
1000 |
30 |
30 |
300 |
0,65…0,9 |
10 |
5 |
20 |
1 |
8…12 |
3 |
200 |
91, 92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
5.3 Двухэмиттерные транзисторы
КТ118А, КТ118Б, КТ118В
Транзисторы кремниевые двухэмиттерные планарно – эпитаксиальные p-n-p типа. Предназначены для работы в схемах модуляторов [29, стр. 242, 243], [30, стр. 667, 688]. Выпускаются в металлическом герметичном корпусе и имеют гибкие выводы. Масса не более 0,7 г.
Габаритные размеры и цоколёвка транзистора показаны на рисунке 116. |
|
|
Электрические параметры. |
|
|
Падение напряжения на открытом ключе при Iб = 0,5 мА, Iэ = 1,5 мА: |
|
|
для КТ118А, КТ118Б не более |
0,2 мВ |
|
для КТ118В не более |
0,15 мВ |
|
Сопротивление отпертого ключа при Iб = 2 мА, Iэ = 2 мА: |
|
|
для КТ118А, КТ118Б не более |
100 Ом |
|
для КТ118В не более |
120 Ом |
|
при Iб = 40 мА, Iэ = 20 мА: |
|
|
для КТ118А, КТ118Б не более |
20 |
Ом |
для КТ118В не более |
40 |
Ом |
Ток запертого ключа: |
|
|
при Rкб = 10 кОм, Uэ1э2 = 30 В для КТ118А не более |
0,1 мкА |
|
при Rкб = 10 кОм, Uэ1э2 = 15 В для КТ118Б, КТ118В не более |
0,1 мкА |
|
Напряжение на управляющих коллекторных переходах |
|
|
при Iб = 20 мА не более |
1,3 В |
|
Обратный ток коллектор – база при Uк = 15 В не более |
0,1 мкА |
|
Относительная ассиметрия сопротивления отпертого ключа |
|
|
при Iб = 40 мА, Iэ = 20 мА не более |
20 % |
|
Предельные эксплуатационные данные. |
|
|
Запирающее напряжение управления коллектор – база 1 или |
|
|
коллектор – база 2 при Rкб не более 10 кОм |
15 |
В |
Напряжение на запертом ключе эмиттер 1 – эмиттер 2 |
|
|
при напряжении на управляющих переходах, равном нулю: |
|
|
для КТ118А |
30 |
В |
для КТ118Б, КТ118В |
15 |
В |
Напряжение на эмиттер – база (эмиттер 1 – база 1 или |
|
|
эмиттер 2 – база 2): |
|
|
для КТ118А |
31 |
В |
для КТ118Б, КТ118В |
16 |
В |
Ток коллектора |
50 |
мА |
Ток эмиттера (одного) |
25 |
мА |
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
Ток базы (одной) |
|
25 мА |
|
Рассеиваемая мощность1 на коллекторе |
|
100 мВт |
|
Тепловое сопротивление межде переходом и окружающей средой |
0,4 |
ºC / мВт |
|
Диапазон рабочей температуры окружающей среды |
от -60 до |
+125 ºC |
1. При температуре окружающей среды от -60 до +110 ºC. При повышении температуры до +125 ºC значение мощности рассчитывается по формуле
Pк.макс=150 −Т ºC , мВт .
0,4
Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. http://moskatov.narod.ru
5.4 Фототранзисторы
Таблица 5.4.1. Фототранзисторы.
Тип |
Рабочее напря- |
Темновой ток, |
Долговечность, |
Габариты, мм |
||
|
жение, Uа, В |
Iт, мкА |
ч |
|
|
|
прибора |
Длина |
Диаметр |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ФТ-1К |
5 |
3 |
2000 |
10,0 |
3,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ФТ-2К |
5 |
1 |
2000 |
10,0 |
3,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ФТГ-3 |
5 |
50 |
10000 |
6,3 |
8,70 |
|
|
|
|
|
|
|
При отключённом от цепей фототранзисторе его нельзя держать на свету!
Усилитель мощности ЗЧ с индуктивной коррекцией.
В различной литературе усилителей мощности ЗЧ описано большое количество схем, но особенность данного УМЗЧ является его индуктивная коррекция входного каскада усилителя, а также симметричная структура, что в конечном итоге позволяет получить значительное превосходство по качеству звучания перед аналогичными УМЗЧ построенными по другой схеме.
Усилитель мощности, схема которого приведена на рис. 1, содержит практически один каскад усиления напряжения — транзисторы VT5, VT6 и трехкаскадный усилитель тока — VT7-VT12 с симметричной структурой, обеспечивающий на номинальной нагрузке сопротивлением 4 Ом мощность не менее 70 Вт. Такое схемное решение позволило получить очень хорошие переходные характеристики и широкую полосу пропускания. По мнению автора и других участников сравнительных прослушиваний, усилитель очень чисто и натурально воспроизводит ударные инструменты и сложные звуки (например, хоровой музыки).
Каскад усиления напряжения представляет собой обычный каскодный усилитель — структуры ОЭ-ОБ, только в симметричном исполнении. Он дополнен входным повторителем на полевых транзисторах, снижающим требования к цепям смещения входного каскада. Его температурная стабилизация обеспечена совместной работой диодов VD3- VD6 и VD8-VD11. Фазово-частотную коррекцию в усилителе осуществляет местная ООС — катушка индуктивности L1, включенная в эмиттеры входных транзисторов, и резистор R12.
Рис.1.
Индуктивность во входном каскаде играет заметную роль для исключения интермодуляционных искажений при наличии в сигнале надтональных и высокочастотных составляющих [1]. Попытки скорректировать усилитель любым другим способом сказываются ухудшением звука — заметно уменьшаются прозрачность и объемность. Правда, у такого способа коррекции есть тот недостаток, что катушка чувствительна к магнитным наводкам. Поэтому ее желательно наматывать на кольцевом магнитопроводе либо экранировать (лучше и то, и другое). В этом каскаде обязательно должны быть установлены два элемента — резисторы R15 и R18. Без них усилитель возбуждается, и транзисторы оконечного каскада могут выйти из строя. Причем без ООС это происходит даже быстрее, чем с ней.
Для упрощения цепей смещения и температурной стабилизации выходных транзисторов усилитель тока выполнен с токовой разгрузкой выходного каскада: транзисторы VT11, VT12 работают с отсечкой (в классе С), но предыдущая пара транзисторов работает непосредственно на нагрузку через очень низкое сопротивление резисторов R20, R21 (1 Ом) и тем самым полностью исключает переключательные искажения. Такое построение каскада позволяет использовать в цепи смещения (VD7) обычный стабилитрон (его ТКН — около -0,11 %/°С) и не заботиться о стабилизации тока выходных транзисторов. Кроме того, и частотные характеристики получаются высокими, так как p-n переходы база-эмиттер выходных транзисторов зашунтированы резисторами, и емкости переходов перезаряжаются с максимально возможной скоростью.
Детали
Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате, кроме выходных транзисторов (VT7—VT12), размещенных на радиаторах без дополнительной изоляции. Сами же радиаторы должны быть изолированы. В качестве катушки индуктивности L1 (400 мкГн) автор использовал два последовательно включенных высокочастотных дросселя ДПМ-0,1 с индуктивностью по 200 мкГн. Кроме указанных на схеме элементов в УМЗЧ можно применить следующие детали: VT3, VT4 — транзисторы КТ972Б, КТ973Б; VT9, VT10 — КТ819В, КТ818В: VT11, VT12 — КТ8101Б, КТ8102Б; VD1, VD2 — КС175А; VD3-VD6, VD8-VD11 — серии КД522 или другие аналогичные.
Подбор пары комплиментарных полевых транзисторов VT1, VT2 осуществляют раздельно следующим образом. В цепь истока каждого из них (между выводами истока и затвора) включают по два маломощных кремниевых диода (в прямом направлении), выполняющих роль источника напряжения смещения; в цепь стока включают миллиамперметр. При подаче на них напряжения питания в пределах 4…9В (соответствующей структуре транзистора полярностью) измеряют ток стока. Пригодна пара транзисторов с током покоя 1…2 мА и различием токов не более чем 15 %, хотя элементы установки нуля на выходе (R2, R3) позволяют использовать пары транзисторов и с большей разницей в токах.
Настройка
Настраивают УМЗЧ подбором резистора R5 до получения примерно одинакового тока (по 5…6 мА) для транзисторов VT3-VT6 в прогретом состоянии. При этом необходимо установить минимальное относительно общего провода смещение на выходе усилителя подстроенным резистором R3. На первом этапе базы транзисторов VT9, VT10 лучше отключить от эмиттеров VT7, VT8 и подключить их к выходу усилителя либо отключить коллекторные цепи питания VT9—VT12. Ток покоя транзисторов VT7, VT8 в этом случае составляет порядка 10…13мА.
После этого нужно проверить падение напряжения на стабилитроне VD7, желательно, чтобы оно было чуть меньше нормы, ближе к 3В (подобрать стабилитрон). Затем, отключив питание, восстановить исходные соединения, и после подачи напряжения питания проверить ток покоя транзисторов VT9, VT10 Он должен находиться в пределах 150…200 мА. При сильном нагреве этих транзисторов (из-за большего тока) целесообразно установить резисторы R20. R21 с большим сопротивлением. Для создания необходимого напряжения смещения возможно применение и регулируемого аналога стабилитрона по известной из многих публикаций
Рис.2.
Если нет возможности собрать усилитель с полевыми транзисторами, то входной каскад можно собрать с использованием ОУ (рис. 2). В этой модификации УМЗЧ в выходном каскаде сопротивление резисторов R20, R21 увеличивают до 3…4 Ом. Качество работы такого усилителя несколько хуже, но «звучание» его все же значительно лучше, чем у похожего по структуре УМЗЧ из [2]. Вдобавок он абсолютно устойчив, тогда как упомянутый прототип трудно «угомонить».
К электронным устройствам защиты от выхода из строя мощных транзисторов усилителя автор относится с некоторым предубеждением ввиду комплексного характера сопротивления нагрузки и поэтому ограничился лишь установкой в цепях питания для каждого из двух усилителей быстродействующих плавких предохранителей на 5А, расположенных в блоке питания. Выпрямители для каждого из каналов стереоусилителя должны быть отдельными, а емкость конденсаторов фильтров не менее 10 000 мкФ. После налаживания обеспечиваются следующие параметры усилителя: номинальная мощность на нагрузке 4 Ом — не менее 70 Вт, полоса усиливаемых частот — 20….20 000 Гц, гармонические искажения — не более 0,01 %. Номинальное входное напряжение — около 2В, но увеличением сопротивления резистора R4 чувствительность УМЗЧ можно повысить.
Б. Левицкий
Литература:
- Витушкин А., Телеснин В. Устойчивость усилителя и естественность звучания. — Радио. 1980, №7, с. 36 — 37.
- Гумеля Е. Качество и схемотехника УМЗЧ. — Радио,1985, № 9, с. 31 — 35.
Схема симметричного мультивибратора. LED мигалка
Принципиальная схема Мощный транзисторный мультивибратор с управлением, построенный на транзисторах CT972, CT973. Многие радиолюбители начинали свой творческий путь со сборки простых радиоприемников прямого усиления, несоответствующей мощности звуковой частоты и сборки простых мультивибраторов, состоящих из пары транзисторов, двух или четырех резисторов и двух конденсаторов.
Традиционный симметричный мультивибратор имеет ряд недостатков, среди которых относительно высокое выходное сопротивление, затянутые фронты импульсов, ограниченное напряжение питания, низкий КПД при работе на низковольтной нагрузке.
Принципиальная схема
На рис. 1. Представлена схема управляемого симметричного двухфазного мультивибратора, работающего на звуковых частотах, нагрузка к которому подключена по схеме дорожного покрытия, благодаря чему размах амплитуды сигнала на нагрузке почти вдвое превышает напряжение питания мультивибратора. , что позволяет получить значительно больший объем, по сравнению со временем, если бы нагрузка была включена в одно из плеч мультивибратора.
Кроме того, «настоящее» напряжение переменного тока, что значительно улучшает условия работы, подключено в качестве нагрузки динамической головки — отсутствует эффект послабления или выступа диффузора (в зависимости от полярности включения оратор).Нет щелчков при включении и выключении мультивибратора.
Рис. 1. Принципиальная Ящима мощного мультивибратора на транзисторах CT972, CT973.
Симметричный двухфазный мультивибратор состоит из двух двухтактных плеч, напряжение на которых попеременно меняется с низкого уровня на высокий. Предположим, что при включении питания первым был составной транзистор VT2.
Тогда напряжение на выводах коллекторов транзисторов VT1, VT2 будет близко к нулю (VT1 открыт, VT2 закрыт) до точки подключения их коллекторов через токосъемный резистор R12, подключенный к составному транзистору Ppp. VT5, который откроется.Нагрузка будет приложена к нагрузке около 8 В при напряжении питания мультивибратора 9 В. с перезарядкой конденсаторов С2, С4, переключатели мультивибратора — VT1, VT6 откроются, VT2, VT5 закроются.
На нагрузку будет подаваться то же напряжение, но с обратной полярностью. Частота переключения мультивибратора зависит от емкости конденсаторов С2, С2, С4 и, в меньшей степени, от установленного сопротивления подстроечного резистора R7. При напряжении питания 9 частота может быть восстановлена с 1.От 4 до 1,5 кГц.
При уменьшении сопротивления R7 ниже условного значения генерация звуковых частот нарушается. Следует отметить, что после запуска мультивибратор может работать без резисторов R5, R11. Форма напряжения на выходе мультивибратора близка к прямоугольной.
Резисторы R6, R8 и диоды VD1, VD2 защищают эмиттерные переходы транзисторов VT2, VT6 от пробоя, что особенно актуально при напряжении питания мультивибратора более 10В.Резисторы R1, R13 необходимы для устойчивой генерации, при их отсутствии мультивибратор может «охрипеть». Диод VD3 защищает мощные транзисторы. Из-за резкого скачка напряжения питания при его отсутствии и при достаточной мощности источника питания при напряжении шнуров встроенные защитные загрязнения транзисторов могут быть повреждены.
Для расширения функциональных возможностей В этом мультивибраторе введена возможность включения / выключения при подаче напряжения положительной полярности на управляющий вход.Если управляющий вход больше не подключен или напряжение на нем не более 0,5 В, транзисторы VTZ, VT4 закрыты, мультивибратор работает.
При подаче заявки на контроль напряжения высокого уровня, например, с выхода ТТЛШ. Чип CMOS, электрический или неэлектрический датчик, такой как датчик влажности, транзисторы VTZ, VT4 открыт, мультивибратор тормозит. В таком состоянии мультивибратор потребляет ток менее 200 мкА без учета тока через R2, R3, R9.
Детали и установка
Мультивибратор может быть установлен на печатной плате размером 70 * 50 мм, эскиз которой представлен на рис.2 Постоянных резистора можно использовать любые малогабаритные. Резистор быстродействующий РП1-63М, СП4-1 или аналогичный импортный. Конденсаторы оксидные К50-29, К50-35 или аналоги Конденсаторы С2, С4 — К73-9, К73-17, К73-24 или любые пленочные.
Рис. 2. Печатная плата для схемы мощного мультивибратора на транзисторах.
Диоды КД522А можно заменить на КД503. КД521. D223 с любым буквенным индексом или импортированные 1N914, 1N4148. Вместо диодов CD226A и KD243A любой из серий KD226, CD257, KD258, 1 N5401… 1 N5407.
Композитные транзисторы CT972A можно заменить любыми из этой серии или из серии KT8131, а вместо KT973 — любым из серии KT973, CT8130. При необходимости на небольших радиаторах устанавливаются мощные транзисторы. При отсутствии таких транзисторов их можно заменить аналогами двух транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона, рис. 3. Вместо маломощных транзисторов Ppp CT315 подойдут любые из серии КТ312, CT315, CT342, CT3102, KT645, SS9014 и тому подобное.
Рис. 3. Принципиальная схема эквивалентной замены транзисторов CT972, CT973.
Нагрузкой этого мультивибратора может быть динамическая головка, телефонные насадки, пьезокерамический излучатель звука, импульсный преобразователь увеличения / уменьшения.
При использовании динамической головки с сопротивлением обмотки 8 Ом следует учитывать, что при напряжении питания 9 В на нагрузку будет поступать напряжение мощностью 8 Вт переменного тока. Следовательно, два … Четырехколонная динамическая головка может выйти из строя через 1… 2 минуты работы.
Заработная плата
Нагрузочная способность и напряжение питания существенно влияют на рабочую частоту мультивибратора. Например, при изменении напряжения питания от 5 до 15 частота меняется от 2850 до 1200 Гц при работе от мультивибратора на нагрузку в виде телефонной трубки с сопротивлением обмотки 56 Ом. В области низких напряжений питания изменение рабочей частоты более значимо
Подбором резисторов резисторов R5, R11, R6, R8 можно задать форму импульсов почти строго прямоугольной формы, когда мультивибратор работает с определенной нагрузкой, подключенной при заданном напряжении питания.
Этот мультивибратор может использоваться в различных сигнальных устройствах, устройствах звукового оповещения, когда при небольшом существующем напряжении питания требуется значительная мощность на излучателе звука. Кроме того, его удобно использовать в преобразователях низкого напряжения в высокое, в том числе работающих на низкой частоте 50 Гц.
Бутов А.Л. РК-2010-04.
Этот урок будет посвящен довольно важной и востребованной теме — мультивибраторам и их применению. Если бы я попытался только перечислить, где и как используются автоколебательные симметричные и асимметричные мультивибраторы, для этого потребовалось бы приличное количество на страницах книги.Нет, пожалуй, такой отрасли радиотехники, электроники, автоматики, импульсной или вычислительной техники, где такие генераторы еще не применялись. В этом уроке будет дана теоретическая информация об этих устройствах, а в конце я приведу несколько примеров. их практическое применение применительно к своему творчеству.
Мультивибратор Autocalid
Мультивибраторами называют электронные устройства, которые генерируют электрические колебания, близкие по форме к прямоугольным. Спектр колебаний, генерируемых мультивибратором, содержит множество гармоник — тоже электрические колебания, но множественные колебания основной частоты, что отражено в его названии: «Мульти-много», «вибро-колебания».
Рассмотрим схему, представленную на (рис. 1, а). Ты знаешь? Да, это схема двухкаскадного транзисторного усилителя 3х с выходом в наушники. Что произойдет, если выход такого усилителя подключить к его входу, как на схеме пунктирной линией? Между ними существует положительная обратная связь и усилитель самоподвижности станет генератором колебаний звуковой частоты, и мы будем слышать звучание низких тонов. С таким явлением в ресиверах и усилителях идет решающая борьба, но для автоматически работающих инструментов оно оказывается полезным.
Теперь посмотрим на (рис. 1, б). На нем вы видите схему того же усилителя с положительной обратной связью Как и на (рис. 1, а), несколько изменен только его рисунок. Обычно это розыгрыши автоколебательных схем, то есть самовозбуждающихся мультивибраторов. Опыт — это, пожалуй, лучший метод познания сути того или иного электронного устройства. В этом вы убедились не раз. Так что теперь, чтобы лучше разобраться в работе этого универсального устройства — пулемета, предлагаю провести с ним опыт.Схему автоколебательного мультивибратора со всеми этими резисторами и конденсаторами вы видите на (рис. 2, а). Установите его на охватываемую пластину. Транзисторы должны быть низкочастотными (МП39 — МП42), так как высокочастотные транзисторы имеют очень малое напряжение пробивки эмиттерного перехода. Конденсаторы электролитические С1 и С2 — типа К50 — 6, К50 — 3 или их импортные аналоги на номинальное напряжение 10 — 12 В. Сопротивление резисторов может отличаться от указанного на схеме на 50%. Важно только, чтобы номиналы резисторов нагрузки RL, R4 и базовых резисторов R2, R3 были возможны.Для питания используйте кроновую батарею или БП. В коллекторной цепи любого из транзисторов включите миллиамперметр (РА) на ток 10-15 мА, а к секции Эмиттер — коллектор того же транзистора подключите высоковольтный вольтметр постоянного тока (ПУ) к 10 В. Проверяя установку и особенно внимательно полярность питания на электролитических конденсаторах, подключите источник питания к мультивибратору. Что показывают измерительные приборы? На миллиамперметре резко увеличивается до 8 — 10 мА, а затем также резко снижается почти до нуля ток коллекторной цепи транзистора.Вольтметр наоборот то убывает почти до нуля, то напряжение на коллекторе увеличивается до напряжения питания. Что говорят эти измерения? Дело в том, что транзистор этого плеча мультивибратора работает в режиме переключения. Наибольший ток коллектора и одновременно наименьшее напряжение на коллекторе соответствуют открытому состоянию, а наименьший ток и наибольшее напряжение коллектора — закрытому состоянию транзистора. Точно так же работает транзистор второго плеча мультивибратора, но, как говорится, с фазовым сдвигом 180 ° : Когда один из транзисторов открыт, второй закрыт.В этом нетрудно убедиться, что транзистор второго плеча мультивибратора в коллекторной цепи транзистора второго плеча мультивибратора; Стрелки измерительных приборов будут поочередно отклоняться от нулевой шкалы. Теперь, используя часы со второй стрелкой, посчитайте, сколько раз в минуту транзисторы переходят из открытого состояния в закрытое. Примерно 15 — 20. Таково количество электрических колебаний, генерируемых мультивибратором в минуту. Следовательно, период одного колебания составляет 3-4 с.Продолжая следить за стрелкой миллиамперметра, попробуйте изобразить эти колебания графически. По горизонтальной оси ординаты отложите на некоторой шкале отрезок времени нахождения транзистора в открытом и закрытом состояниях, и ток коллектора, соответствующий этим состояниям, будет вертикальным. У вас будет примерно такой же график, как тот, что изображен на рис. 2, б.
Это означает, что можно считать, что мультивибратор генерирует электрические колебания прямоугольной формы. В сигнале мультивибратора, вне зависимости от того, от чего он снимается, от чего снимается, можно разделить импульсы тока и паузы. Временной интервал от момента появления одного импульса тока (или напряжения) до появления следующего импульса той же полярности принято называть период следующих импульсов Т, а время между импульсами длительностью Пауза TN — мультивибраторы, генерирующие импульсы, длительность TN которых равна паузам между ними, называются симметричными. Следовательно, собранный вами опытный мультивибратор — симметричный . Заменить конденсаторы С1 и С2 на другие конденсаторы емкостью 10-15 мкФ. Мультивибратор остался симметричным, но частота генерируемых им колебаний увеличилась в 3-4 раза — до 60-80 в 1 мин или, что то же самое, примерно с частотой 1 Гц. Стрелка измерительных приборов едва успевает проследить за изменениями токов и напряжений в цепях транзисторов.А если конденсаторы С1 и С2 заменить бумажными емкостью 0,01 — 0,05 мкФ? Как теперь будут вести себя стрелки измерителей? Утилизация с нулевых отметок, стоят на месте. Может сократившееся поколение? Нет! Просто частота колебаний мультивибратора увеличилась до нескольких сотен герц. Это колебания звукового диапазона частот, которые фиксируются, что устройства постоянного тока больше не могут. Обнаружить их можно с помощью частотомера или наушников, подключенных через конденсатор емкостью 0.01 — 0,05 мкФ на любой из выходов мультивибратора или включение их непосредственно в коллекторную цепь любого из транзисторов вместо нагрузочного резистора. В телефонах слышен звук низкого тона. Каков принцип работы мультивибратора? Вернемся к схеме на рис. 2, а. В момент включения питания транзисторы обоих плеч мультивибратора открываются, так как резисторы R2 и R3 сводятся к своим базам через соответствующие резисторы R2 и R3.При этом запускаются конденсаторы связи: С1 — через эмиттерный переход транзистора V2 и резистора R1; С2 — через эмиттерный переход транзистора V1 и резистора R4. Эти цепочки зарядных конденсаторов, являющиеся делителями напряжения источника питания, создаются на базе данных транзисторов (относительно эмиттеров), все увеличивают отрицательные напряжения, ища все более открытые транзисторы. Открытие транзистора вызывает уменьшение отрицательного напряжения на его коллекторе, что вызывает уменьшение отрицательного напряжения на основе другого транзистора, закрывая его.Этот процесс происходит сразу в обоих транзисторах, но только один из них закрыт, на основании чего повышается положительное напряжение, например, из-за разницы коэффициентов передачи резистора h31E и конденсаторов. Второй транзистор остается открытым. Но эти состояния транзисторов нестабильны, потому что электрические процессы в их цепях продолжаются. Предположим, что через некоторое время после подачи питания на питание транзистор V2 закрылся, а транзистор V1 оказался открытым.С этого момента конденсатор С1 начинает разряжаться через открытый транзистор V1, сопротивление эмиттерной части — коллектора которой в это время не хватает, и резистор R2. По мере разряда конденсатора C1 положительное напряжение на основе закрытого транзистора V2 уменьшается. Как только конденсатор полностью разряжен и напряжение на базе транзистора V2 будет близко к нулю, в коллекторной цепи этого теперь появляется ток транзистора тока, который через конденсатор С2 поступает на базу транзистора V1 и понижает отрицательное напряжение на нем.В результате ток, протекающий через транзистор V1, начинает уменьшаться, а через транзистор V2, наоборот, увеличиваться. Это приводит к тому, что транзистор V1 закрывается, а транзистор V2 открывается. Конденсатор C2 теперь разряжается, но через открытый транзистор V2 и резистор R3, что в конечном итоге приводит к открытию первого и закрытию вторых транзисторов и т. Д. Транзисторы все время взаимодействуют, в результате чего мультивибратор генерирует электрические колебания.Частота вибрации мультивибратора зависит как от емкости конденсаторов связи, которую вы уже проверили, так и от сопротивления базовых резисторов, в котором вы можете убедиться сейчас. Попробуйте, например, заменить основные резисторы R2 и R3 резисторы большой мощности. Частота колебаний мультивибратора уменьшится. И наоборот, если их сопротивление будет меньше, частота колебаний увеличится. Еще один опыт: отсоедините верхние (по схеме) выводы резисторов R2 и R3 от минусового провода источника питания, соедините их между собой, а между ними и минусовым проводом включите сопротивление сопротивление переменное сопротивление к сопротивлению. сопротивлению.Поворачивая ось переменного резистора, можно изменять частоту колебаний медивибратора в довольно широких пределах. Примерную частоту колебаний симметричного мультивибратора можно рассчитать по такой упрощенной формуле: F = 700 / (Rc), где F — частота в герцах, R сопротивление основных резисторов в киломах, C — емкость связи. конденсаторы в микропайдах. Используя эту упрощенную формулу, рассчитайте колебания частот, генерируемых вашим мультивибратором.Вернемся к исходным данным резисторов и конденсаторов экспериментального мультивибратора (по схеме на рис. 2, а). Конденсатор C2 Замените конденсатор емкостью 2 — 3 мкФ, в коллекторной цепи транзистора V2 включите миллиамперметр, затем его стрелка отобразит графически колебания тока, генерируемые мультивибратором. Теперь ток в коллекторной цепи транзистора V2 будет появляться более короткими, чем раньше, импульсами (рис. 2, Б). Длительность импульса TH будет примерно такой же, как и паузы между импульсами TH, что уменьшило емкость конденсатора C2 по сравнению с его прежней емкостью.И теперь такой же (или такой) миллиамперметр включен в коллекторную цепь транзистора V1. Что показывает измерительный прибор? Тоже импульсы тока, но их длительность существенно больше, чем паузы между ними (рис. 2, г). Что случилось? Уменьшив емкость конденсатора С2, вы нарушили симметрию плеча мультивибратора — оно стало несимметричным . Таким образом, генерируемые ими колебания стали несимметричными : В коллекторной цепи транзистора V1 возникают относительно длинные импульсы тока, в коллекторной цепи транзистора V2 — короткие.С выхода 1 такого мультивибратора можно снимать короткие, а с выхода 2 — длинные импульсы напряжения. Временно поменяйте местами конденсаторы C1 и C2. Теперь короткие импульсы напряжения будут на выходе 1, а длинные — на выходе 2. Рассмотрим (по часу со второй стрелкой), сколько электрических импульсов в минуту генерирует такой вариант мультивибратора. Около 80. Увеличьте емкость конденсатора С1, подключив параллельно ему второй электролитический конденсатор емкостью 20 — 30 мкФ.Частота следования импульсов уменьшится. А если наоборот емкость этого конденсатора уменьшить? Частота пульса должна увеличиваться. Однако существует другой способ регулирования частоты импульсов — изменением сопротивления резистора R2: с уменьшением сопротивления этого резистора (но не менее 3-5 кОм, иначе транзистор V2 будет открыт). и автоколебательный процесс будет все время открываться) частота импульса должна увеличиваться, а с увеличением его сопротивления наоборот уменьшаться.Проверьте экспериментальный способ — так ли это? Подберите резистор этого номинала так, чтобы количество импульсов в 1 мин было ровно 60. Стрелка миллиметра будет колебаться с частотой 1 Гц. Мультивибратор в этом случае будет похож на электронный часовой механизм, отсчитывающий секунды.
Постоянный мультивибратор
Такой мультивибратор генерирует импульсы тока (или напряжения) при подаче на его вход пусковых сигналов от другого источника, например, от автоколебательного мультивибратора. Чтобы автоколебательный мультивибратор, эксперименты с которым вы уже проводили в этом уроке (по схеме на рис. 2, а), превратился в мультивибратор ожидания, необходимо сделать следующее: Конденсатор С2 снять , а вместо него между ТРАНЗИСТОРОМ ТРАНЗИСТОРА V2 и базой транзистора V1 включить резистор (на рис. 3 — R3) сопротивлением 10 — 15 кОм; Между базой транзистора V1 и заземленным проводником включают подключенный элемент 332 (G1 или другой источник постоянного напряжения) и сопротивление резистора 4.7 — 5,1 кОм (R5), но так, чтобы с базой был подключен (через R5) положительный полюс элемента; К базовой цепи транзистора V1 включите конденсатор (на рис. 3 — С2) емкостью 1 — 5 тыс. ПФ, второй выход которого будет выполнять роль контактора входного управляющего сигнала. Исходное состояние Транзистор V1 такого мультивибратора — закрытый, транзистор V2 — открытый. Проверить, есть ли? Напряжение на коллекторе закрытого транзистора должно быть близко к напряжению источника питания, а на коллекторе работающего транзистора — не превышать 0.2 — 0,3 В. Затем в коллекторной цепи транзистора V1 включить миллиамперметр на ток 10 — 15 мА и, наблюдая за его стрелкой, буквально на мгновение включить контакт URH между контактом и заземленным проводом, один — два элемента 332 соединенных последовательно (по схеме ГБ1) или аккумулятор 3336л. Только не путайте: отрицательный полюс этого внешнего электрического сигнала нужно подключить к контакту УВК. В этом случае стрелка миллиамперметра должна немедленно отклониться до значения наибольшего тока цепи коллектора транзистора, замороженного на некоторое время, а затем вернуться в исходное положение для ожидания следующего сигнала.Повторите этот опыт несколько раз. Миллиамперметр при каждом сигнале будет показывать мгновенное увеличение до 8 — 10 мА, а через некоторое время — мгновенно снижается почти до нуля коллекторный ток транзистора V1. Это одиночные импульсы тока, генерируемые мультивибратором. И если батарея GB1 подольше держать URK подключенным к кульминации. Произойдет так же, как и в предыдущих экспериментах — на выходе мультивибратора будет только один импульс. Пытаться!
И еще один эксперимент: постучите по выходу базы транзистора V1 любым металлическим предметом, взятым в руку.Возможно, в этом случае сработает мультивибратор времени ожидания — от электростатического заряда вашего тела. Повторите те же эксперименты, но включив миллиамперметр на коллекторную цепь транзистора V2. При подаче управляющего сигнала ток коллектора этого транзистора должен резко упасть почти до нуля, а затем так же резко возрасти до значения тока открытого транзистора. Это тоже импульс тока, но отрицательной полярности. Каков принцип действия ждущего мультивибратора? В таком мультивибраторе связь коллектора транзистора V2 с базой транзистора V1 не емкостная, как в автоколебательном, а резистивная — через резистор R3. На базе транзистора V2 через резистор R2 отрицательное напряжение смещения открывает свое отрицательное напряжение. Транзистор V1 надежно закрывается положительным напряжением элемента G1 на его базе. Такое состояние транзисторов очень стабильное. В таком состоянии они могут успеть. Но на базе транзистора V1 появился импульс напряжения отрицательной полярности. С этого момента транзисторы переходят в режим нестабильного состояния. Под действием входного сигнала транзистор V1 открывается, и переменное напряжение на его коллекторе через конденсатор С1 закрывает транзистор V2.В этом состоянии транзисторы имеют длину, равную конденсатору C1 (через резистор R2 и открытый транзистор V1, сопротивления которого в данный момент недостаточно). Как только конденсатор разрядится, транзистор V2 сразу откроется, а транзистор V1 закроется. С этого момента мультивибратор снова оказывается в исходном стабильном режиме ожидания. Таким образом, стоячий мультивибратор имеет одно стабильное и одно нестабильное состояние. . В нестабильном состоянии генерирует один прямоугольный импульс Ток (напряжение), продолжительность которого зависит от емкости конденсатора С1.Чем больше емкость этого конденсатора, тем больше длительность импульса. Например, при емкости конденсатора 50 мкФ мультивибратор генерирует импульс тока длительностью около 1,5 с, а при емкости конденсатора 150 мкФ — в три раза больше, чем в три раза. Через дополнительные конденсаторы — положительные импульсы напряжения могут быть сняты с выхода 1, а отрицательные — с выхода 2. Может ли только отрицательный импульс напряжения, поданный в базу данных транзистора V1, вывести мультивибратор из режима ожидания? Нет, не только.Это можно сделать и подачей импульса напряжения положительной полярности, но на базу данных транзистора V2. Итак, осталось экспериментально проверить, как на емкость конденсатора С1 влияет длительность импульса и возможность управления ждущим мультивибратором импульсами положительного напряжения. Как можно практически использовать ожидающий мультивибратор? По-другому. Например, для преобразования синусоидального напряжения в импульсы напряжения (или тока) прямоугольной формы той же частоты или включения на некоторое время другого устройства путем подачи на вход стоячего мультивибратора кратковременного электрического сигнала.Как еще? Считать!
Мультивибратор в генераторах и электронных переключателях
Электронный звонок. Мультивибратор можно применить для вызова квартиры, заменив им обычные электрические. Возможна сборка по схеме, изображенной на (рис. 4). Транзисторы V1 и V2 работают в симметричном мультивибраторе, генерирующем колебания с частотой около 1000 Гц, а транзистор V3 — в усилителе мощности этих колебаний. Усиленные колебания преобразуются динамической головкой B1 в звуковые колебания.Если вы используете для разговора абонентский громкоговоритель, включая первичную обмотку его трансформаторного трансформатора В коллекторной цепи транзистора V3, в его корпусе поместится вся электроника вызова, установленная на плате. Также будет силовой аккумулятор.
Электронный звонок можно установить в коридоре и подключить его двумя проводами с помощью кнопки S1. При нажатии на кнопку — в динамической голове появится звук. Поскольку питание на устройстве подается только во время звонков, двух последовательно подключенных аккумуляторов по 3336л или «короны» хватит на несколько месяцев разговора.Желаемую тональность звука устанавливаем заменой конденсаторов С1 и С2 на конденсаторы других емкостей. Мультивибратор, собранный по такой же схеме, можно использовать для изучения и тренировки на слух телеграфного алфавита — азбуки Морзе. В этом случае вам нужно только заменить кнопку на телеграфный ключ.
Электронный переключатель. Это устройство, схема которого приведена на (Рис. 5), может использоваться для переключения двух рождественских гирлянд, питающихся от сети переменного тока.Сам электронный переключатель может питаться от двух батарей 3336 л, соединенных последовательно, или от выпрямителя, который будет обеспечивать постоянное выходное давление 9 — 12 В.
Схема переключателя очень похожа на схему электронного вызова. Но емкости конденсаторов С1 и С2 переключателя во много раз больше, чем емкости аналогичных вызывных конденсаторов. Мультивибратор переключателя, в котором работают транзисторы V1 и V2, генерирует колебания с частотой около 0,4 Гц, а нагрузкой его усилителя мощности (транзистора V3) является обмотка электромагнитного реле К1.Реле имеет одну пару контактных пластин, работающих на переключение. Подойдет, например, Реле РЭС — 10 (паспорт РС4.524.302) или другое электромагнитное реле, надежно срабатывающее от напряжения 6-8 В при токе 20-50 мА. При включении питания транзисторы V1 и V2 мультивибратора поочередно открываются и закрываются, генерируя прямоугольные сигналы. Когда транзистор V2 открыт, отрицательное напряжение питания через резистор R4 и этот транзистор подается в базу данных транзисторов V3, вводя его в состояние насыщения.В этом случае сопротивление секции Эмиттера — коллектора транзистора V3 уменьшается до нескольких Ом и почти все напряжение источника питания поступает на обмотку реле переключателя — реле срабатывает и его контакты соединяют одну из гирлянд. в сеть. При закрытии транзистора V2 цепь питания транзистора V3 разрывается, и он также замкнут, ток через обмотку реле не течет. В это время реле отпускает якорь и его контакты, переключаясь, подключают к Интернету вторую рождественскую гирлянду.Если вы хотите изменить время переключения гирлянд, то замените конденсаторы С1 и С2 на конденсаторы других емкостей. Данные резисторы R2 и R3 оставляем прежними, иначе режим работы транзисторов постоянного тока нарушится. Усилитель мощности, аналогичный усилителю на транзисторе V3, может быть включен в эмиттерную цепь мультивибраторного транзистора V1. При этом электромагнитные реле (в том числе самодельные) могут иметь не переключающиеся контактные группы, но нормально разомкнутые или нормально замкнутые.Контакты реле одного из ключей мультивибратора будут периодически замыкаться и размывать цепь питания одной гирлянды, а контакты реле другого ключа мультивибратора — цепь питания второй гирлянды. Электронный выключатель можно установить на карту из гетйнака или другого изоляционного материала и вместе с аккумулятором поместить в ящик из фанеры. Во время работы коммутатор потребляет ток не более 30 мА, поэтому энергии двух аккумуляторов 3336л или «Крона» вполне хватит на все новогодние праздники.Аналогичный переключатель можно использовать и для других целей. Например, для подсветки масок, аттракционов. Представьте себе фанерную фанеру и раскрашенную фигурку героя сказки «Кот в сапогах». За прозрачным глазком видны лампочки от карманного фонаря, переключаемые электронным выключателем, а на самой фигурке — кнопка. Стоит нажать на кнопку, как кот сразу начнет вам подмигивать. Но разве нельзя использовать выключатель для электрификации некоторых моделей, например, модели маяка? В этом случае в коллекторную цепь транзистора усилителя мощности вместо электромагнитного реле включить малогабаритную лампочку накаливания, рассчитанную на небольшой ток газа, который будет имитироваться маячными вспышками.Если такой переключатель дополнить тумблером, с помощью которого на выходном транзисторе можно попеременно включать две такие лампочки, то это может быть указатель поворотов вашего велосипеда.
Метроном — это своего рода часы, которые позволяют звуковым сигналам отсчитывать равные периоды времени с точностью до секунды. Такие инструменты используются, например, для формирования чувства такта при изучении музыкального письма, во время первых тренировок по передаче сигналов с телеграфным алфавитом.Схему одного из этих устройств вы видите на (рис. 6).
Это тоже мультивибратор, но несимметричный. В таком мультивибраторе используются транзисторы разной структуры: VL — N — P — N (MP35 — MP38), V2 — P — N — P (MP39 — MP42). Это позволило сократить общее количество деталей мультивибратора. Принцип его работы остался прежним — генерация возникает за счет положительной обратной связи между выходом и входом двухкаскадного усилителя 3h; Связь осуществляется электролитическим конденсатором С1.Нагрузка мультивибратора представляет собой малогабаритную динамическую головку В1 со звуковой катушкой с сопротивлением 4-10 Ом, например 0,1гд — 6, 1ГД — 8 (или телефонные колпачки), создающую звуки при кратковременных импульсах тока, похоже на клики. Частоту следования импульсов можно регулировать с помощью переменного резистора R1 примерно от 20 до 300 импульсов в минуту. Резистор R2 ограничивает базовый ток первого транзистора при нахождении двигателя резистора R1 в крайнем нижнем (по схеме) положении, соответствующем наибольшей частоте генерируемых колебаний.Метроном может питаться от одной батареи 3336л или трех последовательно соединенных элементов 332. Потребляемый ими ток от аккумулятора не превышает 10 мА. Переменный резистор R1 должен иметь шкалу, разделенную механическим метрономом. С его помощью простым поворотом ручки резистора можно установить нужную частоту звуковых сигналов метронома.
Практическая работа
В качестве практической работы советую собрать схемы мультивибраторов, представленные на чертежах урока, которые помогут понять принцип работы мультивибратора.Далее предлагаю собрать очень интересный и полезный в быту «имитатор Симола», основанный на мультивибраторах, который можно использовать как дверной звонок. Схема очень простая, надежная, работает сразу при отсутствии ошибок при установке и использовании хороших радиоэлементов. Меня использовали в качестве дверного звонка 18 лет. И по сей день. Нетрудно догадаться, что я его собрал — когда, как и вы, был начинающим радиолюбителем.
Мультивибраторы стоячие После прихода короткого триггерного импульса формируют один выходной импульс.Они относятся к моностабильным устройствам класса и имеют одно долгосрочное стабильное и одно квазиустойчивое состояние равновесия. Схема простейшего стоячего мультивибратора на биполярных транзисторах с одной резистивной и одной емкостной связью коллектор-основная цепь показана на рис. 8. Благодаря соединительной базе Вт. 2 с источником напряжения питания + E. — R B2 В цепи базы отводится разрядный ток, достаточный для насыщения этого транзистора.При этом выходное напряжение, снятое с коллектора Вт., 2 близко к нулю. Транзистор Вт. 1 Расположен по отрицательному напряжению, полученному в результате разделения напряжения источника смещения — E. См. Делитель R. B1. Р. с. Таким образом, после включения источников питания определяется состояние схемы. В этом состоянии конденсатор ИЗ 1 заряжен до напряжения источника + E. (плюс слева, минус на правой лампе).
Фиг.8. Ожидание мультивибратора на транзисторах
В этом состоянии время ожидания мультивибратора может быть сколь угодно долго до прихода запускающего импульса. Положительный запускающий импульс (рис. 9) Обнаруживает транзистор Вт. 1, что приводит к увеличению коллекторного тока и снижению коллекторного потенциала этого транзистора. Отрицательное приращение потенциала через конденсатор ОТ 1 передается в базу данных Вт. 2, выводит этот транзистор из состояния насыщения и вызывает его переход в активный режим.Коллекторный ток транзистора уменьшается, напряжение на коллекторе получает положительное приращение, которое с коллектора Вт. 2 через резистор R. C передается в базу данных Вт. 1, вызывая его дальнейшую разблокировку. Для сокращения времени разблокировки Вт. 1 параллельный R. c включите ускоряющий конденсатор ОТ UK. Процесс переключения транзисторов лавинообразный и завершается мультивибратором со вторым квазиустойчивым состоянием равновесия.В этом состоянии происходит разряд конденсатора ОТ 1 через резистор R. B2 и богатый транзистор Вт. 1 на питании + эл. Положительно заряженный Обладинг ОТ 1 через богатый транзистор Вт. 1 подключен к общему проводу, а отрицательно заряженный — к базе Вт. 2. Благодаря этому транзистор Вт. 2 удерживается в заблокированное состояние. После разряда ИЗ 1 Базовый потенциал Вт. 2 становится неотрицательным.Это приводит к лавинообразному переключению транзисторов ( Вт., 2 разблокировки, Вт. 1 заблокировано). Формирование выходного импульса заканчивается. Таким образом, длительность выходного импульса определяется процессом разряда конденсатора ИЗ 1
.
Амплитуда выходного импульса
.
По окончании формирования выходного импульса начинается этап восстановления, во время которого происходит заряд конденсатора ОТ 1 от истока + E. Через резистор R. К1 и эмиттерный переход насыщенного транзистора Вт 2. Время восстановления
.
Минимальный период повторения, с которым могут следовать запускающие импульсы, равен
.
Рис. 9. Временные диаграммы напряжения на диаграмме ожидания мультивибратора
Операционные усилители
Операционные усилители (OU) Называются высококачественными усилителями постоянного тока (PED), предназначенными для выполнения различных операций на аналоговые сигналы при работе в схеме отрицательной обратной связи.
Усилители постоянного токапозволяют усиливать медленно меняющиеся сигналы, так как имеют нулевую нижнюю граничную частоту Усиливающая полоса (F H = 0). Соответственно, в таких усилителях (конденсаторах, трансформаторах) нет струйных компонентов, не пропускающих постоянную составляющую сигнала.
На рис. 10, но дано условное обозначение OU. Показанный усилитель имеет один выходной выход (изображен справа) и два входа (показан слева). Знак Δ или> характеризует усиление.Вход, напряжение на котором сдвинуто на фазу 180 0 относительно выходного напряжения, называется инвертом и обозначается знаком инверсии ○, а вход, напряжение на котором совпадает по фазе в выходные дни, — без . OU усиливает дифференциальное (разностное) напряжение между входами. Операционный усилитель также содержит выводы для подачи питающего напряжения и может содержать полюса частотной коррекции (FC), балансировочные выводы (NC). Для облегчения понимания назначения выводов и повышения информативности в корпусе допускается вводить одно или два дополнительных поля по обе стороны от основного поля, на которых указываются метки, характеризующие функцию вывода (рис.10, б). В настоящее время операционные усилители выпускаются в виде интегральных микросхем. Это позволяет рассматривать их как отдельные компоненты с определенными параметрами.
Параметры и характеристики OU можно разделить на входные, выходные и характеристики передачи.
Входные параметры.
Рис. 10. Условное обозначение операционного усилителя: А — без дополнительного поля; б — с дополнительным полем; NC — балансировочные выводы; Fc — выводы частотной коррекции; U — выводы напряжения питания; 0В — общий вывод
Трансмиссионные характеристики.
Коэффициент усиления по напряжению TO U. (10 3 — 10 6)
,
где U. vx1 , U. wK2. — Напряжения на подъездах ОУ.
Простой коэффициент передачи TO U. SF
.
Коэффициент затухания проходящего сигнала TO OS SF
.
Частота единичного усиления F 1 — это частота, на которой коэффициент усиления по напряжению равен единице (единицы — десятки МГц).
Скорость увеличения выходного напряжения V u — это максимально возможная скорость изменения выходного сигнала.
Выходные параметры.
Максимальное выходное напряжение США Макс. Как правило, это напряжение составляет 2-3 напряжения источника питания.
Выходное сопротивление R out (десятки сотен).
Основные схемы на операционном усилителе.
Операционные усилители обычно используются с глубокой отрицательной обратной связью, так как они имеют значительный коэффициент усиления по напряжению.При этом результирующие параметры усилителя зависят от элементов цепи обратной связи.
В зависимости от того, как входной сигнал связан с входным сигналом, различают две основные схемы включения (рис. 11). При подаче входного напряжения на несогласованный ввод (рис. 11, а) коэффициент усиления определяется выражением
. (1)
Такое включение ОУ используется, когда требуется высокое входное сопротивление. Если на схеме рис. 11 убрать сопротивление R 1 и сдвинуть сопротивление R 2, то получится повторитель напряжения ( К u. = 1), который используется для согласования высокого сопротивления источника сигнала и низкого сопротивления приемника.
Рис. 11. Схемы усилителей на ОУ: А — безвинтовой усилитель; б — инвертирующий усилитель
При подаче входного напряжения на инвертирующий вход (рис. 11, б) коэффициент усиления равен
. (2)
Как видно из выражения (2), при таком включении входное напряжение инвертируется.
В рассмотренных схемах к одному из входов подключено сопротивление R e.Он не влияет на коэффициент усиления и вводится, когда необходимо уменьшить изменения выходного напряжения, вызванные временными или температурными колебаниями входных токов. Сопротивление R e выбрано таким, чтобы эквивалентное сопротивление, подключенное к входам OU, было таким же. Для схем. 10
.
Изменив схему рис. 11, б, можно получить суммирующее устройство (рис. 12, а), в котором
. (3)
При одновременной подаче напряжения на оба входа ОС получается вычитающим устройством (рис.12, б) для которых
. (4)
Это выражение действительно при выполнении условия
.
Рис. 12. Схемы включения ОУ: А — сумматор напряжения; б — вычитающее устройство
Мультивибратор.
Первая схема — простейший мультивибратор. Несмотря на не простоту, сфера его использования очень широка. Ни одно электронное устройство без него не обходится.
На первом рисунке показана его принципиальная схема.
светодиода используются в качестве нагрузки.Когда мультивибратор работает — светодиоды переключаются.
Для сборки потребуется минимум деталей:
1. Резисторы 500 Ом — 2 штуки
2. Резисторы 10 ком — 2 штуки
3. Электролитический конденсатор 47 мкФ 16 Вольт — 2 штуки
4 .ТРАНЗИСТОР КТ972А — 2 штуки
5. Светодиод — 2 штуки
Транзисторы СТ972А — составные транзисторы то есть в их корпусе два транзистора, и он имеет высокую чувствительность и выдерживает значительный ток без радиатора.
Когда купишь все детали, стрелкой паяльником берись за сборку. Для экспериментов не обязательно делать печатную плату, можно все собрать с насадками. Проведите пальцем, как показано на картинках.
А как применять собранный девайс пусть расскажет свою фантазию! Например, вместо светодиодов можно поставить реле, и это реле коммутирует более мощную нагрузку. Если поменять номиналы резисторов или конденсаторов — изменится частота коммутации.Изменением частоты можно добиться очень интересных эффектов, от писка в динамике до многосекундной паузы ..
Photorele.
А это схема простого фотоейлера. Это устройство может успешно применяться где угодно: для автоматической подсветки лотка DVD, для включения света или для сигнализации о проникновении в темный шкаф. Возможны два варианта схемы. В одном варианте схема активируется светом, а в другом — его отсутствием.
Это работает так: Когда свет светодиода падает на фотодиод, транзистор открывается и светодиод-2 начинает светиться. Триггерный резистор регулируется чувствительностью устройства. В качестве фотодиума можно применить фотодиод от старой шариковой мышки. LED — любой инфракрасный светодиод. Использование инфракрасного фотодиода и светодиода позволит избежать помех от видимого света. В качестве LED-2 подойдет любой светодиод или цепочка из нескольких светодиодов. Можно применить лампу накаливания.А если вместо светодиода поставить электромагнитное реле, то можно управлять мощными лампами накаливания или какими-то механизмами.
На рисунках представлены обе схемы, база (расположение ножек) транзистора и светодиода, а также схема сборки.
При отсутствии фотодиода можно взять старый транзистор MP39 или MP42 и разрезать корпус перед коллектором, как это:
Вместо фотодиода на схеме необходимо будет включить pN Transition транзистор.Что именно будет работать лучше — предстоит определить экспериментальным путем.
Усилитель мощности на микросхеме TDA1558Q.
Этот усилитель имеет выходную мощность 2 х 22 Вт и его довольно легко повторить начинающим радиолюбителям. Такую схему вы примените и для самодельных колонок, или для самодельного музыкального центра, который можно сделать из старого MP3-плеера.
Для его сборки потребуется пять деталей:
1. Микросхема — TDA1558Q
2. Конденсатор 0.22 мкФ
3. Конденсатор 0,33 мкФ — 2 штуки
4. Конденсатор электролитический 6800 мкФ на 16 вольт
Микросхема имеет довольно большую выходную мощность и радиатор потребуется для ее охлаждения. Можно применить радиатор от процессора.
Вся сборка может быть установлена без применения печатной платы. Сначала с микросхемы нужно снять выводы 4, 9 и 15. Они не используются. Подсчет выводов идет слева направо, если вы держите его вместе со своими выводами и помечаете.Затем аккуратно расправляйте выводы. Далее снимаем выводы 5, 13 и 14 вверх, все эти выводы подключаем к плюсу питания. Следующий шаг Загните выводы 3, 7 и 11 вниз — это минус питания, или «земля». После этих манипуляций прикрутите микросхему к радиатору с помощью теплопроводной пасты. На чертежах видна установка с разных сторон, но я все же объясню. Выводы 1 и 2 спаяны между собой — это вход правого канала, надо испарить 0.Конденсатор 33 мкФ. Аналогично нужно пройти с выводами 16 и 17. Общий провод на ввод — минус питание или «земля».
Мультивибраторы — еще одна разновидность генераторов. Генератор представляет собой электронную схему, способную поддерживать сигнал переменного тока на выходе. Он может генерировать прямоугольные, линейные или импульсные сигналы. Для колебаний генератор должен удовлетворять двум условиям Баркгаузена:
Т Коэффициент увеличения контура должен быть немного больше единиц.
Фазовый сдвиг цикла должен составлять 0 или 360 градусов.
Для выполнения обоих условий генератор должен иметь форму усилителя, и часть его выхода должна регенерироваться на входе. Если коэффициент усиления усилителя меньше единицы, схема не будет колебаться, а если больше единицы, схема будет перегружена и будет давать искаженную форму волны. Простой генератор может генерировать синусоидальную волну, но не может генерировать прямоугольную волну. Прямоугольную волну можно сформировать с помощью мультивибратора.
Мультивибратор — это форма генератора с двумя ступенями, благодаря которым мы можем выйти из любого из состояний. По сути, это две схемы усилителя, состоящие из регенеративной обратной связи. В этом случае ни один из транзисторов не выполняется одновременно. При этом проводит только один транзистор, а другой находится в выключенном состоянии. Некоторые схемы имеют определенные состояния; Состояние С. быстрым переходом Его называют коммутационными процессами, при которых происходит быстрое изменение силы тока и напряжения.Этот переключатель называется триггером. Следовательно, мы можем запустить цепочку внутри или снаружи.
Схемы имеют два состояния.
Один из них — это стабильное состояние, в котором цепочка остается навсегда без запуска.
Другое состояние нестабильно: в этом состоянии схема остается в течение ограниченного периода времени без какого-либо внешнего запуска и переключается в другое состояние. Следовательно, использование мультиплексоров осуществляется в двух состояниях цепочки, таких как таймеры и триггеры.
Мультивибратор нестабильный на транзисторе
Это свободно работающий генератор, который постоянно переключается между двумя нестабильными состояниями.При отсутствии внешнего сигнала транзисторы поочередно переключаются из состояния останова в состояние насыщения с частотой, определяемой постоянным временем RC цепей связи. Если эти постоянные времени равны (R и C равны), будет генерироваться прямоугольная волна с частотой 1 / 1,4 Rc. Поэтому нестабильный мультивибратор называют генератором импульсов или генератором прямоугольных импульсов. Чем больше значение базовой нагрузки R2 и R3 по отношению к нагрузке коллектора R1 и R4, тем больше коэффициент усиления по току и резче будет фронт сигнала.
Основной принцип работы нестабильного мультивибратора — небольшое изменение электрических свойств или характеристик транзистора. Эта разница приводит к тому, что один транзистор включается быстрее другого при первой подаче питания, что вызывает колебания.
Описание схемы
нестабильный мультивибратор состоит из двух кросс-линейных соединений RC-усилителей.
Схема имеет два нестабильных состояния
Когда V1 = low и v2 = high, то Q1 вкл и Q2 выключен
Когда V1 = High и V2 = Low, Q1 Off.и Q2 вкл.
В этом случае R1 = R4, R2 = R3, R1 должно быть больше R2
C1 = C2.
При первом включении цепи ни один из транзисторов не включается.
Базовое напряжение обоих транзисторов начинает расти. Любой из транзисторов включается первым из-за разницы в легировании и электрических характеристиках транзистора.
Рис.1: Принципиальная схема транзисторного нестабильного мультивибратора
Мы не можем сказать, какой транзистор используется первым, поэтому мы предполагаем, что Q1 выполняется первым, а Q2 выключен (C2 полностью заряжен).
Q1 проводится, а Q2 отключен, следовательно, VC1 = 0 В, как весь ток на Землю из-за короткого замыкания Q1, и VC2 = VCC, так как все напряжение на VC2 падает из-за разрыва цепи TR2 (равно напряжению питания).
из-за высокого напряжения VC2 КОНДЕР C2 начинает заряжаться через Q1 через R4, а C1 начинает заряжаться через R2 через Q1. Время, необходимое для зарядки C1 (T1 = R2C1), больше, чем время, необходимое для зарядки C2 (T2 = R4C2).
Поскольку правая пластина C1 подключена к базе Q2 и заряжается, это означает, что эта пластина имеет высокий потенциал, и когда он превышает напряжение 0.65 В, он включает Q2.
Поскольку C2 полностью заряжен, его левая пластина имеет напряжение -VCC или -5V и подключена к базе Q1. Следовательно, отключает Q2
TR Теперь TR1 выключен, а Q2 тратит, следовательно, VC1 = 5 В и VC2 = 0 В. Левая пластина C1 ранее находилась под напряжением -0,65 В, которое начинает повышаться до 5 В и подключается к коллектору Q1. C1 сначала разряжается от 0 до 0,65 В, а затем начинает заряжаться через R1 через Q2. Во время зарядки правая пластина C1 имеет низкий потенциал, который отключает Q2.
Правая пластина С2 подключается к коллектору Q2 и предварительному включению + 5В. Таким образом, C2 сначала разряжается с 5 В до 0 В, а затем начинает заряжаться через сопротивление R3. Левая пластина C2 во время зарядки находится под высоким потенциалом, который включает Q1 при достижении напряжения 0,65 В.
Рис. 2: Принципиальная схема транзисторного нестабильного мультивибратора
Сейчас Q1 тратит, а Q2 выключен. Вышеупомянутая последовательность повторяется, и мы получаем сигнал на обоих коллекторах транзистора, который не совпадает по фазе друг с другом.Чтобы получить идеальную прямоугольную волну любым коллектором транзистора, примем за сопротивление резервуара транзистора сопротивление базы, то есть (R1 = R4), (R2 = R3), а также такое же конденсатора, что и делает нашу схему симметричной. Следовательно, рабочий цикл для низкого и высокого значения Выходного сигнала такой же, как при генерации прямоугольной волны.
Константа Постоянная времени формы сигнала зависит от сопротивления базы и резервуара транзистора. Мы можем вычислить его временной период по формуле: постоянная времени = 0.693rc
Принцип работы мультивибратора на видео с пояснением
В этом видеоуроке канала ТВ паяльник покажет, как между собой соединяются элементы электрической схемы, и познакомится с процессами, происходящими в ней. Первая схема, на основе которой будет рассмотрен принцип работы, — это схема мультивибратора на транзисторах. Схема может находиться в одном из двух состояний и периодически переходить из одного в другое.
Анализ 2-х состояний мультивибратора.
Все, что мы сейчас видим, — это два попеременно мигающих светодиода. Почему это происходит? Рассмотрим первое состояние .
Первый транзистор VT1 закрыт, а второй транзистор полностью открыт и не препятствует протеканию тока коллектора. Транзистор в этот момент находится в режиме насыщения, что снижает падение напряжения на нем. И поэтому правый светодиод полон энергии. Конденсатор С1 в первый раз разряжен, и ток на базе транзистора VT2 беспрепятственно открывался полностью.Но через мгновение конденсатор начинает быстро заряжать основной ток второго транзистора через резистор R1. После того, как он полностью зарядится (а что известно, полностью заряженный конденсатор не пропускает ток), то транзистор VT2 закрывается и светодиод гаснет.
Напряжение на конденсаторе C1 равно произведению тока базы на резистор R2. Мы возвращаемся в прошлое. Пока транзистор VT2 был открыт и правый светодиод горел, конденсатор С2, заряженный ранее в предыдущем состоянии, начинает медленно разряжаться через открытый транзистор VT2 и резистор R3.Пока он не разрядился, напряжение базы VT1 будет отрицательным, что полностью запирает транзистор. Первый светодиод не горит. Получается, что к моменту затухания второго светодиода конденсатор С2 успевает разрядиться и оказывается готовым пропустить ток в базу первого транзистора VT1. К тому времени, когда перестанет гореть второй светодиод, загорится первый светодиод.
НО во втором состоянии Бывает все так же, но наоборот транзистор VT1 открыт, VT2 закрыт.Переход в другое состояние происходит при разряде конденсатора С2, напряжение на нем снижается. Полностью опустившись, он начинает заряжаться в обратном направлении. Когда напряжение на переходной базе транзистора VT1 достигнет напряжения, достаточного для его открытия, около 0,7 В, этот транзистор начнет открываться и первый светодиод включится.
Обратимся к схеме еще раз.
Через резисторы R1 и R4 идет заряд конденсаторов, а через R3 и R2 — разряд.Резисторы R1 и R4 ограничивают ток первого и второго светодиода. От их сопротивления зависит не только яркость свечения светодиодов. Они также определяют время зарядки конденсаторов. Сопротивление R1 и R4 выбрано намного меньше, чем R2 и R3, чтобы заряд конденсаторов происходил быстрее, чем их разряд. Мультивибратор используется для создания прямоугольных импульсов, которые снимаются с коллектора транзистора. В этом случае нагрузка подключается параллельно одному из коллекторных резисторов R1 или R4.
На графике показаны прямоугольные импульсы, генерируемые этой схемой. Одна из областей называется фронтом импульса. Фронт имеет наклон, и чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем больше будет.
Если в мультивибраторе используются одинаковые транзисторы, конденсаторы одного контейнера, а резисторы имеют симметричное сопротивление, то такой мультивибратор называется симметричным. У него одинаковая длительность импульса и паузы. А если есть отличия в параметрах, мультивибратор будет несимметричным.Когда мы подключаем мультивибратор к источнику питания, в первый момент времени оба конденсатора разряжены, что означает, что ток обоих конденсаторов получит ток и появится неопознанный режим работы, при котором должен быть только один из транзисторов. быть открытыми. Поскольку эти элементы схемы имеют некоторые погрешности номинала и параметров, первым откроется один из транзисторов и запустится мультивибратор.
Если вы хотите смоделировать эту схему в программе Multisim, то необходимо установить номиналы резисторов R2 и R3 так, чтобы их сопротивление отличалось хотя бы на десятую часть Ом.То же самое проделайте с емкостной емкостью, иначе мультивибратор может не запуститься. При практической реализации данной схемы рекомендую осуществлять блок питания от 3 до 10 вольт, а параметры самих элементов сейчас вы узнаете. При условии использования транзистора CT315. Резисторы R1 и R4 не влияют на частоту импульсов. В нашем случае они ограничивают ток светодиода. Сопротивления резисторов R1 и R4 можно принять от 300 Ом до 1. Сопротивления резисторов R2 и R3 от 15 кОм до 200 кОм.Емкость от 10 до 100 мкФ. Представим таблицу со значениями сопротивлений и емкостей, в которой дана примерная ожидаемая частота импульсов. То есть для получения импульса длительностью 7 секунд, то есть длительностью свечения одного светодиода, равной 7 секундам, нужно использовать резисторы R2 и R3 сопротивлением 100 кОм и конденсатор емкостью 100 мкФ.
Выход.
Текущими элементами этой цепи являются резисторы R2, R3 и конденсаторы C1 и C2.Чем меньше их номинал, тем чаще будут переключаться транзисторы, и тем чаще будут светиться светодиоды.
Мультивибратор может быть реализован не только на транзисторах, но и на базе микросхемы. Оставляйте свои комментарии, не забудьте подписаться на «ТВ паяльник» на YouTube, чтобы не пропустить новое интересное видео.
Еще интересное про радиопередатчик.
Схема Дарлингтонана полевых транзисторах. Составной транзистор (схема Дарлингтона).Примеры применения составного транзистора
Если подключить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, а его коэффициент β будет равна работе коэффициентов β компонентов транзисторов.
Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтон .
Этот прием полезен для схем с защелкой (например, для стабилизаторов напряжения или выходных конденсаторов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большое входное сопротивление.
В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером вдвое больше, чем обычно, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора T 1 должен превышать потенциал транзистора эмиттер Тл 2. По величине падения напряжения на диоде). Кроме того, транзисторы соединены таким образом как один транзистор с достаточно малой скоростью, так как транзистор Т 1, не может быстро выключить транзистор Т 2.. Принимая во внимание это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора T 2. Включает резистор (рис. 2.61).
Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.
Резистор Р. Предотвращает смещение транзистора Тл 2. в зоне проводимости из-за утечки тока транзисторов Тл 1, и Тл 2. . Сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в нано-парфюмерах для небольших транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и при этом Время, чтобы ток протек, мал по сравнению с ним Ток базового транзистора Т 2.. Обычно сопротивление Р. Это несколько сотен Ом у мощного транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом у маленького транзистора Дарлингтона.
Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой типовой схемы является мощный N-P-N — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.
Подключение транзисторов по схеме Шикла ( Sziklai.). Подключение транзисторов по схеме Шиклая представляет собой схему, аналогичную той, что мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента β . Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62).
Рис. 2.62. . Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).
Схема ведет себя как транзистор n-P-N -типа с большим коэффициентом β .В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т 2. Рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63.
Фиг.2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются только выходные транзисторы N-P-N -типа.
Как и прежде, резистор является коллекторным резистором транзистора 1. . Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами T 2. и T. 3, ведет себя как один транзистор N-P-N -типа, с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы T 4. и T 5. , подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор p-N-P -типа с большим коэффициентом усиления.Как и прежде, резисторы R 3. и R 4. имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В представленном каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы Т 4. и Т 5. будут подключены по схеме Дарлингтона.
Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и им подобные — не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, в которых очень важно значение коэффициента H 21E., полученный в технологическом процессе изготовления элемента. Примером такого элемента является транзистор типа 2N5962, для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току равный 450 при изменении тока коллектора в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; Этот транзистор относится к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U CE от 30 до 60 В (если напряжение коллектора должно быть больше, то значение должно быть уменьшено β ).Промышленность производит согласованные пары транзисторов со сверхвысоким значением коэффициента β. . Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому вопросу посвящен раздел. 2.18. . Примерами таких типовых схем являются схемы типа LM394 и MAT-01; Это пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U BE согласовано с долями Милливольт (в лучших схемах предусмотрено согласование до 50 мкВ), а коэффициент h 21E. — до 1%. Схема MAT-03 представляет собой согласованную пару транзисторов p-N-P .
Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента β Можно комбинировать по схеме Дарлингтона. В этом случае ток сдвига базы можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.
Взаимосвязь поездов
Когда напряжение смещения задано, например, в репитере эмиттера, делители в базовых цепях выбираются так, чтобы делитель базы данных действовал как жесткий источник напряжения, т.е.е. так что сопротивление параллельных приемным резисторам было значительно меньше входного сопротивления схемы со стороны Базы. В связи с этим входное сопротивление всей схемы определяется делителем напряжения — для сигнала, поступающего на его вход, входное сопротивление оказывается намного меньше, чем это действительно необходимо. На рис. 2.64 показывает соответствующий пример.
Рис. 2.64.
Общий входной импеданс схемы составляет примерно 9 кОм, а сопротивление делителя напряжения для входного сигнала составляет 10 Ом.Желательно, чтобы входное сопротивление всегда было большим, и в любом случае неразумно нагружать источник входного сигнала делителем, который в конечном итоге нужен только для обеспечения смещения транзистора. Сложность выхода позволяет метод следящей связи (рис. 2.65).
Рис. 2.65. Увеличить входной импеданс эмиттера-повторителя на частотах сигнала за счет включения в схему связи образца делителя, обеспечивающего смещение базы данных.
Транзистор смещения обеспечивают резисторы R 1, R 2, R 3 . Конденсатор С 2 подобран так, чтобы его полного сопротивления на сигнальных частотах было недостаточно по сравнению с сопротивлением резисторов смещения. Как всегда, смещение будет стабильным, если сопротивление его источника по dC, заданное в базе данных (в данном случае 9,7 кОм), значительно меньше сопротивления для постоянного тока от базы (в данном случае ~ 100 кОм). Но здесь входное сопротивление для частот сигнала не равно сопротивлению постоянного тока.
Рассмотрим путь прохождения: входной сигнал U Vh генерирует сигнал на эмиттере U E. ~ = u Vh , поэтому приращение тока, протекающего через резистор смещения R 3. , будет I. = ( u Vh — u E. ) / R 3. ~ = 0, т.е. Z. Vh =. u Vh / i Vh ) ~ =
Получили, что входное (шунтирующее) сопротивление схемы смещения очень велико для частот сигнала .
Другой подход к анализу схемы основан на том, что падение напряжения на резисторе R 3. Для всех частот сигнал одинаково (так как напряжение между его выводами меняется одинаково), т.е. он является источником тока. Но сопротивление источника тока бесконечно. На самом деле фактическое значение сопротивления не бесконечно, так как коэффициент реабилитации немного меньше 1. Последнее вызвано тем, что падение напряжения между базой и эмиттером зависит от тока коллектора, который изменяется при изменении уровня сигнала. изменения.Тот же результат может быть получен, если мы рассмотрим делитель, образованный выходным сопротивлением эмиттера [ r E. = 25/ I K. (MA) OM] и резистором эмиттера. Если коэффициент усиления повторителя напряжения обозначить А ( А ~ = 1), то значение активного сопротивления R 3. На частотах сигнала равно R 3. / (1 — НО ). На практике значение активного сопротивления R 3. Оно более чем в 100 раз превышает его номинальное значение, и входное сопротивление транзистора от базы преобладает над входным сопротивлением.В инвертирующем усилителе с общим эмиттером может быть выполнено аналогичное отслеживающее соединение, поскольку сигнал на эмиттере повторяет сигнал на базе. Обратите внимание, что схема делителя напряжения смещения питается переменным током (на частотах сигнала) с выходом эмиттера низкого уровня, поэтому входной сигнал не должен этого делать.
Из-за нагрузки коллектора. Принцип трекинговой связи может быть использован для увеличения активного (эффективного) сопротивления резистора нагрузки коллектора, если каскад загружен на повторитель.Это значительно увеличит коэффициент усиления каскада напряжений [Напомним, что K U. = — gmrk , но g M. = 1 / ( R 3. + r E. )] ·
На рис. 2.66 показан пример двухтактного выходного каскада с последующим соединением, построенного аналогично рассмотренной выше схеме двухтактного повторителя.
Рис. 2.66. Следующее подключение в коллекторе нагрузки усилителя мощности, которое представляет собой каскад нагрузки.
Поскольку на выходе повторяется сигнал на основе транзистора Т 2. , конденсатор ОТ Создает дополнительное соединение с коллекторной нагрузкой транзистора Т 1 и поддерживает постоянное падение напряжения на резисторе R 2. При наличии сигнала (импеданс конденсатора ОТ должен быть мал по сравнению с R 1, и R 2. во всей полосе частот). Благодаря этому резистору R 2. Становится похожим на источник тока, возрастающий коэффициент транзистора увеличивается Тл 1, по напряжению и достаточному напряжению на основе транзистора Тл 2. Даже при пиковых значениях сигнала. Когда сигнал становится близким к силовому напряжению U QK Потенциал в точке соединения резисторов R 1, и R 2. становится больше U QK , благодаря заряду, накопленному конденсатору ОТ .В этом случае R 1 = R 2. (хороший вариант подбора резисторов), потенциал в точке их подключения превысит U QK в 1,5 раза в тот момент, когда выход будет равен U QK . Эта схема приобрела большую популярность при разработке низкочастотных бытовых усилителей, хотя простой источник тока имеет преимущества перед схемой с последующей связью, поскольку устраняет необходимость в использовании нежелательного элемента — электролитического конденсатора — и лучшие характеристики обеспечиваются на низких частотах.
Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более биполярных транзисторов для увеличения коэффициента усиления по току. Такой транзистор используется в схемах, работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных конденсаторах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
Обычный транзистор
Составной транзистор имеет три выхода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора.Коэффициент усиления типичного составного транзистора (иногда ошибочно называемого «супербет») в мощных транзисторах ≈ 1000, а в маломощных транзисторах ≈ 50000. Это означает, что для открытия составного транзистора достаточно небольшого тока базы.
В отличие от биполярных, полевые транзисторы в составном включении не используются. Комбинировать полевые транзисторы нет необходимости, так как они уже имеют крайне малый входной ток. Однако есть схемы (например, биполярный транзистор с изолированным затвором), где полевые и биполярные транзисторы используются совместно.В известном смысле такие схемы также можно рассматривать как составные транзисторы. Также для композитного транзистора можно добиться увеличения значения усиления за счет уменьшения толщины базы, но это представляет определенные технологические трудности.
Примером superBet (супер-β) транзисторов могут служить серии КТ3102, КТ3107. Однако их можно комбинировать и по схеме Дарлингтона. В этом случае базовый ток смещения можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем являются операционные усилители типа LM111 и LM316).
Фотография типового усилителя на композитных транзисторах
Схема Дарлингтона
Один из видов такого транзистора изобрел инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).
Концепция составного транзистора
Составной транзистор представляет собой каскадное соединение нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузка в эмиттере предыдущего каскада является базой-эмиттером транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединены коллекторами, а эмиттер входного транзистора подключен к выходной базе.Кроме того, резистивная нагрузка первого транзистора может использоваться как часть схемы ускорения закрытия. Такое соединение обычно рассматривается как один транзистор, коэффициент усиления которого при переходе транзисторов в активный режим приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:
β c = β 1 ∙ β 2
Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β , намного больше, чем его компоненты.Приращение костюма d. л. Б. = Д. л. В1. Получаем:
г. л. e1 = (1 + β 1) ∙ D л. Б. = Д. л. B2.
г. л. до = D. л. К1. + Д. л. К2. = β 1 ∙ D л. Б. + β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ D л. Б. )
Обмен г. l K. на dL B. , находим результирующий коэффициент передачи дифференциала:
β σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2
Так как всегда β > 1 , можно было считать:
β Σ = β 1 ∙ β 1
Следует подчеркнуть, что коэффициенты β 1 и β 1 может отличаться даже в случае однотипных транзисторов, так как ток эмиттера I E2. в 1 + β 2 в раз больше тока эмиттера I E1 (это следует из очевидного равенства I B2 = I E1 ).
Схема Шиклая
Пара Дарлингтона аналогична соединению транзисторов по схеме Шиклая, названной так в честь своего изобретателя Джорджа Шиклая, также иногда называемого комплементарным транзистором Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема ЧИКЛАИ содержит транзисторы разной полярности (p — n — p и n — p — n).Пара Шиклай ведет себя аналогично — П — Н — транзистору с большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения — это, по крайней мере, падение напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема используется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.
Каскад Шиклай, аналог транзистора с переходом n — P — n
Схема Каско
Составной транзистор, выполненный по так называемой каскадной схеме, отличается тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой.Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неразряженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно снизить влияние Миллера (увеличение в эквивалентном контейнере инвертирующего усилительного элемента за счет обратной связи с выхода On вход этого элемента при его выключении).
Преимущества и недостатки составных транзисторов
Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы получили широкое распространение во входных каскадах операционных усилителей.В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше одинаковых параметров для каждого из транзисторов VT1 и VT2.
Преимущества:
а) Высокий коэффициент усиления.
б) Darlington CHEMA изготавливается в виде интегральных схем и при том же токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов.Эти схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.
Недостатки:
а) Низкая скорость, особенно переход из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются в основном в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже одиночного транзистора.
б) Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти вдвое больше, чем в обычном транзисторе, и составляет около 1.2 — кремниевые транзисторы 1,4 В (не менее двойного падения напряжения на p-N переходе).
in) Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В в обычных транзисторах) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (оно не может быть меньше падение напряжения на переходе PN плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).
Использование нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора.Размер резистора подбирается с таким расчетом, чтобы коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшая общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, использование резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счет замыкания транзистора VT2 замыканием.Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько Ом в неподключенном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный транзистор N-P-N — Darlington Type CT825, его коэффициент усиления по току 10000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.
Дарлингтон), часто представляют собой составные элементы любительских построек. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десять раз. Однако не всегда удается добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, влияющему на каскад.Усилители потока, состоящие из двух биполярных транзисторов (рис. 1.23), часто выходят из строя под воздействием импульсного напряжения, даже если оно не превышает значения электрических параметров, указанных в справочнике.
С этим неприятным эффектом можно бороться разными способами. Один из них — самый простой — это наличие транзистора с большим (в несколько раз) запасом ресурса на коллектор-эмиттер напряжения. О высокой цене Такие «высоковольтные» транзисторы приводят к удорожанию конструкции.Можно, конечно, приобрести специальный композитный кремний в одном корпусе, например: KT712, CT829, KT834, KT848, KT852, KT853, KT894, KT897, KT898, KT973 и др. В этот список входят мощные и средние по мощности, устройства разработаны практически для всего спектра радиотехнических устройств. А можно использовать классический с двумя параллельно включенными полевыми транзисторами типа KP501B — или использовать устройства KP501A … B, KP540 и другие с аналогичными электрическими характеристиками (рис. 1.24). При этом выход затвора подключен вместо базы VT1, а выход истока — вместо эмиттера VT2, выход потока — вместо объединенных коллекторов VT1, VT2.
Рис. 1.24. Замена полевых транзисторов составного транзистора
После такой несложной доработки, т.е. замены узлов Б. электрические схемы универсального использования, ток на транзисторах VT1, VT2 не выходит из строя даже при 10х и более перегрузках по напряжению. Причем ограничительный резистор в цепи затвора VT1 тоже увеличен в несколько раз. Это приводит к тому, что они имеют более высокую входную мощность и, как следствие, выдерживают перегрузки с импульсным характером управления этим электронным узлом.
Полученный коэффициент усиления токового каскада составляет не менее 50. Увеличивается прямо пропорционально увеличению напряжения питания узла.
ВТ1, ВТ2. При отсутствии дискретных транзисторов типа КП501А … в можно использовать без потери качества устройства, используйте микросхему 1014ct1B. В отличие, например, от 1014ct1A и 1014ct1B, он может выдерживать более высокие перегрузки по приложенному импульсному напряжению — до 200 В постоянного напряжения. COFCOLOGE Включение транзисторов микросхемы 1014ct1a… 1014K1V показан на рис. 1.25.
Как и в предыдущем варианте (рис. 1.24), включать параллельно.
Codolve полевые транзисторы в микросхеме 1014ct1a … в
Автор опробовал десятки электронных узлов, включенных программно. Такие узлы используются в любительских структурах в качестве ключей тока точно так же, как программное обеспечение для композитных транзисторов. К перечисленным выше особенностям полевых транзисторов можно добавить их энергоэффективность, так как в закрытом состоянии из-за высокого входа они практически не потребляют ток.Что касается стоимости таких транзисторов, то сегодня она почти равна стоимости транзисторов средиземноморского типа (и аналогичных им), которые используются в качестве усилителя тока для управления нагрузочными устройствами.
Если взять, например, транзистор MJE3055T. Он имеет максимальный ток 10а, а коэффициент усиления соответственно всего около 50, так что он открывается полностью, ему нужно прокачать около двухсот перм на базе. Обычный вывод МК не так сильно потянет, а если между транзистором встанет с вызовом (какой-то BC337), который может эти 200мА перетащить, то запросто.Но это так, что я знал. Вдруг придется взяться за девичью ловушку — это пригодится.
На практике готовые транзисторные сборки . Внешне транзистор от обычного ничем не отличается. Такое же тело, те же три ноги. Вот только мощность в нем мучительно дофига, а управляющий ток микроскопический 🙂 В ценах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или композитный транзистор.
Например, пункт BDW93C. (NPN) и BDW94S. (PNP) Вот их внутренняя структура из таблицы.
Кроме того, существует сборки Darlington . Когда в один ящик упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь, когда нужно управлять каким-нибудь мощным светодиодным столом или шаговым двигателем (). Отличный пример такой сборки — очень популярный и легкодоступный ULN2003. может тянуть вверх 500 мА для каждой из семи его сборок. Выходы можно включить параллельно Для увеличения лимита.Итого один ULN можно перетащить через себя 3.5a, если выложить все его входы и выходы. Что меня радует — ставить напротив входа, очень удобно заводить плату за это. Straight
В даташите указано внутреннее устройство этой микросхемы. Как видите, здесь тоже есть защитные диоды. Несмотря на то, что операционные усилители нарисованы, здесь вывод с открытым коллектором. То есть он умеет приближаться только к Земле. Что становится ясно из того же даташета, если посмотреть на структуру одного клапана.
При проектировании радиоэлектронных схем часто возникают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с лучшими параметрами, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться большее усиление тока в токе H 21, в другом — большее значение входного сопротивления H 11, а в третьем — меньшее значение выходной проводимости H 22. Для решения перечисленных Проблемы, вариант использования идеального электронного компонента, о котором мы поговорим ниже.
Устройство составного транзистора и обозначение на схемах |
Следующая схема эквивалентна одиночному полупроводнику N-P-N. В этой схеме ток эмиттера VT1 — это ток базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.
Это два отдельных биполярных транзистора, выполненные на одном кристалле и в одном корпусе.Также имеется нагрузочный резистор в эмиттерной цепи первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора — база, коллектор и эмиттер.
Как видно из рисунка выше, стандартный составной транзистор представляет собой комбинацию нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеянной мощности в составе транзистора Дарлингтона их может быть больше двух.
Главный плюс составного транзистора — значительно больший коэффициент усиления по току H 21, который можно приблизительно рассчитать по формуле как произведение параметров H 21, включенных в схему транзистора.
ч 21 = H 21VT1 × h31VT2 (1)
Значит, если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60, то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих значений — 7200.
Но учтите, что параметр h31 сильно зависит от тока коллектора. В случае, когда базовый ток транзистора VT2 достаточно мал, коллектора VT1 может не хватить для обеспечения желаемого значения коэффициента усиления H 21.Тогда увеличения h31 и соответственно уменьшения тока составного транзистора можно добиться током коллектора RT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 есть дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.
Рассчитаем элементы по схеме Дарлингтона, собранные, например, на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его базовый ток определяется из выражения:
i KVT1 = I BVT2 = I KVT2 / H 21VT2 = 1 × 10-3 А / 200 = 5 × 10-6 А
При таком небольшом токе в 5 мкА коэффициент H 21 резко уменьшается и суммарный коэффициент может быть на порядок меньше расчетного.Увеличив ток резервуара первого транзистора с помощью дополнительного резистора, можно значительно выиграть в цене. общий параметр H 21. Поскольку напряжение базы данных является постоянным (для типичного кремния с тремя выходами полупроводника U BE = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по формуле:
R = U BEVT2 / I EVT1 — I BVT2 = 0,7 Вольта / 0,1 Ма — 0,005МА = 7к
При этом можно рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме строятся многие супербетские транзисторы.
Добавляя нацеливание, что эта схема Дарлингтона имеет такой существенный недостаток, как повышенное напряжение U CE. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно увеличивается до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открытия VT1, а для этого необходимо подать на него напряжение 0,7 В. база (если при изготовлении полупроводника используется кремний).
В результате для исключения указанного недостатка в классическую схему были внесены незначительные изменения и получен комплементарный транзистор Дарлингтона.Такой составной транзистор состоит из биполярных устройств, но уже разной проводимости: П-Н-П и Н-П-Н.
Российские, а многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклая, хотя эту схему назвали парадоксальной парой.
Типичный минус составных транзисторов, ограничивающий их применение, — низкая скорость, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Они отлично работают в каскадах мощных УНГ выходного дня, в устройствах управления и автоматики двигателя, в схемах зажигания автомобилей.
О принципиальных схемах Составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, используется условно графическое изображение составного транзистора в схеме.
Одним из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре усилителя тока в одном корпусе. Кроме того, микросайт L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.
Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклая.
Кроме того, уважение радиолюбителей получили специализированные микропилы по схеме Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути представляет собой матрицу из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки прекрасно декорируются. Radio Affective Schemes И сделать их более функциональными.
Микросхема представляет собой семиканальный переключатель мощных нагрузок на композитных транзисторах Дарлингтона с открытым коллектором. Выключатели содержат защитные диоды, что позволяет переключать индуктивные нагрузки, например обмотку реле.Коммутатор ULN2004 необходим при отображении мощных нагрузок с помощью логических микросхем CMOS.
Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (приложенного к переходу VT1 Bt) регулируется транзистором VT1, напряжение коллектора которого контролируется индикатором заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда Светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.
Сигнал, требующий усиления через предварительный UHC, подается на предварительный дифференциальный усилительный каскад, построенный на соединении VT1 и VT2.Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде снижает шумовые эффекты и обеспечивает отрицательную работу. Обратная связь. Напряжение ОС поступает в базу данных транзисторов VT2 с выходного усилителя мощности. ОС по постоянному току реализована через резистор R6.
В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем размыкается стабилизация и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через короткий промежуток времени реле выключается, и начинается новый рабочий цикл генератора.
Принцип работы симметричного мультивибратора. Подборка простых и эффективных схем
Мультивибраторы с ожиданием После прихода короткого запускающего импульса генерируется один выходной импульс. Они относятся к классу моностабильных устройств и имеют одно долговременное стабильное и одно квазиустойчивое состояние равновесия. Схема простейшего ждущего мультивибратора на биполярных транзисторах, имеющего одно резистивное и одно емкостное соединение коллектор-база, представлена на рис.8. Благодаря соединительной базе VT 2 с напряжением питания + E через R b2 в цепи базы протекает ток разблокировки, достаточный для насыщения этого транзистора. В этом случае выходное напряжение, снимаемое с коллектора VT 2, близко к нулю. Транзистор VT 1 запирается отрицательным напряжением, полученным делением напряжения источника смещения — E см. Делитель R b1 R от. Таким образом, после включения блоков питания определяется состояние цепи.В этом состоянии конденсатор ОТ 1 заряжен до напряжения источника + E (плюс слева, минус на правой крышке).
Рисунок: 8. Мультивибратор ожидания на транзисторах
Мультивибратор ожидания может находиться в этом состоянии сколь угодно долго — до прихода триггерного импульса. Положительный пусковой импульс (рис. 9) включает транзистор VT 1, что приводит к увеличению коллекторного тока и уменьшению коллекторного потенциала этого транзистора.Отрицательное усиление потенциала на конденсаторе ОТ 1 передается на базу VT 2, выводит этот транзистор из состояния насыщения и заставляет его перейти в активный режим. Коллекторный ток транзистора уменьшается, коллекторное напряжение получает положительное приращение, которое от коллектора VT 2 через резистор R c передается на базу VT 1, вызывая его дальнейшую разблокировку. Для уменьшения времени разблокировки VT 1 параллельный R c включите ускоряющий конденсатор ОТ ускорения.Процесс переключения транзисторов происходит лавинообразно и завершается переходом мультивибратора во второе квазиустойчивое состояние равновесия. В этом состоянии конденсатор разряжен ОТ 1 через резистор R b2 и насыщенный транзистор VT 1 на блок питания + E. Положительно заряженная пластина ОТ 1 через насыщенный транзистор VT 1 подключена к общему проводу. провод, а отрицательно заряженный к базе VT 2.За счет этого транзистор VT 2 удерживается заблокированным. После разряда ОТ 1 базы потенциал VT 2 становится неотрицательным. Это приводит к лавинообразному переключению транзисторов ( VT 2 разблокирован, а VT 1 заблокирован). Формирование выходного импульса заканчивается. Таким образом, длительность выходного импульса определяется процессом разряда конденсатора ОТ 1
.
Амплитуда выходного импульса
.
По окончании формирования выходного импульса начинается этап восстановления, во время которого конденсатор заряжается ОТ 1 от истока + E через резистор R k1 и эмиттерный переход насыщенного транзистора VT 2.Время восстановления
.
Минимальный период повторения, с которым могут следовать триггерные импульсы, составляет
.
Рисунок: 9. Временные диаграммы напряжений в цепи ожидающего мультивибратора
Операционные усилители
Операционные усилители (OA) относится к высококачественным усилителям постоянного тока (DCA), предназначенным для выполнения различных операций по аналоговым сигналам при работе в цепи отрицательной обратной связи.
Усилители постоянного токапозволяют усиливать медленно меняющиеся сигналы, так как имеют нулевую нижнюю частоту среза полосы усиления (f n = 0).Соответственно, в таких усилителях нет реактивных компонентов (конденсаторов, трансформаторов), которые не пропускают постоянную составляющую сигнала.
На рис. 10, и показан символ OU. Показанный усилитель имеет одну выходную клемму (показано справа) и две входных клеммы (показано слева). Знак Δ или> характеризует усиление. Вход, напряжение на котором не совпадает по фазе на 180 0 с выходным напряжением, называется , инвертирующим , и обозначается знаком инверсии ○, а вход, напряжение на котором находится в фазе с выходом, равен неинвертирующий … Операционный усилитель усиливает дифференциальное напряжение между входами. Операционный усилитель также содержит выводы для подачи напряжения питания и может содержать выводы частотной коррекции (FC), балансировочные выводы (NC). Для облегчения понимания назначения выводов и увеличения информативности в символе допускается введение одного или двух дополнительных полей по обе стороны от основного поля, в которых указываются метки, характеризующие выходные функции (рис. 10, б).Операционные усилители теперь доступны в виде интегральных схем. Это позволяет рассматривать их как отдельные компоненты с определенными параметрами.
Параметры и характеристики операционного усилителя можно условно разделить на характеристики входа, выхода и передачи.
Входные параметры.
Рисунок: 10. Условное обозначение операционного усилителя: а — без дополнительного поля; б — с дополнительным полем; NC — балансировочные отводы; FC — выходы частотной коррекции; U — клеммы напряжения питания; 0В — общий выход
Передаточные характеристики.
Коэффициент усиления напряжения TO U (10 3 — 10 6)
,
где U дюйм1 , U in2 — напряжение на входах ОУ.
Синфазное усиление TO U SF
.
Коэффициент подавления синфазного сигнала от до os sf
.
Частота единичного усиления f 1 — это частота, на которой усиление по напряжению равно единице (единицы — десятки МГц).
Скорость нарастания выходного напряжения V U out — это максимально возможная скорость изменения выходного сигнала.
Выходные параметры.
Максимальное выходное напряжение ОС U out макс. Обычно это напряжение на 2-3 В ниже, чем напряжение источника питания.
Выходное сопротивление R out (десятки — сотни Ом).
Принципиальные схемы включения операционного усилителя.
Операционные усилители обычно используются с глубокой отрицательной обратной связью, поскольку они имеют значительное усиление по напряжению.В этом случае результирующие параметры усилителя зависят от элементов цепи обратной связи.
В зависимости от того, к какому входу операционного усилителя подключен источник входного сигнала, различают две основные схемы переключения (рис. 11). При подаче входного напряжения на неинвертирующий вход (рис. 11, а) коэффициент усиления по напряжению определяется выражением
. (1)
Такое включение операционного усилителя используется, когда требуется повышенное входное сопротивление. Если диаграмма на рис.11, и сняв сопротивление R 1 и закоротив сопротивление R 2, получится повторитель напряжения ( TO u = 1), который используется для согласования высокого сопротивления источника сигнала и низкого сопротивления приемника.
Рисунок: 11. Схема усилителя на операционном усилителе: а — неинвертирующий усилитель; б — инвертирующий усилитель
При подаче входного напряжения на инвертирующий вход (рис. 11, б) коэффициент усиления составляет
. (2)
Как видно из выражения (2), при таком включении входное напряжение инвертируется.
В рассмотренных схемах к одному из входов подключено сопротивление R e. Он не влияет на коэффициент усиления и вводится, когда необходимо уменьшить колебания выходного напряжения, вызванные временными или температурными колебаниями входных токов. Сопротивление R e выбрано таким образом, чтобы эквивалентные сопротивления, подключенные ко входам операционного усилителя, были одинаковыми. Для схем на рис. Десятка
.
Модифицируя схему на рис. 11, б, можно получить сумматор (рис. 12, а), в котором
.(3)
При одновременной подаче напряжения на оба входа ОУ получается вычитатель (рис. 12, б), для которого
. (4)
Это выражение действительно, если выполняется условие
.
Рисунок: 12. Схемы включения ОС: а — сумматор напряжения; б — вычитатель
Простые схемы самодельных светодиодных мигалок на базе транзисторных мультивибраторов. На рисунке 1 представлена схема мультивибратора, который переключает два светодиода. Светодиоды мигают поочередно, то есть, когда HL1 горит, светодиод HL2 не горит, и наоборот.
Можно установить схему в елочное украшение. При включении питания игрушка будет мигать. Если светодиоды разного цвета, игрушка будет одновременно мигать и менять цвет свечения.
Частоту мигания можно изменить, подбирая сопротивления резисторов R2 и R3, кстати, если эти резисторы имеют разные сопротивления, можно добиться, чтобы один светодиод светился дольше другого.
Но, двух светодиодов даже на самую маленькую настольную елку как-то не хватило.На рисунке 2 показана схема, которая переключает две цепочки по три светодиода в каждой. Больше светодиодов, больше и напряжение, необходимое для их питания. Поэтому теперь источник не 5 вольт, а 9 вольт (или 12 вольт).
Рис. 1. Схема простейшего мигалки на светодиодах и транзисторах.
Рис. 2. Схема простого мигалки на шести светодиодах и двух транзисторах.
Рисунок: 3. Схема светодиодного мигалки с мощными выходами нагрузки.
В качестве источника питания можно использовать блок питания от старой игровой приставки типа «Денди» или купить в магазине недорогой «сетевой адаптер» с выходным напряжением 9В или 12В.
И все же даже шести светодиодов для домашней елки мало. Было бы неплохо утроить количество светодиодов. А светодиоды не простые в использовании, но суперяркие. Но, если в каждой гирлянде уже девять последовательно подключенных светодиодов, причем даже сверхъярких, то суммарное напряжение, необходимое для их свечения, уже будет 2,3Вх9 = 20,7В.
Кроме того, для работы мультивибратора необходимо еще несколько вольт. Причем в продаже обычно встречаются «сетевые адаптеры» из числа недорогих, не более 12В.
Вы можете выйти из ситуации, разделив светодиоды на три группы по три. И включать группы параллельно. Но это приведет к увеличению тока через транзисторы и нарушит работу мультивибратора. Однако можно сделать дополнительные усилительные каскады еще на двух транзисторах (рис. 3).
Две лампочки — это нормально, но они просто мигают попеременно. Теперь хоть три! Для такого случая существует схема так называемого «трехфазного мультивибратора». Это показано на рисунке 4.
Рис. 4. Схема мультивибратора на трех транзисторах.
Если включить светодиодные гирлянды в коллекторных цепях транзисторов (рис. 5), то получится своеобразный эффект бегущего огня. Скорость воспроизведения светового эффекта можно регулировать заменой конденсаторов С1, С2 и С3 на конденсаторы другой емкости. А также замена резисторов R2, R4, R6 на резисторы разного сопротивления. По мере увеличения емкости или сопротивления скорость переключения светодиода уменьшается.
Рисунок: 5. Схема мультивибратора для получения эффекта бегущего огня.
А на рисунке 6 — мощный вариант из 27 светодиодов. В «мигалках» по схемам на рисунках 3 и 6 можно использовать практически любой светодиод, но все же желательно, чтобы они были суперяркими или суперяркими.
Рисунок: 6. Схема мощной версии прошивальщика на 27 светодиодах.
Установка может быть выполнена на макетных платах, которые можно приобрести в магазинах радиотехники.Или вообще без плат, спаяв детали вместе.
Принципиальная схема мощного транзисторного мультивибратора с управлением, построенного на транзисторах КТ972, КТ973. Многие радиолюбители начали свой творческий путь со сборки простых радиоприемников с прямым усилением, простых усилителей мощности звуковой частоты и сборки простых мультивибраторов, состоящих из пары транзисторов, двух или четырех резисторов и двух конденсаторов.
Традиционный симметричный мультивибратор имеет ряд недостатков, включая относительно высокий выходной импеданс, длительные фронты импульсов, ограниченное напряжение питания и низкий КПД при работе с нагрузкой с низким импедансом.
Принципиальная схема
На рис. 1 представлена схема управляемого симметричного двухфазного мультивибратора, работающего на звуковых частотах, нагрузка к которому подключена по мостовой схеме, благодаря чему амплитуда сигнала на нагрузке почти вдвое превышает напряжение питания мультивибратора. , что позволяет получить гораздо большую громкость по сравнению с тем, если бы нагрузка была включена в одно из плеч мультивибратора.
Кроме того, на нагрузку подается «реальное» переменное напряжение, что значительно улучшает условия работы динамической головки, подключенной в качестве нагрузки — отсутствует эффект прижатия или выступа диффузора (в зависимости от полярности динамика) .Также нет щелчков при включении и выключении мультивибратора.
Рисунок: 1. Принципиальная схема мощного мультивибратора на транзисторах КТ972, КТ973.
Симметричный двухфазный мультивибратор состоит из двух двухтактных рычагов, напряжение на которых попеременно меняется с низкого на высокое. Допустим, при включении питания первым открывается составной транзистор VT2.
Тогда напряжение на выводах коллекторов транзисторов VT1, VT2 станет близким к нулю (VT1 открыт, VT2 закрыт).Составной pnp-транзистор VT5 подключен к точке соединения своих коллекторов через токоограничивающий резистор R12, который откроется. На нагрузку будет подаваться напряжение около 8 В при напряжении питания мультивибратора 9 В. При перезарядке конденсаторов С2, С4 мультивибратор переключается — VT1, VT6 размыкается, VT2, VT5 замыкается.
На нагрузку будет подаваться такое же напряжение, но с обратной полярностью. Частота переключения мультивибратора зависит от емкости конденсаторов C2, C4 и, в меньшей степени, от установленного сопротивления подстроечного резистора R7.При напряжении питания 9 В частоту можно настраивать от 1,4 до 1,5 кГц.
Когда сопротивление R7 уменьшается ниже условного значения, генерация звуковых частот прерывается. Следует отметить, что после запуска мультивибратор может работать без резисторов R5, R11. Форма волны напряжения на выходе мультивибратора близка к прямоугольной.
Резисторы R6, R8 и диоды VD1, VD2 защищают эмиттерные переходы транзисторов VT2, VT6 от пробоя, что особенно важно при напряжении питания мультивибратора более 10В.Резисторы R1, R13 необходимы для стабильной генерации; при их отсутствии мультивибратор может «хрипеть». Диод VD3 защищает мощные транзисторы от перепадов напряжения питания. Если он отсутствует и при достаточной мощности источника питания, встроенные защитные красители транзисторов могут выйти из строя при реверсе напряжения.
Для расширения функциональных возможностей этого мультивибратора в него введена возможность включения / выключения при подаче напряжения положительной полярности на управляющий вход.Если управляющий вход нигде не подключен или напряжение на нем не более 0,5 В, транзисторы VTZ, VT4 закрыты, мультивибратор работает.
Когда на управляющий вход подается напряжение высокого уровня, например, с выхода ТТЛШ. Микросхемы CMOS, датчик электрических или неэлектрических величин, например датчик влажности, транзисторы VTZ, VT4 открываются, мультивибратор тормозится. В этом состоянии мультивибратор потребляет ток менее 200 мкА, не считая тока через R2, R3, R9.
Детали и установка
Мультивибратор может быть установлен на печатной плате размером 70 * 50 мм, эскиз которой представлен на рис. 2 Постоянные резисторы можно использовать с любыми малыми габаритами. Подстроечный резистор РП1-63М, СП4-1 или аналогичный импортный. Конденсаторы оксидные К50-29, К50-35 или аналоги Конденсаторы С2, С4 — К73-9, К73-17, К73-24 или любые малогабаритные пленочные.
Рисунок: 2. Печатная плата для схемы мощного транзисторного мультивибратора.
Диоды КД522А можно заменить на КД503. КД521. D223 с любым буквенным индексом или импортированные 1N914, 1N4148. Вместо диодов КД226А и КД243А подойдет любой из серий КД226, КД257, КД258, 1 N5401 … 1 N5407.
Композитные транзисторы КТ972А можно заменить любыми из этой серии или из серии КТ8131, а вместо КТ973 — любыми из серии КТ973, КТ8130. При необходимости на небольших радиаторах устанавливаются мощные транзисторы. При отсутствии таких транзисторов их можно заменить аналогами из двух транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, рис.3. Вместо маломощных p-p-p транзисторов КТ315Г подойдут любые из серий КТ312, КТ315, КТ342, КТ3102, КТ645, SS9014 и им подобных.
Рисунок: 3. Принципиальная схема эквивалентной замены транзисторов КТ972, КТ973.
Нагрузкой мультивибратора может быть динамическая головка, телефонная капсула, пьезокерамический излучатель звука, импульсный повышающий / понижающий трансформатор.
При использовании динамической головки с сопротивлением обмотки 8 Ом следует учитывать, что при напряжении питания 9 В на нагрузку будет подаваться 8 Вт переменного напряжения.Следовательно, динамическая головка мощностью 2 … 4 Вт может выйти из строя через 1 … 2 минуты работы.
Заведение
На рабочую частоту мультивибратора существенно влияют грузоподъемность и напряжение питания. Например, при изменении напряжения питания от 5 до 15 В частота меняется от 2850 до 1200 Гц при работе мультивибратора на нагрузку в виде телефонной капсулы с сопротивлением обмотки 56 Ом. В области низких напряжений питания изменение рабочей частоты более значимо
Выбирая сопротивления резисторов R5, R11, R6, R8, вы можете установить почти строго прямоугольную форму импульсов, когда мультивибратор работает с определенной подключенной нагрузкой при заданном напряжении питания.
Этот мультивибратор может использоваться в различных сигнальных устройствах, устройствах звуковой сигнализации, когда при небольшом доступном напряжении источника питания требуется получить значительную мощность на излучателе звука. Кроме того, его удобно использовать в преобразователях низкого напряжения в высокое, в том числе работающих на низкой частоте осветительной сети 50 Гц.
Бутов А.Л. РК-2010-04.
Мультивибраторы — еще одна разновидность генераторов. Генератор — это электронная схема, способная поддерживать на выходе сигнал переменного тока.Он может генерировать прямоугольные, линейные или импульсные сигналы. Для генерации генератор должен удовлетворять двум условиям Баркгаузена:
Тл, коэффициент усиления схемы должен быть чуть больше единицы.
Фазовый сдвиг цикла должен составлять 0 или 360 градусов.
Для выполнения обоих условий генератор должен иметь какой-либо усилитель, и часть его выхода должна регенерироваться на вход. Если коэффициент усиления усилителя меньше единицы, схема не будет колебаться, а если оно больше единицы, схема будет перегружена и будет генерировать искаженную форму волны.Простой генератор может генерировать синусоидальную волну, но не может генерировать прямоугольную волну. Прямоугольную волну можно сформировать с помощью мультивибратора.
Мультивибратор — это форма генератора, имеющая две ступени, благодаря которым мы можем выйти из любого из состояний. По сути, это две схемы усилителя, объединенные с рекуперативной обратной связью. В этом случае ни один из транзисторов не проводит одновременно. В каждый момент времени только один транзистор является проводящим, а другой выключен. Некоторые схемы имеют определенные состояния; состояние с быстрым переходом называется процессами переключения, когда происходит быстрое изменение тока и напряжения.Этот переключатель называется пусковым переключателем. Следовательно, мы можем запустить схему внутри или снаружи.
Схемы имеют два состояния.
Одно из них — стабильное состояние, в котором цепь остается навсегда без запуска.
Другое состояние нестабильно: в этом состоянии схема остается в течение ограниченного периода времени без какого-либо внешнего запуска и переключается в другое состояние. Следовательно, использование мультивибраторов осуществляется в двух состояниях схем, таких как таймеры и триггеры.
Мультивибратор нестабильный на транзисторе
Это автономный генератор, который постоянно переключается между двумя нестабильными состояниями. При отсутствии внешнего сигнала транзисторы поочередно переключаются из выключенного состояния в состояние насыщения с частотой, определяемой постоянными времени RC цепей связи. Если эти постоянные времени равны (R и C равны), то будет генерироваться прямоугольная волна с частотой 1 / 1,4 RC. Поэтому нестабильный мультивибратор называют генератором импульсов или генератором прямоугольных импульсов.Чем больше значение базовой нагрузки R2 и R3 по отношению к нагрузке коллектора R1 и R4, тем больше усиление по току и более резкий фронт сигнала.
Основной принцип работы нестабильного мультивибратора — небольшое изменение электрических свойств или характеристик транзистора. Эта разница приводит к тому, что один транзистор включается быстрее, чем другой, когда сначала подается питание, что вызывает колебания.
Описание схемы
нестабильный мультивибратор состоит из двух сшитых RC-усилителей.
Схема имеет два нестабильных состояния
Когда V1 = LOW и V2 = HIGH, то Q1 включен, а Q2 OFF.
Когда V1 = HIGH и V2 = LOW, Q1 выключен. и Q2 ON.
В данном случае R1 = R4, R2 = R3, R1 должно быть больше R2
C1 = C2
При первом включении схемы ни один из транзисторов не включается.
Базовое напряжение обоих транзисторов начинает расти. Любой из транзисторов включается первым из-за разницы в легирующих свойствах и электрических характеристиках транзистора.
Рисунок: 1: Принципиальная схема работы транзисторного нестабильного мультивибратора
Мы не можем сказать, какой транзистор проводит первым, поэтому мы предполагаем, что Q1 проводит первым, а Q2 выключен (C2 полностью заряжен).
Q1 проводит, а Q2 выключен, поэтому VC1 = 0 В, поскольку весь ток на землю происходит из-за короткого замыкания в Q1, а VC2 = Vcc, поскольку все напряжение на VC2 падает из-за разомкнутой цепи TR2 (равно напряжению питания) …
Из-за высокого напряжения VC2 конденсатор C2 начинает заряжаться через Q1 через R4, а C1 начинает заряжаться через R2 через Q1.Время, необходимое для зарядки C1 (T1 = R2C1), больше, чем время, необходимое для зарядки C2 (T2 = R4C2).
Поскольку правая пластина C1 подключена к основанию Q2 и заряжается, это означает, что эта пластина имеет высокий потенциал, и когда он превышает напряжение 0,65 В, она включает Q2.
Поскольку C2 полностью заряжен, его левая пластина имеет напряжение -Vcc или -5V и подключена к базе Q1. Значит отключает Q2
TR. Теперь TR1 выключен, а Q2 проводит, поэтому VC1 = 5V и VC2 = 0V.Левая пластина C1 ранее была на -0,65 В, которая начинает повышаться до 5 В и подключается к коллектору Q1. C1 сначала разряжается от 0 до 0,65 В, а затем начинает заряжаться через R1 через Q2. Во время зарядки правая пластина C1 находится под низким потенциалом, что отключает Q2.
Правая пластина C2 подключена к коллектору Q2 и предварительно настроена на + 5V. Таким образом, C2 сначала разряжается с 5 В до 0 В, а затем начинает заряжаться через R3. Левая пластина C2 находится под высоким потенциалом во время зарядки, который включает Q1, когда он достигает 0.65 В.
Рисунок: 2: Принципиальная схема работы транзисторного нестабильного мультивибратора
Сейчас Q1 проводит, а Q2 выключен. Вышеупомянутая последовательность повторяется, и мы получаем сигнал на обоих коллекторах транзистора, который не совпадает по фазе друг с другом. Чтобы получить идеальную прямоугольную волну любым коллектором транзистора, возьмем в качестве сопротивления коллектора транзистора сопротивление базы, то есть (R1 = R4), (R2 = R3), а также такую же емкость конденсатора, которая составляет наша схема симметрична.Следовательно, рабочий цикл для низкого и высокого значения выходного сигнала такой же, как при генерации прямоугольной волны.
Константа Постоянная времени формы сигнала зависит от сопротивления базы и коллектора транзистора. Мы можем рассчитать его временной период по формуле: Постоянная времени = 0,693RC
Принцип работы мультивибратора на видео с пояснением
В этом видеоуроке телеканала «Паяльник» мы покажем, как между собой соединяются элементы электрической схемы и познакомимся с происходящими в ней процессами.Первая схема, на основании которой будет рассмотрен принцип работы, представляет собой схему мультивибратора на транзисторах. Схема может находиться в одном из двух состояний и периодически переходить из одного в другое.
Анализ 2-х состояний мультивибратора.
Все, что мы сейчас видим, — это два попеременно мигающих светодиода. Почему это происходит? Рассмотрим первое условие .
Первый транзистор VT1 закрыт, а второй транзистор полностью открыт и не мешает протеканию коллекторного тока.Транзистор в этот момент находится в режиме насыщения, что позволяет снизить падение напряжения на нем. И вот правый светодиод горит на полную мощность. Конденсатор С1 в первый момент времени был разряжен, и ток беспрепятственно прошел на базу транзистора VT2, полностью открыв его. Но через мгновение конденсатор начинает быстро заряжаться током базы второго транзистора через резистор R1. После того, как он полностью зарядится (а как известно, полностью заряженный конденсатор не пропускает ток), то транзистор VT2 в результате закрывается и светодиод гаснет.
Напряжение на конденсаторе C1 равно произведению тока базы и сопротивления резистора R2. Перенесемся вперед во времени. Пока транзистор VT2 был открыт и правый светодиод светился, конденсатор С2, ранее заряженный в предыдущем состоянии, начинает медленно разряжаться через открытый транзистор VT2 и резистор R3. Пока он не разряжен, напряжение на базе VT1 будет отрицательным, что полностью перекрывает транзистор. Первый светодиод не горит. Оказывается, к моменту затухания второго светодиода конденсатор C2 успевает разрядиться и становится готовым пропускать ток на базу первого транзистора VT1.Когда второй светодиод погаснет, загорится первый.
И во втором состоянии все то же самое, но наоборот, транзистор VT1 открыт, VT2 закрыт. Переход в другое состояние происходит при разряде конденсатора С2, напряжение на нем падает. После полной разрядки он начинает заряжаться в обратном направлении. Когда напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1 достигает напряжения, достаточного для его открытия, около 0.7 В этот транзистор начнет открываться и загорится первый светодиод.
Давайте еще раз посмотрим на диаграмму.
Конденсаторы заряжаются через резисторы R1 и R4, а разряжаются через R3 и R2. Резисторы R1 и R4 ограничивают ток первого и второго светодиодов. От их сопротивления зависит не только яркость светодиодов. Они также определяют время зарядки конденсаторов. Сопротивления R1 и R4 выбраны намного ниже, чем R2 и R3, так что конденсаторы заряжаются быстрее, чем разряжаются.Мультивибратор используется для приема прямоугольных импульсов, которые снимаются с коллектора транзистора. В этом случае нагрузка подключается параллельно одному из коллекторных резисторов R1 или R4.
На графике показаны прямоугольные импульсы, производимые этой схемой. Одна из областей называется фронтом импульса. Лицевая сторона имеет наклон, и чем больше время зарядки конденсаторов, тем больше этот наклон.
Если в мультивибраторе используются одинаковые транзисторы, конденсаторы одинаковой емкости, а резисторы имеют симметричное сопротивление, то такой мультивибратор называется симметричным.У него одинаковая длительность импульса и паузы. А если будут отличия в параметрах, то мультивибратор будет несимметричным. Когда мы подключаем мультивибратор к источнику питания, то в первый момент времени оба конденсатора разряжаются, а это значит, что на базу обоих конденсаторов будет течь ток и появится нестационарный режим работы, при котором только один из транзисторы должны открыться. Поскольку эти элементы схемы имеют некоторые погрешности в номиналах и параметрах, первым откроется один из транзисторов и запустится мультивибратор.
Если вы хотите смоделировать эту схему в программе Multisim, то вам нужно выставить номиналы резисторов R2 и R3 так, чтобы их сопротивления отличались хотя бы на десятую часть Ом. То же самое проделать с емкостью конденсаторов, иначе мультивибратор может не запуститься. При практической реализации данной схемы рекомендую подавать напряжение от 3 до 10 Вольт, а теперь вы узнаете параметры самих элементов. При условии использования транзистора КТ315.Резисторы R1 и R4 не влияют на частоту импульсов. В нашем случае они ограничивают ток светодиода. Сопротивление резисторов R1 и R4 можно принять от 300 Ом до 1 кОм. Сопротивление резисторов R2 и R3 составляет от 15 кОм до 200 кОм. Емкость конденсаторов от 10 до 100 мкФ. Представьте себе таблицу со значениями сопротивления и емкости, которая показывает приблизительную ожидаемую частоту импульсов. То есть, чтобы получить импульс длительностью 7 секунд, то есть длительность свечения одного светодиода, равную 7 секундам, нужно использовать резисторы R2 и R3 сопротивлением 100 кОм и конденсатор. емкостью 100 мкФ.
Выход.
Элементами синхронизации этой схемы являются резисторы R2, R3 и конденсаторы C1 и C2. Чем ниже их номиналы, тем чаще будут переключаться транзисторы и тем чаще будут мигать светодиоды.
Мультивибратор может быть реализован не только на транзисторах, но и на микросхемах. Оставляйте свои комментарии, не забудьте подписаться на канал «Пайка ТВ» на YouTube, чтобы не пропустить новые интересные ролики.
Еще одна интересная вещь о радиопередатчике.
Совершенство достигается не тогда, когда нечего добавить
, но когда нечего удалять.
Antoine de Saint-Exupery
Многие радиолюбители, конечно, сталкивались с технологиями поверхностного монтажа (SMT), SMD (устройство поверхностного монтажа), поверхностным монтажом и слышали о преимуществах поверхностного монтажа, который по праву называют четвертым революция в электронной технике после изобретения лампы, транзистора и интегральной схемы.
Некоторые люди считают, что поверхностный монтаж сложно осуществить в домашних условиях из-за небольшого размера SMD-элементов и… отсутствие отверстий под детали выводов.
Отчасти это так, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что небольшие габариты элементов просто требуют аккуратной установки, конечно, при условии, что речь идет о простых SMD-компонентах, не требующих специального оборудования для установки. Отсутствие ориентиров, то есть отверстий для выводов деталей, только создает иллюзию сложности изготовления чертежа печатной платы.
Требуется практика в создании простых конструкций на SMD-элементах, чтобы приобрести навыки, уверенность в себе и убедиться, что поверхностный монтаж перспективен для вас.Ведь процесс изготовления печатной платы упрощается (не нужно сверлить отверстия, лепить выводы деталей), а получаемый прирост плотности монтажа заметен невооруженным глазом.
В основе наших разработок лежит несимметричная схема мультивибратора на транзисторах различной конструкции.
Соберем на светодиодах «мигалку», которая послужит оберегом, а также создаст задел для будущих разработок, сделав популярный у радиолюбителей, но не совсем доступный прототип микросхемы.
Асимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры
(рис. 1) — настоящий «бестселлер» в радиолюбительской литературе.
Рисунок: 1. Схема асимметричного мультивибратора
Подключив определенные внешние цепи к схеме, можно собрать более десятка конструкций. Например, звуковой зонд, генератор для изучения азбуки Морзе, средство от комаров, основа однотонного музыкального инструмента. А использование внешних датчиков или управляющих устройств в базовой схеме транзистора VT1 позволяет получить сторожевой таймер, индикатор влажности, освещенности, температуры и многие другие конструкции.
—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, учредитель журнала «Датагор»
Список источников
1. Мосягин В.В. Секреты радиолюбительского мастерства. — М .: СОЛОН-Пресс. — 2005, 216 с. (стр. 47 — 64).2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем для радиолюбителей. Книга 1. — М .: Альтекс-А, 2001. — 352 с.
3. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания. Книга 4. — М .: Альтекс-А, 2002. — 176 с.
4. Низковольтная «мигалка».(За рубежом) // Радио, 1998, № 6, с. 64.
5.
6.
7.
8. Shoemaker Ch. Любительские схемы управления и сигнализации на ИС. — М .: Мир, 1989 (схема 46. Простой индикатор разряда аккумулятора, стр. 104; схема 47. Маркер Фалина (мигающий), стр. 105).
9. Генератор на LM3909 // Радиосхема, 2008, №2. Диплом по специальности — радиоинженер, к.т.н.
Автор книг «Юному радиолюбителю читать с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Читать с паяльником» в издательстве «СОЛОН- Пресса », публикации в журналах« Радио »,« Приборы и экспериментальная техника »и др….
Читательский голос
Статью одобрили 66 читателей.
Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт под своим логином и паролем.ETC INTEGRAL
DtSheet-
Загрузить
ETC INTEGRAL
Открыть как PDF- Похожие страницы
- STMICROELECTRONICS HCC4049UB
- MOTOROLA MPA1016FN
- STMICROELECTRONICS RH-54AC
- ЯРМАРКА 74VHCT245A_07
- ETC NEC (日 电) 型号 列表 -1999
- PHILIPS 74LVC244A-Q100
- ETC NXP
- ETC ON-SEMI-2012.1 型号 大全
- ETC NXP 型号 列表
- Таблица ESD семейства Logic
- ETC ECL 型号 大全
- CS86 — Fujitsu
- CG46 — Fujitsu
- ETC PL-IRM0206-A538
- ИКСЕМИКОН ИЛ6083
- ИНТЕГРАЛЬНЫЙ IL34119
- ИНТЕГРАЛЬНЫЙ IL8560
- ИКСЕМИКОН ИЛ2596-АС
- ИКСЕМИКОН ИЛ2576-12
- IL33193
- Методы измерения термоэлектрических охладителей rus
- ILAN_D_ ILBN_D_02
dtsheet © 2021 г.
О нас DMCA / GDPR Злоупотребление здесьСоставной полевой транзистор Типовые схемы.Особенности работы и схема транзистора Дарлингтона
Если открыть любую книгу по электронной технике, это сразу видно, так как многие элементы названы именами их создателей: диод Шоттки, диод Зенера (он же Стабилод), Диод Ганна, Транзистор Дарлингтона.
Электрик-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington) экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них.В схемах использованы усилители тока.
Инженер Дарлингтон изобрел и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненных на одном кристалле кремния с дифундированием n. (отрицательный) и п. (положительных) переходов. Новое полупроводниковое устройство было названо его именем.
В отечественной технической литературе транзистор Дарлингтона называется композитным. Так что познакомимся с ним поближе!
Устройство составного транзистора.
Как уже было сказано, это два и более транзистора, выполненных на одном кристалле полупроводника и переведенных в один общий корпус.Также имеется нагрузочный резистор в эмиттерной цепи первого транзистора.
У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у всех знакомых биполярных: база (BASE), эмиттер (Emitter) и Collector (коллектор).
Схема Дарлингтона
Как видите, такой транзистор представляет собой комбинацию нескольких. В зависимости от мощности в его составе может быть более двух биполярных транзисторов. Стоит отметить, что транзистор, состоящий из биполярного и полевого, также используется в высоковольтной электронике.Это транзистор IGBT. Его также можно найти в композитных гибридных полупроводниковых устройствах.
Основные характеристики транзистора Дарлингтона.
Основное преимущество составного транзистора — большой коэффициент усиления по току.
Следует помнить об одном из основных параметров биполярного транзистора. Это прирост ( х 21. ). Он еще обозначается буквой β. («Бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго — 60, то увеличение составного коэффициента уже равно произведению этих величин, то есть 7200, и оно равно очень хороший.В результате очень малая токовая база, чтобы транзистор открылся.
ИнженерШиклай (Sziklai) несколько модифицировал соединение Дарлингтона и получил транзистор, который получил название комплементарного транзистора Дарлингтона. Напомним, что дополнительной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимостью. Такой парой в свое время были CT315 и KT361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклая собран из биполярных разной проводимости: p-N-P и n-P-N .Вот пример составного транзистора по схеме Шиклая, который работает как транзистор с N-P-N проводимостью, хотя состоит из двух разных структур.
схема шиклай
К недостаткам составных транзисторов следует отнести низкоскоростной , поэтому широкое применение они нашли только в низкочастотных схемах. Такие транзисторы хорошо зарекомендовали себя в выходных каскадах мощных усилителей низкой частоты, в цепях управления электродвигателями, в переключателях цепей электронного зажигания автомобилей.
Основные электрические параметры:
Коллектор напряжения — эмиттер 500 В;
Напряжение эмиттера — база 5 В;
Коллекторный ток — 15 А;
Максимальный ток коллектора — 30 А;
Мощность рассеивания при 25 0 с — 135 Вт;
Температура кристалла (переходная) — 175 0 С.
На концептуальных схемах нет специального значка символа для обозначения составных транзисторов. В подавляющем большинстве он обозначен на схеме как обычный транзистор.Хотя бывают исключения. Вот одно из его возможных обозначений на концепте.
Напомню, что сборка Дарлингтона может иметь как структуру P-N-P, так и n-p-n. В связи с этим производители электронных компонентов выпускают дополнительные пары. Такие можно отнести к сериям TIP120-127 и MJ11028-33. Так, например, транзисторы TIP120, TIP121, TIP122 имеют структуру n-P-N , а TIP125, TIP126, TIP127 — p-N-P .
Также на концептуальных схемах можно найти и вот такое обозначение.
Примеры применения составного транзистора.
Рассмотрим схему управления коллекторным двигателем с использованием транзистора Дарлингтона.
Когда транзистор тока подключен к базе данных транзистора тока порядка 1 мА через его коллектор, ток будет протекать в 1000 раз больше, то есть 1000 мА. Оказывается, простая схема имеет приличный коэффициент усиления. Вместо двигателя можно подключить лампочку или реле, с помощью которого можно переключать мощные нагрузки.
Если вместо сборки Дарлингтона использовать сборку сиквела, нагрузка подключается к эмиттерной цепи второго транзистора и подключается не к плюсу, а с минусовой мощностью.
Если совместить транзистор Дарлингтона и сборку sciclae, то будет двухтактный усилитель тока. Он называется двухтактным, потому что в определенный момент времени может быть только один из двух транзисторов, верхний или нижний. Эта схема инвертирует входной сигнал, то есть выходное напряжение будет обратно входным.
Это не всегда удобно, поэтому на входе двухтактного усилителя добавляется еще один инвертор. В этом случае выходной сигнал сразу повторяет входной сигнал.
Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.
Широко используются интегральные микросхемы, содержащие несколько составных транзисторов. Одна из самых распространенных — интегральная сборка L293D. Его часто используют домохозяйки любители робототехники. Микросхема L293D представляет собой четырехканальный усилитель тока в общем корпусе.Поскольку только один транзистор всегда открыт в двухтактном транзисторе, расположенном над указанным выше транзистором, то выход усилителя поочередно подключается либо к плюсовому, либо к минусному источнику питания. Это зависит от величины входного напряжения. По сути, у нас есть электронный ключ. То есть микросхему L293 можно определить как четыре электронных ключа.
Вот «кусочек» схемы выходного каскада микросхемы L293D, взятый из ее даташета (справочного листа).
Как видим, выходной каскад состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклая.Верхняя часть схемы представляет собой составной транзистор по схеме Шиклая, а нижняя часть выполнена по схеме Дарлингтона.
Многие помнят те времена, когда видеомагнитофоны были видео вместо DVD-плееров. Причем с помощью микросхемы L293 он управлялся двумя электродвигателями видеорегистратора, причем в полнофункциональном режиме. Каждым двигателем можно было управлять не только направлением вращения, но и управляющими сигналами от контроллера ШИМ можно было управлять в высоких пределах для управления скоростью вращения.
Специализированные микросхемы на основе схемы Дарлингтона получили очень широкое распространение. Примером может служить микросхема ULN2003A (Аналог К1109Т22). Эта интегральная схема представляет собой матрицу из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки можно легко применить в любительских схемах, например, в радиоуправляемом реле. Об этом I.
Darlington), часто являются составными элементами любительских построек. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десять раз.Однако не всегда удается добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, влияющему на каскад. Усилители потока, состоящие из двух биполярных транзисторов (рис. 1.23), часто выходят из строя при воздействии импульсного напряжения, даже если оно не превышает значения электрических параметров, указанных в справочной литературе.
С этим неприятным эффектом можно бороться разными способами. Один из них — самый простой — это наличие транзистора с большим (в несколько раз) запасом ресурса на коллектор-эмиттер напряжения.Относительно высокая стоимость таких «высоковольтных» транзисторов приводит к удорожанию конструкции. Можно, конечно, приобрести специальный композитный кремний в одном корпусе, например: KT712, CT829, KT834, KT848, KT852, KT853, KT894, KT897, KT898, KT973 и др. В этот список входят мощные и средние по мощности, устройства разработаны практически для всего спектра радиотехнических устройств. А можно использовать классический с двумя параллельно включенными полевыми транзисторами типа KP501B — или использовать устройства KP501A… Б, КП540 и другие с аналогичными электрическими характеристиками (рис. 1.24). При этом выход затвора подключен вместо базы VT1, а выход истока — вместо эмиттера VT2, выход потока — вместо объединенных коллекторов VT1, VT2.
Рис. 1.24. Замена полевых транзисторов составного транзистора
После такой несложной доработки, т.е. замены узлов в электрических схемах универсального использования, ток на транзисторах VT1, VT2 не выходит из строя даже при 10-кратной и более перегрузке по напряжению.Причем ограничительный резистор в цепи затвора VT1 тоже увеличен в несколько раз. Это приводит к тому, что они имеют более высокую входную мощность и, как следствие, выдерживают перегрузки с импульсным характером управления этим электронным узлом.
Полученный коэффициент усиления токового каскада составляет не менее 50. Увеличивается прямо пропорционально увеличению напряжения питания узла.
ВТ1, ВТ2. При отсутствии дискретных транзисторов типа КП501А … в можно использовать без потери качества устройства, используйте микросхему 1014ct1B.В отличие, например, от 1014T1A и 1014ct1B, он может выдерживать более высокие перегрузки по приложенному импульсному напряжению — до 200 при постоянном напряжении. COFCOLOGE Включение транзисторов микросхемы 1014ct1a … 1014K1V показано на рис. 1.25.
Как и в предыдущем варианте (рис. 1.24), включать параллельно.
Codolve полевые транзисторы в микросхеме 1014ct1a … в
Автор опробовал десятки электронных узлов, включенных программно. Такие узлы используются в любительских структурах в качестве ключей тока точно так же, как программное обеспечение для композитных транзисторов.К перечисленным выше особенностям полевых транзисторов можно добавить их энергоэффективность, так как в закрытом состоянии из-за высокого входа они практически не потребляют ток. Что касается стоимости таких транзисторов, то сегодня она почти равна стоимости транзисторов средиземноморского типа (и аналогичных им), которые используются в качестве усилителя тока для управления нагрузочными устройствами.
Обозначение составного транзистора, состоящего из двух отдельных транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, показано на рисунке No.1. Первый из этих транзисторов включен по схеме эмиттер-повторитель, сигнал с эмиттера первого транзистора поступает на базу второго транзистора. Преимущество этой схемы — исключительно высокий коэффициент усиления. Суммарный коэффициент усиления по току для этой схемы равен произведению коэффициентов усиления по току транзисторов: p = rgr2.
Например, если входной транзистор пары Дарлингтона имеет коэффициент усиления, равный 120, а коэффициент усиления второго транзистора равен 50, то общее P равно 6000.Фактически, коэффициент усиления будет даже несколько большим, поскольку полный коллекторный ток составного транзистора равен величине коллекторных токов пары входящих в него транзисторов.
Полная схема составного транзистора показана на рисунке 2. В этой схеме резисторы R 1 и R 2 представляют собой делитель напряжения, который создает смещение на основе первого транзистора. Резистор RN, подключенный к эмиттеру составного транзистора, образует выходную цепь. Такое устройство широко применяется на практике, особенно в случаях, когда требуется большое усиление по току.Схема имеет высокую чувствительность к входному сигналу и отличается высоким уровнем выходного тока коллектора, что позволяет использовать этот ток в качестве регулятора (особенно при низком напряжении питания). Использование схемы Дарлингтона помогает уменьшить количество компонентов в схемах.
Схема Дарлингтона используется в усилителях низкой частоты, в генераторах и коммутационных устройствах. Выходное сопротивление схемы Дарлингтона во много раз ниже входного. В этом смысле его характеристики аналогичны характеристикам понижающего трансформатора.Однако в отличие от трансформатора схема Дарлингтона позволяет получить большой прирост мощности. Входное сопротивление схемы примерно равно $ ²RN, а ее выходное сопротивление обычно меньше RN. В коммутационных устройствах используется схема Дарлингтона в диапазоне частот до 25 кГц.
Литература: Мать Мандл. 200 избранных схем электроники. Редакция по информатике и электронике. © 1978 Prenice-Hall, Inc. © Перевод на русский язык, «Мир», 1985, 1980
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 08.10.2014
Регулятор громкости, баланса и тембра стерео на TCA5550 имеет следующие параметры: Небольшие нелинейные искажения не более 0,1% Питание 10-16 В (номинальное напряжение 12 В) Ток тока 15 … 30 мА Входное напряжение 0,5 В (коэффициент усиления при блоке питания 12 В) Диапазон регулировки тембра -14 … + 14 дБ Диапазон регулировки баланса 3 дБ разница между каналами 45 дБ отношение сигнал-шум …
Усилитель назван так не из-за его автора Дарлингтона, а из-за того, что выходной каскад усилителя мощности построен на транзисторах Дарлингтона (составных).
Для справки
: Два транзистора одинаковой структуры соединены особым образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения. Такой транзистор используется в схемах работы с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.Составной транзистор имеет три выхода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления типичного составного транзистора, в мощных транзисторах ≈1000 и в транзисторах малой мощности ≈50000.
Преимущества транзистора Дарлингтона
Высокий коэффициент усиления.
Darlington CHEMA изготавливается в виде интегральных схем и при том же токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов.Эти схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.
Недостатки составного транзистора
Низкая скорость, особенно переход из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются в основном в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже одиночного транзистора.
Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти вдвое больше, чем в обычном транзисторе, и составляет около 1.2 — 1,4 В для кремниевых транзисторов
Коллектор-эмиттер с большим напряжением насыщения, для кремниевого транзистора около 0,9 В для транзисторов малой мощности и около 2 В для транзисторов большой мощности.
Принципиальная схема УНГ.
Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом для самостоятельного построения усилителя сабвуфера. Самым ценным в схеме являются транзисторы выходного дня, цена которых не превышает 1 доллар. Теоретически этот усилитель можно собрать за 3-5 долларов без блока питания.Сделаем небольшое сравнение, какая из микросхем может выдать мощность 100-200 Вт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитости. Но если сравнивать цены, то схема Дарлингтона и дешевле и мощнее TDA7294!
Сама микросхема, без комплектующих, стоит минимум 3 доллара, а цена активных компонентов схемы Дарлингтона не более 2-25 долларов! Причем схема Дарлингтона на 50-70 ватт мощнее TDA7294!
При нагрузке 4 Ом усилитель выдает 150 Вт, это самый дешевый и хороший вариант усилителя сабвуфера.В схеме усилителя используются недорогие выпрямительные диоды, которые есть в любом электронном устройстве.
Усилитель может обеспечить такую мощность за счет того, что на выходе используются составные транзисторы, но при желании их можно заменить на обычные. Комплиментарную пару CT827 / 25 удобно использовать, но, конечно, мощность усилителя упадет до 50-70 Вт. В дифференциальном каскаде можно использовать бытовой CT361 или CT3107.
Полный аналог транзистора TIP41 — наш КТ819А, этот транзистор используется для усиления сигнала от дифракции и смещения выходов. Эмиттерные резисторы можно использовать мощностью 2-5 Вт, они служат для защиты выходного каскада. Подробнее о технических характеристиках транзистора TIP41C. Лист данных для TIP41 и TIP42.
Переходный материал PNN: Si
Структура транзистора: NPN
Коллектор мощности постоянного рассеяния (ПК) с ограничением постоянного напряжения Транзистор: 65 Вт
Коллектор-база предельного постоянного напряжения (UCB): 140 В
Предельное постоянное напряжение коллектор-эмиттер ( UCE) транзистора: 100 В
Предельное постоянное напряжение База эмиттера (UEB): 5 В
Условия постоянного коллектора транзистора (IC MAX): 6 A
Предельная температура Pn перехода (TJ): 150 C
Граничная частота коэффициента передачи тока (FT) транзистора: 3 МГц
— Емкость коллекторного перехода (CC): PF
Коэффициент передачи статического тока в цепи с общим эмиттером (HFE), MIN: 20
Такой усилитель можно использовать как в качестве сабвуфера, так и в качестве широкополосной акустики.Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке 4 Ом выходная мощность усилителя около 150 Вт, при нагрузке в 8 Ом мощностью 100 Вт максимальная мощность усилителя может достигать 200 Вт при +/- 50 вольт.
Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, а его коэффициент (3 будет равен произведению коэффициентов транзисторов. Такой прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных ступеней усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
Рис. 2.60. Композитный транзистор Дарлингтона.
Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.
В транзистоне Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером вдвое больше обычного, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал транзисторный эмиттер по падению напряжения на диоде).Кроме того, транзисторы соединены между собой как один транзистор с достаточно низкой скоростью, так как транзистор не может быстро выключить транзистор. Учитывая это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает попадание транзистора в зону проводимости за счет токов утечки транзисторов и. Сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в нано-парфюмерах для небольших транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и при этом Время, чтобы ток протек, мало по сравнению с ним Базовый ток транзистора.Обычно сопротивление R составляет несколько сотен Ом у мощного транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом у небольшого транзистора Дарлингтона.
Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы может служить мощный П-П-П-П-П-П-П-П-П-транзистор типа Дарлингтона, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.
Рис. 2.62.Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).
Подключение транзисторов по схеме Шиклай (Sziklai).
Подключение транзисторов по схеме Шиклая представляет собой схему, аналогичную той, что мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента. Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор P-P-типа с большим коэффициентом.В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде. Между базой и эмиттером транзистора рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор коллекторный резистор транзистора Дарлингтона, образованный транзисторами, ведет себя как одиночный транзистор P-P-типа с большим коэффициентом усиления по току.Транзисторы, подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор P-P-R-TIAI с большим коэффициентом усиления.
Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются только выходные транзисторы.
Как и раньше, резисторы и имеют малое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В нынешнем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы будут подключены по схеме Дарлингтона.
Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока.
Компонентные транзисторы — транзисторы Дарлингтона и их не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, у которых этот коэффициент очень велик в процессе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента является тип транзистора, для которого гарантируется минимальное усиление по току, равное 450, при изменении тока коллектора в диапазоне от до этого транзистора, принадлежит к серии элементов, которая характеризуется диапазон максимальных напряжений от 30 до 60 В (если напряжение коллектора должно быть больше, то следует уменьшить значение).Промышленность производит согласованные пары транзисторов со значением коэффициента супергравия. Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому выпуску посвящен раздел. 2.18. Примерами таких типовых схем являются типовые схемы, это пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение согласовано с долей Милливольт (коэффициент типа указан в высших схемах.Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента можно комбинировать по схеме Дарлингтона.При этом базовый ток смещения можно сделать равным только (примерами таких схем являются операционные усилители типа
).
|
|
Детектор СФЕРА-2 для наблюдения широких атмосферных ливней в диапазоне энергий 1 ПэВ — 1 ЭэВ — arXiv Vanity
Р.А. Антонов E.A. Bonvech Д.В. Чернов Т.А. Джатдоев М. Фингер-младший М. Фингер Д.А. Подгрудков Т. Роганова СРЕДНИЙ. Широков Я. Вайман Институт ядерной физики им. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Российская Федерация Карлов университет, факультет математики и физики, Прага, Чешская Республика Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Российская Федерация Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Российская Федерация
Аннотация
Описан аэростатный детектор СФЕРА-2, предназначенный для наблюдений за широким атмосферным ливнем (ШАЛ) с использованием ШАЛ оптического излучения Вавилова-Черенкова («черенковский свет»), отраженного от заснеженной поверхности озера Байкал.Мы кратко обсудим концепцию метода отраженного черенковского света, охарактеризуем условия на экспериментальной площадке и рассмотрим конструкцию привязного аэростата, используемого для подъема телескопа СФЕРА-2 над поверхностью. Эта статья в основном посвящена подробному техническому описанию детектора, включая его оптическую систему, чувствительные элементы, электронику и систему сбора данных (DAQ). Приведены результаты некоторых лабораторных и полевых испытаний оптической системы.
ключевых слов:
детектор, ФЭУ, электроника, излучение Вавилова-Черенкова, ливни † † журнал: физика астрономических частиц1 Введение
В диапазоне энергий E> 1 ПэВ первичные космические лучи (КЛ) обычно изучаются путем наблюдения инициируемых ими каскадов в атмосфере — так называемых широких атмосферных ливней (ШАЛ). Для изучения первичного состава КЛ необходима точная оценка параметров ШАЛ.К сожалению, при E> 100 ПэВ плотные массивы наземных ШАЛ, такие как KASCADE Antoni2005 , EAS-TOP Aglietta2004 и CASA-BLANCA Fowler2001 , дают низкие статистические результаты из-за очень низкого потока первичных КЛ таких энергий. При таких энергиях ввиду ограниченного бюджета экспериментов приходится либо снижать качество данных, либо искать другие методы регистрации ШАЛ.
Наблюдение отраженного оптического излучения Вавилова-Черенкова («черенковский свет») ШАЛ — перспективный метод исследования КЛ в диапазоне энергий 1 ПэВ – 10 ЭэВ ANTONOV201924; Антонов: 2015xta .Такой подход позволяет измерить форму функции бокового распределения (ФРР) вблизи оси (R <50 м) Антонов: 2015aqa . Считается, что эта область LDF является наиболее информативной частью LDF с точки зрения чувствительности к составу ANTONOV201924; сфера 2009ФИАН . Кроме того, параметры ЛДФ черенковского света обычно гораздо меньше зависят от модели взаимодействия адронов высоких энергий, чем параметры мюонной компоненты ШАЛ.
Эксперимент SPHERE — первая успешная попытка регистрации и реконструкции значительного количества ШАЛ методом отраженного черенковского света (RCL) Antonov: 2015xta .Эти наблюдения были выполнены детектором СФЕРА-2 на озере Байкал с использованием привязного аэростата («БАПА» — транслитерированное сокращение от русского «привязанный воздушный шар Байкал»).
Концепция эксперимента СФЕРА проиллюстрирована на рис. 1. Детектор СФЕРА-2 наблюдает черенковский свет ШАЛ, просматривая часть поверхности озера Байкал площадью ≈ (3/4) ⋅h3. Направление первичной частицы восстанавливается с использованием временной информации, а ее энергия оценивается с использованием полного черенковского светового потока и формы LDF Antonov: 2015aqa .Статистическая погрешность определения энергии составляет 10–20% в зависимости от энергии и условий наблюдения. Наконец, фракция компонента CR с низкой массой может быть идентифицирована с использованием формы LDF ANTONOV201924; Антонов: 2015xta; Антонов: 2015aqa .
Рисунок 1: Концепция наблюдения отраженного черенковского света в эксперименте СФЕРА.Данная статья в основном посвящена техническому описанию детектора СФЕРА-2. Также описаны условия наблюдения и конструкция аэростата БАПА.Обсуждается применимость подхода RCL к наблюдениям ШАЛ. Было продемонстрировано, что как полностью ядерный спектр (подраздел 6.1 Антонов: 2015xta и сфера2013JP-результатов ), так и состав Антонов: 2015aqa могут быть успешно восстановлены с помощью подхода отраженного черенковского света. В настоящее время проводится более подробный анализ с улучшенным учетом систематических эффектов, и результаты этого анализа будут опубликованы в другом месте.
Рисунок 2: Привязанный аэростат «БАПА» вместе с наземным оборудованием стартовой площадки.Воздушный шар показан во время испытательного полета при дневном свете с эквивалентной нагрузкой для регулировки угла атаки. На вставке (вверху слева) показан детектор СФЕРА-2, подвешенный под аэростатом БАПА во время ночного полета.2 Условия на опытной площадке
Все измерения детектором СФЕРА-2 проводились в Байкальском национальном парке. Этот район отличается низким уровнем атмосферного и светового загрязнения. Стартовая площадка привязного аэростата располагалась на льду Байкала на расстоянии около 1 км от берега в месте с координатами N 51∘47′49 ′ ′, E 104∘23′19 ′ ′, 455 м. над уровнем моря.Это место находится в нескольких километрах от Байкальского нейтринного телескопа GVD2018 . К участку эксперимента СФЕРА ведет Кругобайкальская железная дорога, которая в настоящее время используется редко; его наличие не повлияло на измерения.
Хорошая прозрачность атмосферы и отсутствие лунного света являются критическими факторами для успешной работы эксперимента СФЕРА. Прозрачность проверялась визуально, обеспечивая отсутствие облачности и видимость Млечного Пути во время наблюдений.Достаточно толстый ледяной покров (не менее 50 см) также необходим для того, чтобы выдержать большую нагрузку сосудов, заполненных гелием (не менее 3 т), и другого оборудования, необходимого для запуска шара (более подробную информацию см. В разделе 3). Эти условия выполняются на Байкале в конце февраля и в марте.
Наконец, предлагаемый метод регистрации ШАЛ также чувствителен к свойствам снежной поверхности, подробное обсуждение которого было проведено в ANTONOV201924 , и было показано, что неопределенности, связанные с поверхностью снега, не ухудшают результаты Черенкова. световые измерения и восстановление параметров ШАЛ.Во время измерений стабильность коэффициента отражения снега периодически контролировалась люксметром.
С учетом лунного цикла и ледовых условий можно проводить один или два сеанса измерений в год продолжительностью около 10 дней каждый. В среднем около половины ночей во время этих сеансов подходят для измерений.
Рисунок 3: Телескоп СФЕРА-2 на поверхности озера Байкал (март 2013 г.).3 Воздушный шар БАПА
Привязной аэростат БАПА (см. Рис.2) разработан компанией Авгур-РосАэроСистемы rosaerosystems специально для нужд эксперимента СФЕРА. BAPA — это баллон переменного объема с широким диапазоном рабочего давления. Размеры аэростата: длина — 15,57 м, диаметр — 5,75 м; его начальный / максимальный объем — 225/250 м3. Система сжатия состояла из 133 резиновых тросов, которые обеспечивали значения избыточного давления 200 Па и 585 Па (то есть давление выше внешнего давления воздуха) при минимальном и максимальном объемах баллона соответственно.Для дальнейшего контроля избыточного давления был установлен автоматический выпускной клапан, который открывается при значениях избыточного давления около 750 Па и закрывается при примерно 650 Па. Датчик перепада давления и температуры также был установлен внутри объема баллона (см. Описание ниже). Это позволило выбрать оптимальную рабочую высоту и контролировать вертикальную скорость при начальном подъеме.
Оболочка баллона «БАПА» объемом 250 м3 изготовлена из ламинированной газонепроницаемой ткани на нейлоновой основе Lamcotec lamcotec .Снаряд дополнялся перевернутым трехплоскостным оперением Y-типа для стабилизации полета. По заявлению производителя, аэростат имел максимальную высоту полета 1000 м с рабочими температурами на этой высоте от -30∘C до + 20∘C и рабочей скоростью ветра до 20 м / с. Максимальная полезная нагрузка составляла 80 кг с запасом 30 кг на высоте 1 км.
Баллон удерживался стальным тросом диаметром 3,1 мм и плотностью 41,1 г / м с расчетной максимальной рабочей нагрузкой 800 кг.Такелажные стропы шара были прикреплены к тросу с помощью вертлюга, чтобы обеспечить свободное вращение шара, позволяющее ориентироваться по ветру. С другого конца трос через шкив, закрепленный на поверхности льда, направлялся к электрической лебедке.
Рисунок 4: Схема детектора СФЕРА-2.4 Детектор СФЕРА-2
Собранный телескоп СФЕРА-2 показан на рис. 3. Принципиальная схема этого детектора представлена на рис. 4. Он состоял из сферического зеркала, мозаики фотоумножителя (ФЭУ) и блока управления.У каждого ФЭУ был свой сигнальный кабель. Модули питания ФЭУ устанавливались непосредственно на каждый ФЭУ и управлялись через интерфейс I2C I2C_spec индивидуально с помощью коммутатора, расположенного на мозаике.
4.1 Оптическая система
Телескоп СФЕРА-2 (см. Рис. 5) основан на оптической системе Шмидта без корректирующей пластины. Эта упрощенная конструкция страдает сферическими аберрациями, но подходит для наших целей, поскольку площадь сфокусированного светового луча сопоставима с пространственным разрешением мозаики.
Рисунок 5: Оптическая схема телескопа СФЕРА-2.Зеркало телескопа СФЕРА-2 имело диаметр D = 1,5 м, радиус кривизны Rc = 0,94 м и состояло из семи сегментов. Сегменты были изготовлены из многослойной углеродной ткани, покрытой отражающим слоем алюминия толщиной 120 нм и прозрачным защитным слоем SiO2 толщиной 40 нм. Интегральное представление функции рассеяния точки (PSF) зеркала, а именно доли полной энергии, приходящейся на определенный радиус (функция распределения PSF), показано на рис.6 для светового пучка, параллельного оси детектора. PSF был рассчитан с помощью общедоступного программного обеспечения OSLO EDU (версия 6.6) OSLO и представлен на рис. 6 (вставка) для трех значений угла падения. Все эти расчеты проводились для параллельных балок. Асимметрия пятна под углами 19∘ и 26 обусловлена тенью от мозаики. Общий диаметр PSF составляет около 50 мм, что сопоставимо с расстоянием между центрами соседних ФЭУ. Следовательно, излучение от любого источника на поверхности снега внутри поля зрения (FOV) телескопа СФЕРА-2 приведет к значительному сигналу, независимо от местоположения этого источника.
Рисунок 6: Функция распределения PSF для нормальной заболеваемости. На вставке (справа) показано изображение PSF для нормального падения (внизу), а также для угла падения 19∘ (в центре) и 26∘ (вверху).Оптические свойства зеркала проверялись с использованием источника света на основе сверхъяркого светодиода (LED) APRL-20W-EPA-3040-PW, установленного в центре экрана 100×100 мм за диафрагмой 5 мм с диффузор. Источник света был установлен на испытательном стенде, расположенном на оптической оси прибора вблизи центра кривизны зеркала.ФРТ всех сегментов были одинаковыми, диаметром около 15 мм (такое уширение отраженных изображений связано с неидеальной текстурой отражающей поверхности). Фокусные расстояния всех сегментов оказались одинаковыми. Наконец, на отраженных изображениях сегментов не было обнаружено никаких признаков механической деформации.
Перед началом наблюдений все семь сегментов были собраны и еще раз протестированы с использованием того же источника света. На полученном изображении было обнаружено единственное световое пятно диаметром 20 мм (см. Рис.7). Эта процедура проверки зеркал проводилась на открытом воздухе при температуре воздуха, близкой к той, которая была зафиксирована во время испытательных полетов.
Рисунок 7: Изображение светодиодного источника света, сформированного из 7-сегментного зеркала в сборе.После сборки зеркала диафрагма диаметром 0,93 м была установлена на 100 мм выше центра кривизны зеркала, а мозаика ФЭУ была установлена на 420 мм ниже зеркала (на ∼520 мм над центром кривизны зеркала и на ∼50 мм над его точкой фокуса). ). Сама мозаика имела форму отрезка усеченной сферы с кривизной 526 мм, внешним радиусом 250 мм и общей высотой 300 мм (см.рис.5).
4.2 Мозаика ФЭУ
Мозаика состояла из 108 ФЭУ-84-3 ФЭУ84 ФЭУ и одного ФЭУ Hamamatsu R3886 R3886 . ФЭУ-84-3 ФЭУ имеет мультищелочной (Sb-K-Na-Cs) фотокатод диаметром 25 мм с модулятором и 12-ступенчатую динодную систему с мелкоячеистой структурой. Он чувствителен в диапазоне длин волн 300–800 нм с максимумом чувствительности около 420–550 нм. Типичная пиковая квантовая эффективность ФЭУ-84-3 ФЭУ составляет около 18% Антонов2016 . ФЭУ Hamamatsu R3886, установленный в центре мозаики, имел фотокатод из двухкалиевого (Sb-K-Cs) диаметром 34 мм и 10-ступенчатую динодную систему с круглой клеткой.Он чувствителен в диапазоне длин волн 300-650 нм с максимальной чувствительностью около 25% около 420 нм Antonov2016 .
На каждом ФЭУ был установлен источник питания высокого напряжения (HVPS). ФЭУ с источником питания образовывал оптический модуль (ОМ) (см. Рис. 8). OM были плотно упакованы в мозаику, поэтому каждый OM был покрыт алюминиевой фольгой для уменьшения перекрестных помех ФЭУ. Для питания и управления ОМ использовался четырехжильный экранированный кабель длиной 30 см; два провода использовались для входа питания 15 В, а два других провода — для передачи команд и данных телеметрии через интерфейс I2C.ОМ были подключены параллельно парами (с использованием нечетных и четных адресов в паре) к плате коммутатора, расположенной непосредственно на мозаике. Аналоговые выходные сигналы от всех ФЭУ передавались на считывающую электронику в блоке управления через 3-метровые коаксиальные кабели RG-174A / U с волновым сопротивлением 50 Ом. Мозаика ФЭУ была защищена от ветра, но располагалась вне термостатического контейнера. Мозаика имела более высокую температуру, чем наружный воздух, из-за тепла от высоковольтных источников энергии.
Рисунок 8: Оптический модуль с ФЭУ-84-3 и высоковольтным источником питания. Рисунок 9: Схема высоковольтного источника питания для ФЭУ.4.3 Источники питания высокого напряжения
HVPS представлял собой компактное (62 × 25 × 25 мм) устройство с 11 выходными контактами для подключения ФЭУ-84-3. Схема HVPS показана на рис. 9. HVPS состоял из двух плат: умножителя напряжения и платы управления HVPS. Умножитель напряжения выполнен по схеме Кокрофта-Уолтона с двумя RC-цепями на каждом диноде. Эти RC-цепи позволяют отфильтровывать низкочастотные колебания напряжения и высокочастотный шум, обеспечивая, таким образом, стабильность динодного напряжения 2 мВ.Умножители были построены с использованием высоковольтных конденсаторов 0,47 мкФ 240 В (GRM43DR72E474KW01 murata ) и диодов SM4005PL MCC с максимальным обратным напряжением 600 В. Фильтры были построены с использованием конденсаторов той же линейки, но с разными напряжениями, соответствующими им. напряжений динодов. Все выходные контакты умножителя были напрямую подключены к контактам ФЭУ, за исключением выхода HV10, который был подключен к модулятору ФЭУ для эффективного сбора фотоэлектронов на первом диноде.Плата умножителя напряжения была покрыта толстыми слоями силиконового герметика для электрической изоляции и предотвращения утечек и разряда.
Плата управления HVPS содержит индуктивный насос MAX1847 MAX1847 для генерации импульсов высокого напряжения и 8-битную микросхему цифро-аналогового преобразователя (DAC) Analog Devices AD5245BRJ50 AD5245BRJ50 для управления высоким напряжением в диапазоне 800–1500 В. Это напряжение было установлено в соответствии со значением, записанным в выходном регистре через интерфейс I2C.Плата контролировала все напряжения относительно выходного значения HV2.
Другой 4-канальный 12-разрядный чип AD7994BRU AD7994BRU использовался для управления выходным напряжением HV1, входным напряжением +15 В, средним анодным током ФЭУ с точностью до 0,1 мкА и температурой платы источника питания с точностью до 0,1 мкА. B57621C0474J062 Термистор NTC EPCOS . Цифровой выход ALERT / BUSY микросхемы AD7994BRU использовался для включения и выключения индукционного насоса. После включения питания +15 В высокое напряжение оставалось выключенным.Высокое напряжение можно было активировать только командой через интерфейс I2C.
Напряжения на всех других выходах (HV2-HV11) не измерялись во время экспериментальных прогонов, а оценивались с использованием напряжения HV1. Зависимость напряжений HV2-HV11 от напряжения HV1 была исследована на партии случайных HVPS.
Потребляемая мощность HVPS была менее 90 мВт при усредненном по времени анодном токе ФЭУ 100 мкА. В темноте (отсутствие света на фотокатоде ФЭУ) потребляемая мощность HVPS упала до 35 мВт.
4.4 Мозаичный коммутатор
Мозаичный коммутатор был установлен под ОМ (общий вид платы коммутатора см. На рис.10) и состоял из двух плат: объединительной платы со всеми пассивными элементами (фильтры, предохранители и розетки для подключения питания и управления HVPS) и сменная основная плата, на которой размещены все микросхемы, датчики, стабилизация питания +3,3 В и т. д. Такая конструкция была использована для облегчения замены вышедших из строя активных компонентов без полной разборки мозаики.
Рисунок 10: Плата коммутатора с 64 каналами I2C, установленная на мозаике ФЭУ.Принципиальная схема коммутатора представлена на рис. 11. Коммутатор служил для доступа бортового компьютера к каждому из ОМ через интерфейс I2C. Поскольку на бортовом компьютере отсутствовала встроенная поддержка I2C, интерфейс был эмулирован с использованием сигнальных линий порта LPT. Две микросхемы Analog Device ADuM1251 ADuM1251 использовались для трансляции команд, одна для сигналов SCL и SDA, а другая для независимого сигнала RESET, который переключал коммутатор в исходное состояние (сразу после включения).
Рисунок 11: Функциональная схема платы 64-канального коммутатора I2C.Ядро коммутатора состояло из восьми микросхем NXP Semiconductor PCA9547PW PCA9547 , каждая с восемью каналами I2C (всего 64 канала). Каналы 1–56 использовались для коммутации ОМ. Поскольку OM с нечетными и четными адресами могут быть подключены к интерфейсу I2C параллельно, всего можно было использовать 112 OM. Питание ОМ осуществлялось через плату коммутатора. Каждый ОМ был подключен к шине питания +15 В через самовосстанавливающийся предохранитель MF-R005 MF-R005 с максимальным током 50 мА.
Каналы 57–62 зарезервированы для различных датчиков. Датчик Analog Devices AD7415 AD7415 зарегистрировал температуру на мозаике. Коммутатор мозаики ФЭУ имел магнитометр и инклинометр (см. Рис. 4) для контроля ориентации мозаики (вращения и наклона соответственно). Поскольку детектор СФЕРА-2 свободно подвешивался под баллоном «БАПА», необходимо учитывать наклон мозаики для восстановления геометрических параметров ливня.
Магнитометр Honeywell HMC6352 HMC6352 (сейчас не производится) был установлен на 18 см ниже платы коммутатора для контроля ориентации мозаики в горизонтальной плоскости с точностью ± 2,5 ±. 2-осевой инклинометр NS-25 / DQL2-IXA инклинометр устанавливался непосредственно на основной плате коммутатора и позволял измерять наклон детектора относительно горизонтальной плоскости с точностью 0,1 ° (0,3 ° во всем температурном диапазоне). ). Во время наблюдений наклон детектора составлял около 3∘ в штиль (система подвески детектора была не очень точной) и до 18∘ в ветреную погоду.
4.5 Блок управления
Электроника размещалась в термостабильном контейнере над оптической частью детектора СФЕРА-2. Вся электроника была смонтирована в 19-дюймовом ящике глубиной 240 мм с 21 слотом для модулей высотой 6U. Для подключения электронных плат использовалась пассивная кросс-ISA плата PCA-6120 Advantech с 20 слотами. В ящике размещались четырнадцать 8-канальных плат FADC, плата триггера, плата калибровки светодиодов (которая также содержала внешние датчики давления и температуры) и бортовой компьютер (см.рис.12). Блок управления имел два датчика температуры для измерения температуры снаружи и внутри блока. В случае перегрева электроники включалась система охлаждения. Другой датчик использовался для измерения температуры внутри оболочки баллона.
Рисунок 12: Передняя панель электроники.4.5.1 Измерительные каналы
На рис. 13 представлена логическая схема измерительного канала детектора СФЕРА / ̄2. Канал состоял из двух 10-битных АЦП Analog Devices AD9203ARU AD9203ARU с частотой дискретизации 40 МГц и двух операционных усилителей AD8011 AD8011 с коэффициентом умножения −30.0 ± 0,3 Сигнал анодного тока от ОМ разветвлялся на эти два усилителя, где он инвертировался и усиливался. Затем сигнал подавался на два АЦП, которые отправляли оцифрованные значения сигнала на микросхему FPGA каждые 25 нс. Сигналы синхронизации подавались на АЦП со сдвигом между ними на 180 °, поэтому анодный сигнал оцифровывался каждые 12,5 нс.
Микросхема XILINX FPGA Xilinx (конфигурационная микросхема битового потока) реализовала алгоритм обработки потока цифровых данных.Схема этой процедуры показана на рис. 14. Сначала входящие сигналы были разделены на линии задержки на 6,4 мкс. Затем сигнал от одной из двух результирующих ветвей отправлялся интегратору, который вычислял интегральный сигнал Aint за последние 100 нс (другая ветвь на этом этапе не рассматривалась). Затем этот интегральный сигнал сравнивался с порогом Athr, который устанавливался индивидуально для каждого канала. Если Aint> Athr, на плату триггера был отправлен сигнал дискриминатора.
Когда плата триггера выдает «триггерный» сигнал, информация, собранная АЦП в течение последних 12.8 мкс было скопировано в специально разработанный буфер. Использование линий задержки и буфера позволило записывать сигнал не только около и после времени запуска, но и до этого момента. Буфер способен хранить четыре события. Время, необходимое для чтения одного события из буфера и записи этой информации на твердотельный накопитель (SSD), составляло примерно 0,25 с. Поскольку каждое «триггерное» событие сопровождалось калибровочным событием, максимальная частота считывания события составляла около 2 Гц.
Рисунок 13: Функциональная схема одноканального FADC.Рисунок 14: Схема системы сбора данных (DAQ) детектора СФЕРА-2.Сигналы дискриминатора посылались на триггер непрерывно. Если система триггера выдает сигнал триггера, когда буфер заполнен, система сбора данных установит флаг триггера в 1 и записывает 12,8 мкс данных из канала сразу после освобождения буфера. Это привело к «мертвому времени» детектора. Такая ситуация не характерна для условий работы детектора СФЕРА-2, но все же иногда возникает из-за перекрестных помех ОМ или высокого уровня освещенности.
Плата измерительного канала, показанная на рис. 15, имела 8 входных разъемов SMA для аналоговых сигналов. Плата состояла из четырех микросхем FPGA XILINX Spartan3 XC3S200-4TQ144I XILINX_Spartan (одна микросхема на четыре АЦП или на два канала). Микросхема XILINX CoolRunner XCR3128XL-10TQ144I XCR3128XL CPLD использовалась в качестве клиентского контроллера шины ISA и загрузчика программ для FPGA.
Рисунок 15: 8-канальная плата FADC.Каждая канальная плата флэш-АЦП имела отдельный вторичный источник питания.Напряжение шины ISA +5 В было преобразовано в четыре выходных напряжения +2,8 В, -2,8 В, +2,5 В и +1,2 В. Для положительных напряжений микросхема понижающего DC-DC преобразователя MAX1556 MAX1556 был использован КПД и максимальный ток 1,2 А. Для отрицательного напряжения использовался преобразователь напряжения на коммутируемых конденсаторах ADM8660 ADM8660 , который преобразовывал +2,8 В в -2,8 В. Общая потребляемая мощность платы в полном рабочем режиме была ниже 2 Вт. Спящий режим использовался, когда плата FADC была загрузился, но ждал начала измерений.В этом режиме все преобразователи были выключены, а потребляемая мощность составляла около 10 мВт. Только чип CPLD работал как супервизор и постоянно ждал команд. Также появилась возможность измерения температурного режима двумя датчиками и напряжения питания с помощью дополнительных микросхем AD7994BRU ADC AD7994BRU .
Рисунок 16: Плата запуска.4.5.2 Триггер
Система запуска имела 112 входных каналов (109 основных и 3 зарезервированных), на которые поступали сигналы дискриминатора от измерительных каналов.Плата триггера показана на рис. 16. Логическая модель мозаики ФЭУ была загружена в микросхему ПЛИС XILINX Spartan XC3S400 XILINX_Spartan на этапе загрузки детектора. Система запуска детектора поддерживала несколько условий запуска, некоторые из которых могли быть активны одновременно. Два «локальных» условия L2 и L3 (требующие, чтобы по крайней мере два или три (соответственно) соседних канала генерировали сигналы дискриминатора в пределах временного окна 1 мкс) и четыре «глобальных» условия G3, G4, G5 и G7 (требующие, чтобы были доступны по крайней мере три, четыре, пять или семь (соответственно) каналов с любыми номерами для генерации сигналов дискриминатора в пределах временного окна 1 мкс).Система запуска одновременно использовала одно локальное и одно глобальное условие.
Плата триггера имела порт синхронизации для входного разъема сигнала PPS модуля GPS. Входной разъем внешнего триггера позволял генерировать принудительные внутренние триггерные сигналы, которые можно было использовать для записи кадров данных с электронным шумом и фоновой подсветкой. Кроме того, срабатывание триггера могло произойти с помощью программной команды. Выходной порт триггера использовался для отправки сигналов на калибровочную плату для создания калибровочных кадров Антонов2016 .
Рисунок 17: Калибровочная плата.4.5.3 Калибровочная плата
Плата для калибровки светодиодов является важной частью детектора SPHERE / ̄2. Эта плата позволяла получить автоматическую оперативную относительную калибровку каждого ФЭУ в мозаике для каждого обнаруженного события. Это, в свою очередь, позволило снизить неопределенности при восстановлении ЛДФ. Подробное описание процедуры калибровки СФЕРА / ̄2 приведено в Антонов2016 .
Калибровочная плата (изображена на рис.17) включает семь драйверов для светодиодов Foryard FYL-5013VC1V foryard_cite с максимальным излучением около 402–405 нм. Светодиоды устанавливались на плату (в термостабилизированном боксе), и свет передавался на мозаику по оптоволоконным кабелям. Драйверы светодиодов позволяли формировать световые импульсы с запрограммированной интенсивностью и почти прямоугольной формой. Амплитуда импульсного напряжения устанавливалась индивидуально для каждого светодиода в диапазоне 3,3–8,9 В с помощью AD5245BRJ50 DAC AD5245BRJ50 (как и в HVPS) и стабилизатора напряжения LM217 LM217 .Прямоугольная форма импульса формировалась с помощью дифференциального каскада на транзисторах КТ972А Integral_972 и КТ973A Integral_973 и переключателя «включено-выключено» на базе микросхемы KP1533LE1 (аналог SN74ALS02 TI_SN742428S02A). Длительность импульсов и порядок переключения (см. Таблицу в Antonov2016 ) контролировались прошивкой калибровочной платы, загруженной в микросхему XILINX XCR3128XL CPLD XCR3128XL .
Последовательность калибровочной флэш-памяти запускалась внешним входом с платы триггера или программной командой (используется только для целей тестирования, поскольку этот способ относительно медленный).Задержка между поступлением сигнала запуска и первой вспышкой светодиода была установлена в прошивке FPGA. Драйверы светодиодов питались от линии +12 В с помощью DC-DC преобразователя TMA0512S TRACO . 8-й канал калибровочной платы был зарезервирован для лампы накаливания, имитирующей мозаичное освещение звездным фоном.
Местный датчик давления и температуры HP03S HP03S был установлен на калибровочной плате. Поскольку условия в термостатическом боксе могли отличаться от внешних условий, был использован дополнительный (внешний) датчик давления и температуры, и дополнительный разъем для этого датчика был добавлен на лицевую панель калибровочной платы.Кроме того, датчик перепада давления CPCL04DFC CPCL04DFC использовался для контроля избыточного давления внутри воздушного шара (см. Раздел 3) во время начального заполнения воздушного шара и на каждом этапе полета. Избыточное давление быстро увеличивается с высотой, но медленно уменьшается с течением времени на постоянной высоте из-за охлаждения газа в воздушном шаре. Следует помнить, что при избыточном давлении 750 Па открывается предохранительный клапан, что приводит к потере газа. Таким образом, измерения избыточного давления оказались особенно полезными во время начального всплытия, что позволило нам выбрать такую скорость всплытия, когда газ достаточно остынет, чтобы избежать ненужной утечки.
4.5.4 Бортовой компьютер
В качестве бортового компьютера использовался промышленный компьютер Advantech PCA-6781VE Advantech с процессором Intel Celeron M 600 МГц, работающий под управлением ОС Slackware Linux 13.37. Slack . Компьютер был напрямую подключен к измерительным платам, триггеру и калибровочной плате через шину ISA (см. Раздел 4.5). На передней панели компьютерной платы размещались выключатель питания, выключатель нагревателя, четыре порта USB 2.0 для модуля Wi-Fi D-Link DWA-126 D-link_DWA126 с подключением флеш-накопителя и внешней антенной ANT24-1201 D-link_ANT24 .Кроме того, можно было подключить клавиатуру и монитор для прямого доступа и настройки ОС.
Вторичные источники питания детектора располагались внутри модуля бортового компьютера. Эти источники питания были собраны с использованием DC-DC преобразователей XP Power XP-Power ICh20024S05 (+5 В, 20 А), JTA1024S12 (+12 В, 0,83 А) и ICH5024WS15 (+15 В, 3,33 А) на отдельная плата источника питания низкого напряжения (LVPS) с микросхемой XILINX Xilinx XCR3128XL CPLD в качестве контроллера.Этот контроллер служил мостом между портом LPT и интерфейсом I2C. Интерфейс I2C, эмулированный на выводах порта LPT бортового компьютера, использовался для доступа и управления мозаичным коммутатором ФЭУ (см. Раздел 4.4) и вентиляторами системы охлаждения, а также для измерения напряжения и тока основных аккумуляторных батарей.
Сам бортовой компьютер питался от двух источников питания: +5 В и +12 В (см. Рис. 18). Поскольку рабочие температуры компьютера составляли от 0∘ до 60∘C, на задней стороне компьютерной платы был установлен электрический нагреватель мощностью 25 Вт, чтобы обеспечить нормальную загрузку при температуре окружающей среды около -20∘C.На нагрев требовалось 10-15 минут, и после успешной загрузки системы нагреватель был выключен, поскольку бортовая электроника при работе вырабатывала достаточно тепла для поддержания необходимого диапазона температур.
Рисунок 18: Бортовой компьютер и блок питания.4.6 Передача данных и телеметрия
Аппарат СФЕРА-2 имел множество датчиков температуры и давления для управления как условиями полета, так и состоянием электроники, и был спроектирован как полностью автоматический. Однако в блок управления входили также USB-адаптер Wi-Fi и антенна, позволяющая управлять извещателем удаленно с земли.Для поддержания связи на расстояниях более 300 м использовалась направленная антенна, поэтому соединение Wi-Fi было нестабильным из-за изменения положения детектора СФЕРА-2 из-за ветра. Сигнал пропадал, когда детектор выходил из конуса 45 ° относительно антенны. Эта проблема была решена путем изменения направления антенны вручную.
Соединение Wi-Fi использовалось для передачи данных телеметрии, уведомлений о зарегистрированных событиях с кратким обзором этих событий, а также для отправки команд блоку управления (включая обновления состояния триггера, питание PMT, условия триггера и т. Д.). Высота и координаты детектора СФЕРА-2 контролировались Garmin 16HVS GPS GarminGPS через последовательный порт RS-232. GPS имел вывод PPS с точностью 1 мкс для привязки обнаруженных событий к мировому времени. Датчик давления HP03S HP03S измеряет атмосферное давление вне блока. Датчик перепада давления CPCL04DFC CPCL04DFC с инструментальным усилителем INA128P INA128P позволил измерить избыточное давление внутри оболочки баллона с точностью не хуже 3 Па.Мозаика ФЭУ была дополнена собственным датчиком температуры Analog Devices AD7415 AD7415 .
4.7 Система электропитания
За электроникой в отдельном корпусе были установлены шесть литий-ионных аккумуляторных батарей UNB-01 (EL1901) общей мощностью около 900 Вт / ч. Система питания детектора СФЕРА-2 использовала несколько батареек в блоке и была спроектирована так, чтобы обеспечить «горячую» замену батарей в блоке без необходимости выключать детектор.При максимальной потребляемой аппаратом мощности порядка 50 Вт энергосистема гарантировала 15 часов стабильной работы. При минимальном энергопотреблении (бортовой компьютер активен, системы связи активны, контроль температуры активен, все остальные системы отключены) батареи могут обеспечивать питание извещателя примерно на 50 часов. Второй блок из шести батарей и возможность горячей перезагрузки системы питания позволили поддерживать устройство в рабочем состоянии в течение всего периода измерения (т.е. около 10 дней).
5 Обсуждение и выводы
В данной статье мы даем описание эксперимента СФЕРА с учетом всех изменений в конструкции детектора СФЕРА-2, которые были внесены после испытательных полетов 2008-2010 гг. Мы выполнили детальное моделирование отклика детектора СФЕРА-2, включая расчет его инструментальной чувствительности (см. ANTONOV201924 ). В 2011–2013 годах на озере Байкал было проведено три успешных цикла измерений, в результате которых было зарегистрировано более 103 событий ШАЛ Antonov: 2015xta .Анализ и интерпретация экспериментальных данных предоставлены в Антонов: 2015xta; Антонов: 2015aqa . В этих работах было показано, что метод регистрации ШАЛ с использованием отраженного черенковского света может быть использован не только для восстановления энергии первичной частицы, но и для оценки состава КЛ. Продолжается более подробный анализ с уточнением систематики; его результаты будут опубликованы в другом месте.
К сожалению, общее количество ливней, зарегистрированных детектором СФЕРА-2, все еще довольно мало по сравнению с наземными массивами, такими как KASCADE-Grande ape12 , EAS-TOP agl89 и TALE abb18 .В основном это связано с двумя причинами, а именно: 1) скромная чувствительность и квантовая эффективность ФЭУ-84-3 ФЭУ, использованного в эксперименте, 2) технические трудности с поддержанием аэростата «БАПА» в эксплуатационных условиях и некоторые логистические проблемы. Использование более чувствительных ФЭУ увеличило бы количество регистрируемых событий в несколько раз. Кроме того, условия русской зимы позволяют проводить до пяти измерений в год при достаточном запасе гелия. В целом ожидаемое количество событий после этих улучшений может возрасти примерно на порядок.
Разработка аппаратной части детектора СФЕРА-2 в основном велась в период 2005-2010 гг. С использованием существующих и доступных на тот момент электронных компонентов и материалов. В настоящее время, с увеличением функциональности и миниатюризации электроники, а также с появлением новых кремниевых фотоумножителей, можно достичь тех же технических целей более простыми и эффективными способами. Использование кремниевого ФЭУ и современных электронных компонентов позволило бы снизить вес оборудования как минимум в 10 раз.В свою очередь, меньшая масса детектора позволила бы отказаться от громоздкого аэростатного оборудования и перейти на использование в качестве носителя беспилотных летательных аппаратов, таких как коптер или дрон.
6 Благодарности
Мы благодарны группе С.Б. Шаулова из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН за помощь в сборке и испытании электронного оборудования и подготовке экспедиций. Мы также благодарим коллаборацию Байкал-ГВД и Г.В. Домогацкому (Институт ядерных исследований РАН) за поддержку эксперимента «СФЕРА» на научной станции «Озеро Байкал». Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований [гранты 11-02-01475-а, 12-02-10015-к] и Президиумом РАН. Работа Т.Д. была поддержана Мюнхенским институтом астро- и физики элементарных частиц (MIAPP) кластера передового опыта DFG «Происхождение и структура Вселенной».
Список литературы
- (1) Т.Антони и др. Сотрудничество KASCADE, KASCADE измерения энергии спектры элементных групп космических лучей: результаты и открытые проблемы, Физика астрономических частиц 24 (1-2) (2005) 1–25. DOI: 10.1016 / j.astropartphys.2005.04.001.
- (2) М. Аглиетта и др., Первичный состав космических лучей в «Коленная» область через ШАЛ электромагнитные и мюонные измерения на EAS-TOP, Astroparticle Physics 21 (6) (2004) 583–596. DOI: 10.1016 / j.astropartphys.2004.04.005.
- (3) Дж.Фаулер и др., Измерение спектра и состава космических лучей на колено, Astroparticle Physics 15 (1) (2001) 49–64. DOI: 10.1016 / s0927-6505 (00) 00139-0.
- (4) Р. Антонов и др., Пространственно-временная структура ШАЛ, отраженная Черенковым. световой сигнал, Astroparticle Physics 108 (2019) 24 — 39. DOI: 10.1016 / j.astropartphys.2019.01.002.
- (5) Антонов Р.А. и др., Обнаружение отраженного черенковского света от протяженных атмосферные ливни в эксперименте СФЕРА как метод исследования сверхвысоких энергий. космические лучи, Phys.Часть. Nucl. 46 (1) (2015) 60–93. DOI: 10,1134 / S1063779615010025.
- (6) Антонов Р.А. и др., Поэтапное исследование состава КЛ с помощью СФЕРА. эксперимент с использованием данных 2013 г., J. Phys. Конф. Сер. 632 (1) (2015) 012090. arXiv: 1503.04998, DOI: 10.1088 / 1742-6596 / 632/1/012090.
- (7) Анохина А. и др. Методика измерения спектра протонов ПКЛ в диапазон энергий> 1016 эВ, Вестник Физического института им. П.Н. Лебедева. 36 (5) (2009) 146–149. DOI: 10.3103 / s10683356042.
- (8) Антонов Р. и др., Результаты по спектру и составу первичных КЛ. реконструирован детектором СФЕРА-2, Journal of Physics CS 409 (1) (2013) 012088–012091. DOI: 10.1088 / 1742-6596 / 409/1/012088.
- (9) Г. Домогацкий и др., Гигатонный объемный детектор на Байкале: состояние проект, 2018, с. 063. DOI: 10.22323 / 1.307.0063.
-
(10)
Авгур РосАэроСистемы, Сайт.
URL http://rosaerosystems.com -
(11)
L. Inc., Laminating Coating Technologies Inc.,
Веб-сайт.
URL http://www.lamcotec.com/ -
(12)
«Спецификация интерфейса».
URL http://www.i2c-bus.org/ -
(13)
Программное обеспечение оптики для компоновки и оптимизации,
Веб-сайт.
URL https://www.lambdares.com/oslo - (14) П. Дунаевская, М. Подоксина, Ю. Ронкин, Фотоэлектронный умножитель ФЭУ-84, Приборы и техника эксперимента. 5 (1970) 252–255.
-
(15)
Хамамацу Фотоникс К.К.,
Продукт
Технические характеристики. (2010).
URL http://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/L11416_L11494_TACC1057E.pdf - (16) Антонов Р. и др. Система калибровки светодиодов детектора СФЕРА-2. Физика астрономических частиц 77 (2016) 55–65. DOI: 10.1016 / j.astropartphys.2016.01.004.
-
(17)
Мурата,
«Спецификации продукта».
URL https://www.murata.com/~/media/webrenewal/support/library/catalog/products/capacitor/mlcc/c02e.ashx?la=en-us -
(18)
Корпорация Micro Commercial Components Corp.,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.mccsemi.com/pdf/Products/SM4001PL-SM4007PL(SOD-123FL)-V3.pdf -
(19)
Максим Интегрированный,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1846-MAX1847.pdf -
(20)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD5245.pdf -
(21)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http: //www.analog.com / media / en / Technical-Documentation / Data-Sheet / AD7993_7994.pdf -
(22)
EPCOS AG,
«Продукт
спецификация (сейчас не в производстве) ».
URL http://datasheetz.com/data/Sensors,%20Transducers/Thermistors%20-%20NTC/B57621C474J62-datasheetz.html -
(23)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADUM1250_1251.pdf -
(24)
NXP Semiconductors,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https: // www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9547.pdf -
(25)
Bourns, Inc.,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://bourns.com/docs/product-datasheets/mfr.pdf?sfvrsn=bc732717_30 -
(26)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7414_7415.pdf -
(27)
Ханиуэлл,
HMC6352
Техническая спецификация.
URL https://datasheet4u.com/datasheet-pdf/Honeywell/HMC6352/pdf.php?id=632821 -
(28)
Durham Instruments,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://disensors.com/product/dql-dual-axis-inclinometer/ -
(29)
Advantech Co., Ltd., Веб-сайт.
URL http://www.advantech.com/ -
(30)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9203.pdf -
(31)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8011.pdf -
(32)
Xilinx Inc., Веб-сайт.
URL https://www.xilinx.com/ -
(33)
Xilinx,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds099.pdf -
(34)
Xilinx,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds016.pdf -
(35)
Максим Интегрированный,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1556-MAX1557.pdf -
(36)
Аналоговые устройства,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADM660_8660.pdf -
(37)
Нинбо Форярд Оптоэлектроника,
FYL-5013VC1C
Техническая спецификация.
URL {https://datasheet4u.com/datasheet-pdf/NingboForyard/FYL-5013VC1C/pdf.php?id=1096448} -
(38)
STMicroelectronics,
«Продукт
Технические характеристики».
URL www.st.com/resource/en/datasheet/lm217.pdf -
(39)
ЗАО «ИНТЕГРАЛ», г.
«Продукт
спецификация ».
URL https: //www.integral.Автор / sites / default / files / pdf / kt972.pdf -
(40)
ЗАО «ИНТЕГРАЛ», г.
«Продукт
спецификация ».
URL https://www.integral.by/sites/default/files/pdf/kt973.pdf -
(41)
Texas Instruments, «Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.ti.com/lit/gpn/SN74ALS02A -
(42)
TRACO Electronic AG,
«Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.tracopower.com/products/tma.pdf -
(43)
НАДЕЖДА Microelectronics CO.,
HP03S
Техническая спецификация.
URL https: // datasheet4u.com / datasheet-pdf / HOPERF / HP03S / pdf.php? id = 748092. -
(44)
Honeywell International, Inc.,
«Продукт
Технические характеристики. Сейчас не в производстве ».
URL https://www.elfa.se/Web/Downloads/_t/ds/CPC_eng_tds.pdf -
(45)
Slackware Linux, Inc., «Дистрибутив ОС
разработчик ».
URL http://www.slackware.com/ -
(46)
D-Link (Europe) Ltd.,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://dlink.ru/mn/products/2/1297.html -
(47)
D-Link (Europe) Ltd.,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://www.dlink.ru/mn/products/2/229_b.html -
(48)
XP Power, веб-сайт.
URL https://www.xppower.com/ -
(49)
Garmin Ltd.,
«Продукт
Технические характеристики».
URL http://static.garmin.com/pumac/470_GPS16_17TechnicalSpecification.pdf -
(50)
Texas Instruments, «Продукт
Технические характеристики».
URL https://www.ti.com/lit/gpn/INA128 - (51) W. Apel, et al. (Сотрудничество KASCADE-Grande), Спектр космические лучи высоких энергий, измеренные с помощью KASCADE-Grande, APh 36 (2012) 183–194.DOI: 10.1016 / j.astropartphys.2012.05.023.
- (52) M. Aglietta et al. (Сотрудничество EAS-TOP), Массив EAS-TOP в E0 = 1014–1016 эВ: стабильность и разрешение, NIM A 277 (1989) 23–28. DOI: 10.1016 / 0168-9002 (89) -7.
- (53) Р.