Мультивибратор
творческая работа учащихся по физике (11 класс) на тему

МБУДО «Детский оздоровительно-образовательный центр города Ельца»(ДООЦ)

Объединение: радиоконструирование

Школа: МБОУ СОШ № 10 с углубленным изучением отдельных предметов

Мультивибратор

(стенд)    

Исследовательская работа

                                                         Выполнила: обучающаяся МБОУ СОШ №10 и ДООЦ

                                                                               Плеснякова Дарья                                                                              

                                                         Объединение:  радиоконструирование

                                     Научные руководители: Аникушина Татьяна Викторовна —

                                                                                учитель МБОУ  СОШ №10,

                                                                                Поваляев Борис Алексеевич — педагог

                                                                                дополнительного образования ДООЦ

                                                                Мультивибратор

(стенд)

Исследовательская работа

 Цель работы: разработать и изготовить действующий стенд электронного симметричного мультивибратора для кабинета физики в школах, лаборатории радиоконструирования, в детских центрах дополнительного образования, а также провести исследование работы автогенератора (мультивибратора).

 Задачи:

 1.Стенд должен быть выполнен на современных радиоэлементах — транзисторах, с применением печатной платы с питанием схемы от гальванических элементов.

 2.Принципиальная схема должна находиться непосредственно на стенде и соответствовать расположению радиоэлементов на печатной плате.

            Симметричный мультивибратор - типичный представитель группы устройств, вырабатывающих колебания сложной формы, отличной от синусоидальной (в

идеале — прямоугольной). Генератор этого вида называют релаксационным. Он содержит накопитель электрической энергии в виде конденсаторов и электронный ключ, переключение которого обусловлено запасом энергии в накопителе. Действует мультивибратор следующим образом. Предположим, в начальный момент транзистор VT1 открывается и переходит в насыщенное состояние. Конденсатор С2 заряжается и напряжение оказывается приложенным отрицательным потенциалом к базе транзистора VT2. Транзистор  VT2 закрывается. Конденсатор С2 начинает разряжаться через резисторы R3, R5, поддерживая потенциал базы транзистора VT2 отрицательным, но убывающим по величине.

            Как только напряжение на базе VT 2 станет равным нулю, транзистор VT 2 откроется. Одновременно с разрядом конденсатора C2 происходит заряд конденсатора С3. Как только транзистор VT 2 откроется, отрицательный потенциал конденсатора С 2 будет подан на базу транзистора VT 1 и закроет его. Далее процесс повторяется. Постоянные времени цепей разряда конденсаторов С 2 и С 3 соответственно равны T1=0,7С2R1 и T2=0,7С3R2. Эти величины и определяют длительность импульсов на выходе мультивибратора ( T1 – длительность импульсов,  T2 – длительность интервала между ними).Расчет частоты следования импульсов проводится по формуле F=1/  T2 . Частота периодичности колебаний – Fn=1/  T0, где равны T0 – период (число одного полного колебания).

            Проще представлен симметричный мультивибратор в Новом политехническом словаре (Научное издательство «Большая Российская энциклопедия»  А.Ю. Имлинский, В.А.Дубровский, Москва 2006 г.) : «Мультивибратор – двухкаскадный релаксационный генератор электрических колебаний, содержащий два одинаковых усилителя, охваченных взаимной обратной положительной связью, генерирует электрические импульсы почти прямоугольной формы. Применяются мультивибраторы в устройствах автоматики, вычислительной техники, радиолокации и т.д.»

На стенде представлены два мультивибратора.

 Первый генерирует колебания с частотой 0,3-0,7 Гц, второй – 800-1100 Гц. Регулирование частот колебаний обеспечивается установленными в цепи баз транзисторов переменными резисторами R5,R6,R11. Для наглядности в качестве дополнительных нагрузок мультивибраторов применены светодиоды VD1,VD2 и динамик ВА1.

  Стенд обеспечивает три режима работы:

1.Работа первого низкочастотного генератора

2.Работа первого и второго звукового генераторов

3.Работа двух генераторов с импульсной модуляцией, для чего в схему введён усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторе VT3.

В третьем режиме электрические колебания снимаются с коллектора транзистора  VТ2 мультивибратора и через ограничительный резистор R7 подаются на базу транзистора VТ3.Коллектор транзистора VТ3 подключен к положительному потенциалу источника питания. С эмитера этого же транзистора через переключатель SA2  импульсное напряжение запитывает второй мультивибратор изготовленный на звуковую частоту.

Порядок работы

1. Установить стенд на лабораторном столе.
2. Тумблер SA2  поставить в нейтральное положение.
3. Включить тумблер питания SA1.
4. Визуально проверить работу низкочастотного генератора (перемигивание светодиодов). Установку частоты периодичности колебаний провести переменными резисторами R5,R6.
5. Переключить тумблер SA2 в нижнее положение, проверить работу звукового генератора. Установку частоты звукового сигнала провести резистором R11.
6. Переключить тумблер SA2 в верхнее положение, при этом должны работать оба мультивибратора. Второй – с прерывистым звуковым сигналом.
7. Проверить осциллографом форму генерируемых импульсов в трёх режимах по контрольным точкам KT1,KT2 относительно минуса схемы (КТ 3).

Диаграммы импульсов на контрольных точках

Радиоэлементы принципиальной схемы                                   Количество

Резисторы: R1,R2,R8          – млт-0,25 – 120 Ом                                   3

                       R3,R4,R9,R10 – млт-0,25 – 5,6 кОм                                 4

                       R5,R6,R11       – СП3-4 ам – 10 кОм                                3

                       R7                     – млт-0,25 – 820 Ом                                 1

Конденсаторы:С1,С2,С3    – K50-35-16 В-220 мкФ                             3

                             С4,С5          – K73-0,22 мкФ                                       2

Светодиоды: VD1,VD2       –АЛ 336Н                                                   2

Транзисторы:VT1,VT2,VT4,VT5  KT3102Б                                          4

                          VT3                           KT815Б                                         1

Тумблеры:SA1  -  ТП1-2                                                                         1

                     SA2     П2Т(с нейтральным положением)                        1

Громкоговоритель

динамический

телефонный: ВА1 – 0,1 ГДТ – 50 Ом                                                         1

Предохранитель:FU1 – 0,25 А                                                                     1

Батарея

 (типа КБС): GB1   4,5В  (соединение последовательное)                        2                                                        

Материалы:

Текстолит фольгированный:290х55х2 мм                                                 1

Плита деревянная

полированная: 500х200х20 мм                                                                   1

Картон гофрированный: 300х300х5 мм                                                     1

Конструкция

 Конструктивно стенд выполнен в виде прямоугольного подиума, на котором закреплены: печатная плата с радиодеталями схемы, батарея питания, панель с нарисованной принципиальной схемой.

 Следует отметить, что радиодетали, установленные на печатной плате, совпадают с радиоэлементами схемы по вертикали.

Библиографический список:

1.А.Ю. Имлинский, В.А. Дубровский, «Новый политехнический словарь», Москва, Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2006 год

2.Н.И. Чистяков «Справочник радиоконструктора», Радио и связь, выпуск 1043

3.А.И. Кизлюк, Справочный материал по кодированному обозначению, маркировке радиоэлементов, входящий в справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства, Москва, Библион