«Симметричный мультивибратор на биполярных транзисторах»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА ВЛАДИКАВКАЗА»

«Симметричный мультивибратор на биполярных транзисторах»

Лабораторная работа

к авторской учебной программе «Электроника для всех»

Автор-составитель:

педагог дополнительного образования

Грибанов Василий Петрович

Владикавказ

2025

АННОТАЦИЯ

  Лабораторная работа «Симметричный мультивибратор на биполярных транзисторах», созданная в рамках авторской учебной программы «Электроника для всех», предназначена и может быть полезна для учащихся 5-7 классов общеобразовательных школ, интересующимися электротехникой и электроникой.

  В данной лабораторной работе рассматривается работа электрической схемы симметричного мультивибратора, назначение её электронных компонентов и знакомство со свойствами самой схемы.

  В результате выполнения лабораторной работы обучающиеся получают практические навыки сборки и изучения электронной схемы, на примере схемы симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

     Мультивибратор — это устройство, которое генерирует (создаёт) много колебаний («мульти»  много, «вибрато»  вибрация, колебание). Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, используемый в электронике и радиотехнике.

     Мультивибратор называют симметричным, потому что, его левая и правая части одинаковы и зеркально повторяют друг друга (Рис.1).

  Когда открыт транзистор VT1, светодиод VD1 оказывается подключённым через него к источнику питания GB1. Затем этот транзистор закрывается, но открывается транзистор VT2 и загорается светодиод VD2, а предыдущий светодиод гаснет. Длительность между переключениями (частота мультивибратора) определяется «медленным» перезарядом конденсаторов. Время перезаряда определяется номиналами RC-цепочек – базовых резисторов и конденсаторов (R2C1 и R3C2). То есть, продолжительность свечения светодиодов VD1 и VD2 одинакова и зависит от ёмкости конденсаторов C1, С2 и сопротивлений резисторов R2, R3.

    В симметричном мультивибраторе длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT1 определяется номиналами R3 и C2, а длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT2 определяется номиналами R2 и C1.

   Длительность перезаряда конденсаторов С1 и С2 определяется простой формулой, где τ («тау») – длительность импульса в секундах, R – сопротивление резистора в Омах, С – ёмкость конденсатора в Фарадах:

τ = R · C

     Таким образом:

τ1 = R3 · C2, τ2 = R2 · C1

     При равенстве R2 = R3 и С1 = С2, на выходах мультивибратора будет «меандр» – прямоугольные импульсы с длительностью равной паузам между импульсами, который вы видите на рисунке 1.

Рисунок 1. Длительность импульсов на коллекторе транзистора VT1 (верхний график) и на коллекторе транзистора VT2 (нижний график).

   Полный период колебания мультивибратора – T равен сумме длительностей импульса и паузы:

T = τ1 + τ2

   Частота колебаний F (Гц) связана с периодом Т (сек) через соотношение:

F = 1 / T

      Резисторы R1, R4 ограничивают ток, идущий через светодиоды.

      Питание схемы осуществляется от источника постоянного тока GB1 с напряжением 4,5 В после замыкания контактов выключателя S1.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

    Изучение принципа работы симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах.

3. ПРИБОРЫ, ПРИНАДЛЕЖНОСТИ И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Мультиметр типа «МЕГЕОН 12770» или аналогичный.

2.2. Набор радиодеталей для схемы:

     VT1 – КТ315Д, VT2 – КТ315Д (допустимы: КТ315 – с любой буквой); резисторы: R1, R4 – 560 Ом, R2, R3 – 22 кОм; конденсаторы: C1, C2 – 50 мкФ х 10 В (или 10 - 100 В) и по 200 мкФ х 10 В (для эксперимента); светодиоды HL1, HL2: АЛ307 – любого цвета или аналогичные; выключатель S1 – любого типа или самодельный; батарея питания GB1 – на напряжение 4,5 В (или иной источник питания с напряжением 4,5 В  5 В).

2.3. Инструменты и приспособления для сборки схемы:

— макетная плата (для пайки);

— электропаяльник (40 Вт);

— пинцет;

— нож радиомонтажника;

— бокорезы.

2.4. Материалы:

— припой ПОС-61;

— канифоль сосновая или паяльный лак ЛТИ-120;

— провод медный многожильный с изоляцией и площадью

     сечения 0,5 мм2 или 0,75 мм2.

2.5. Источник питания схемы:

— батарея квадратная (3336Л или 3R12) с напряжением 4,5 вольт.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ЗАДАНИЕ 1

     Собрать на макетной плате схему симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах (рис. 2).

Проверить правильность и надёжность соединений деталей схемы.

ЗАДАНИЕ 2

     Проверить работоспособность симметричного мультивибратора – для этого подключить к схеме батарею GB1 и убедиться, что мультивибратор работает, т. е. должны начать поочереди мигать светодиоды VD1 и VD2. Затем, отключить батарею GB1.

       Примечание:

      Если светодиоды VD1 и VD2 не мигают, то с помощью мультиметра проверить подаётся ли питание на схему. Если питание есть, то ещё раз внимательно проверить правильность и качество сборки схемы.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах.

ЗАДАНИЕ 3

1. Подать питание на схему.

2. Посчитать количество вспышек светодиода VD1 за одну минуту.

3. Записать результат в таблицу 1.

4. Отключить питание схемы.

5. Рассчитать количество вспышек светодиода VD1 за одну секунду.

6. Записать результат в таблицу 1.

ЗАДАНИЕ 4

1. Выпаять из схемы конденсаторы С1, С2 (50 мкФ) и припаять 

    (соблюдая полярность) конденсаторы ёмкостью 200 мкФ.

2. Подать питание на схему.

3. Посчитать количество вспышек светодиода VD1 за одну минуту.

4. Записать результат в таблицу 1.

5. Отключить питание схемы.

6. Рассчитать количество вспышек светодиода VD1 за одну секунду.

7. Записать результат в таблицу 1.

                                                                                                                   Таблица 1.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

ЗАДАНИЕ 5

      Ознакомиться с результатами эксперимента (таблица 1), подумать и сделать вывод о работе симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах (в разделе 5).

5. ВЫВОДЫ

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ