воскресенье, 15 декабря 2013 г.

Несимметричный мультивибратор на операционном усилителе.

У несимметричного мультивибратора длительность импульса не равна длительности паузы. Схема несимметричного мультивибратора приведена на рисунке 1:
Рисунок 1 - Несимметричный мультивибратор на операционном усилителе

Рассчитать длительность импульса, длительность паузы и период можно по формулам:
В данном случае за длительность импульса принята длительность (в течении периода) положительного напряжения на выходе (относительно земли), за длительность паузы - длительность (в течении периода) отрицательного напряжения на выходе (относительно земли):
Рисунок 2 - Напряжение на выходе

Для проверки работы несимметричного мультивибратора можно собрать например светодиодную мигалку:
Рисунок 3 - Светодиодная мигалка на операционном усилителе

Резисторы R0 и R1 можно заменить потенциометром.
Программа расчёта:
R0=
R1=
R2=
R3=
C=

Длительность импульса tи=
Длительность паузы tп=
Период T=
Частота f=
Скважность=
Коэффициент заполнения=%

суббота, 14 декабря 2013 г.

Симметричный мультивибратор на операционном усилителе.

В статье мультивибратор на транзисторах КТ315А, на рисунке 1, показана схема мультивибратора на транзисторах. Недостатком такой транзистороной схемы является то что форма импульсов на выходе мультивибратора собранного по этой схеме сильно отличается от прямоугольной. Для того чтобы форма импульсов на выходе мультивибратора была близка к прямоугольной необходимо использовать усилитель с большим коэффициентом усиления напряжения. Операционные усилители обладают большим коэффициентом усиления напряжения поэтому мультивибраторы на операционных усилителях могут выдавать почти прямоугольные импульсы. Схема мультивибратора на операционном усилителе показана на рисунке 1:
Рисунок 1 - Мультивибратор на операционном усилителе

Операционный усилитель, в этой схеме, можно заменить компаратором. Напряжение на выходе относительно земли будет изменяться приблизительно так:
Рисунок 2 - Напряжение на выходе относительно земли

Напряжение на выходе относительно -Uпитания будет изменяться приблизительно так:
Рисунок 3 - Напряжение на выходе относительно -Uпитания

Длительность импульса, длительность паузы и период колебаний, для данной схемы, можно рассчитать по формулам:
ln -натуральный логарифм т.е. это логарифм по основанию e (e приблизительно = 2.7)(можно рассчитать воспользовавшись калькулятором справа вверху (напр. ln(2.7) ). Программа расчёта T, tи и частоты приведена в низу страницы). Данный мультивибратор симметричный (длительность импульса и длительность паузы равны) поэтому скважность равна 2. На микросхеме LM324N можно изготовить такой мультивибратор или даже 4 таких мультивибратора для светодиодных мигалок, тактовых генераторов или много ещё для чего:
Рисунок 4 - Мультивибратор на LM324N

В микросхеме LM324N имеется 4 независимых одинаковых операционных усилителя.
Рисунок 5 - Мультивибратор на LM324N

+Uпитания для микросхемы LM324N может быть от +1.5В до +16В, -Uпитания  может быть от -16В до -1.5В. Для питания этой микросхемы можно использовать источник питания схема которого приведена в статье двуполярный источник питания. Питание также может быть однополярным. Мультивибратор можно сделать и на компараторе:
Рисунок 6 - Мультивибратор на компараторе LM393N

Если компаратор с открытым коллектором (например LM393N) то между выходом и плюсом необходимо поставить резистор для того чтобы напряжение на выходе могло быть от близкого к +Uпитания до близкого к -Uпитания.
Видно что мультивибратор на компараторе LM393N получился не совсем симметричным. Но для светодиодных мигалок он вполне подходит, на этом компараторе можно сделать 2 мультивибратора. Для расчёта длительности импульса, длительности паузы и периода колебаний симметричного мультивибратора на операционном усилителе (рисунок 1) можно воспользоваться программой:
R1=
R2=
R3=
C=

Длительность импульса tи=
Период T=
Частота f=

воскресенье, 8 декабря 2013 г.

Двуполярный источник питания.

Двуполярное питание может быть необходимо например для питания операционных усилителей, компараторов, полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и т.д.
Дополнив схему источника питания из предыдущей статьи можно получить схему двуполярного двухполупериодного источника питания:
Рисунок 1 - Двуполярный источник питания

В схему добавлены два выпрямительных диода, ёмкостной фильтр, и стабилизатор отрицательного напряжения на микросхеме LM337LZ. Рассчитать сопротивления резисторов для LM337 можно также как и для LM317 (см. источник питания своими руками). Цоколёвка (распиновка) выводов микросхемы LM337LZ такая же как и LM317LZ:
1-вывод управления,
2-выход,
3-вход.
Для LM317 и LM337 в других корпусах цоколёвка может различаться. Для проверки работы источника питания можно использовать микросхему LM393:
Рисунок 2 - Схема для проверки источника питания

LM393 - это сдвоенный компаратор с открытым коллектором. Для того чтобы LM393 работал как компаратор напряжения между его выходом и плюсом питания ставиться резистор. Если поставлен резистор между плюсом питания и выводом 1 то на выводе 1 будет напряжение (относительно GND) близкое к плюсу питания если на выводе 3 напряжение больше чем на выводе 2, если на выводе 2 напряжение будет больше чем на выводе 3 то на выводе 1 будет напряжение (относительно GND) близкое к минусу питания.
Рисунок 3 - Распиновка LM393N

LM393N работает в широком диапазоне питающих напряжений от 2 до 36 в при однополярном питании, от +1 до +18 (на вывод 8 относительно земли) от -1 до -18 (на вывод 4 относительно земли)
Источник питания получился работоспособный.

воскресенье, 1 декабря 2013 г.

Источник питания своими руками.

Трансформаторный источник питания с параметрической стабилизацией изготовить своими руками совсем не трудно если использовать готовый сетевой трансформатор и интегральный стабилизатор напряжения например LM317 (или LM217, LM117). Стабилизатором LM317 можно создавать разные стабилизированные напряжения. Рассмотрим схему на рисунке 1:
Рисунок 1 - Источник питания

Трансформатор Т1-готовый сетевой купленный за 120р трансформатор ТП112-2х12В (мощностью 7.2Вт) с двумя вторичными обмотками на 12В каждая. На холостом ходу каждая из вторичных обмоток выдавала 15.5В. Диоды VD1, VD2 и вторичные обмотки трансформатора T1 образуют двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой. C1 - ёмкостной фильтр. Конденсаторы C2 и C3 нужны для работы LM317. Сопротивление резистора R1 обычно выбирается около 240 Ом. Сопротивление резистора R2 выбирается исходя из требуемого выходного напряжения UOUT. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Где для LM317 (а также для LM217, LM117):
С учётом этого формулу для расчёта выходного напряжения можно записать так:
Найти сопротивление резистора R2, при заданных напряжении на выходе и сопротивлении резистора R1, можно по формуле:
При расчёте источника питания также необходимо учитывать мощность выделяющуюся в стабилизаторе. Для LM317 (а также для LM217, LM117) мощность определяется по формуле:
 Где UIN-напряжение на входе стабилизатора, Iнагр-ток нагрузки. Данный стабилизатор может рассеивать разную мощность в зависимости от корпуса, наличия радиатора и т.д. Узнать рассеиваемую мощность для конкретного случая можно из документаций:
документация 1документация 2. В общем чем меньше выделяющаяся мощность тем лучше. Из формулы для расчёта мощности видно что уменьшить эту мощность (без ущерба требуемым параметрам источника питания) можно уменьшением напряжения UIN на входе стабилизатора, но это напряжение должно быть как минимум в 2 раза больше выходного UOUT. Рассчитать напряжение на входе стабилизатора можно по формуле:
Где Uтр-действующее значение напряжения на вторичных обмотках трансформатора, в данном случае (с трансформатором ТП112-2х12В) это напряжение Uтр=12В. Для подбора диодов VD1, VD2 можно рассчитать их ток и напряжение по формулам:
Минимальная мощность трансформатора может быть найдена как произведение этих двух значений.
Для примера детали:
Собранный блок питания:
Верхний красный провод справа это "+", нижний чёрный это "-" (и земля (GND) в данном случае). Для проверки работы данного блока электропитания был использован простой усилитель звука на транзисторе.

Усилитель слабый поэтому и звук с него был слабый но дополнительных шумов из динамика не было что свидетельствует о неплохой стабилизации напряжения.
Для расчёта источника питания (схема на рисунке 1) можно воспользоваться программой:
Требуемое напряжение на выходе UOUT=В
Напряжение вторичных обмоток трансформатора U21,U22=В
Ток нагрузки Iнагр=А
Сопротивление резистора R1=Ом (рекомендуеся оставить 240 Ом)

Сопротивление резистора R2=Ом
Мощность рассеиваемая стабилизатором P=Вт
Напряжение на входе стабилизатора UIN=В (д.б. UIN>UOUT+2)
Максимальный прямой ток выпрямительных диодов IпрVDmax>А
(и ток вторичных обмоток T1)
Максимальное обратное напряжение выпрямительных диодов
UобрVDmax>В
Мощность трансформатора P>Вт