10 Wyjaśnienie obwodów prostego tranzystora jednozłączowego (UJT)

We wcześniejszym poście dowiedzieliśmy się kompleksowo jak działa tranzystor jednozłączowy , w tym poście omówimy kilka interesujących obwodów aplikacji wykorzystujących to niesamowite urządzenie o nazwie UJT.

Przykładowe obwody aplikacji wykorzystujące UJT, które są wyjaśnione w artykule, to:

1. Generator impulsów
2. Generator piłokształtny
3. Wolno działający multiwibrator
4. Monostabilny multiwibrator
5. Oscylator ogólnego przeznaczenia
6. Prosty oscylator kwarcowy
7. Detektor siły RF nadajnika
8. Metronom
9. Dzwonek do 4 wejść
10. LED Flasher

1) Generator impulsów prostokątnych

Pierwszy projekt poniżej przedstawia prosty obwód generatora impulsów składający się z oscylatora UJT (takiego jak 2N2420, Q1) i krzemu bipolarny tranzystor wyjściowy (np. BC547, Q2).

Napięcie wyjściowe UJT, uzyskane na rezystorze 47 omów R3, przełącza tranzystor bipolarny między kilkoma progami: nasyceniem i odcięciem, generując impulsy wyjściowe o poziomej krawędzi.

W zależności od czasu wyłączenia (t) impulsu, przebieg wyjściowy może być czasami wąskimi prostokątnymi impulsami lub (jak pokazano na zaciskach wyjściowych na rys. 7-2) prostokątnym. Maksymalna amplituda sygnału wyjściowego może dochodzić do poziomu zasilania, czyli +15 woltów.

Częstotliwość lub częstotliwość taktowania jest określana przez regulację rezystancji w naczyniu 50 k i wartości kondensatora C1. Gdy rezystancja jest maksymalna przy R1 + R2 = 51,6 k i przy C1 = 0,5 µF, częstotliwość f = 47,2 Hz, a czas wyłączenia (t) = 21,2 ms.

Gdy rezystancja jest ustawiona na minimum, prawdopodobnie tylko przy R1 przy 1,6 k, częstotliwość będzie wynosić, f = 1522 Hz, it = 0,66 ms.

Aby uzyskać dodatkowe zakresy częstotliwości, można zmodyfikować R1, R2 lub C1 lub każdy z nich, a częstotliwość obliczyć za pomocą następującego wzoru:

t = 0,821 (R1 + R2) C1

Gdzie t jest w sekundach, R1 i R2 w omach, a Cl w faradach if = 1 / t

Obwód działa przy zaledwie 20 mA ze źródła 15 V DC, chociaż ten zakres może być inny dla różnych UJT i bipolarów. Sprzężenie wyjściowe prądu stałego można zobaczyć schematycznie, ale sprzężenie prądu przemiennego można skonfigurować, umieszczając kondensator C2 w przewodzie wysokiego napięcia, jak pokazano na przerywanym obrazie.

Pojemność tej jednostki musi wynosić w przybliżeniu od 0,1 µF do 1 µF, najbardziej efektywna wielkość może być taka, która powoduje minimalne zniekształcenie przebiegu wyjściowego, gdy generator jest uruchamiany przez określony idealny układ obciążenia.

2) Dokładny generator piłokształtny

Podstawowy generator piłokształtny wyposażony w spiczaste kolce jest korzystny w wielu aplikacjach związanych z synchronizacją, wobulacji i tak dalej. UJT wytwarzają tego rodzaju przebiegi za pomocą prostych i tanich obwodów. Poniższy schemat przedstawia jeden z tych obwodów, który chociaż nie jest precyzyjnym elementem wyposażenia, zapewni przyzwoity wynik w laboratoriach o niskim przedziale cenowym.

Ten obwód jest przede wszystkim oscylatorem relaksacyjnym, z wyjściami pobieranymi z emitera i dwóch baz. 2N2646 UJT jest podłączony do typowego obwodu oscylatora dla tego typu jednostek.

Częstotliwość lub częstotliwość powtarzania jest określana na podstawie ustawienia potencjometru regulacji częstotliwości R2. Za każdym razem, gdy ten garnek jest zdefiniowany jako najwyższy poziom rezystancji, suma rezystancji szeregowej z kondensatorem taktowania C1 staje się sumą rezystancji naczynia i rezystancji ograniczającej R1 (która wynosi 54,6 k).

To powoduje częstotliwość około 219 Hz. Jeśli R2 jest zdefiniowane jako wartość minimalna, wynikowa rezystancja zasadniczo reprezentuje wartość rezystora R1 lub 5,6 k, wytwarzając częstotliwość około 2175 Hz. Dodatkowe zakresy częstotliwości i progi strojenia mogą być realizowane po prostu przez zmianę wartości R1, R2, C1 lub mogą to być wszystkie trzy razem.

Dodatni impuls wyjściowy można uzyskać z podstawy 1 UJT, podczas gdy ujemny impuls wyjściowy przez podstawę 2 i dodatni przebieg piłokształtny przez emiter UJT.

Chociaż sprzężenie wyjściowe prądu stałego pokazano na rys. 7-3, sprzężenie prądu przemiennego można określić przez zastosowanie kondensatorów C2, C3 i C4 w zaciskach wyjściowych, co pokazano na obszarze kropkowanym.

Te pojemności będą prawdopodobnie mieścić się w zakresie od 0,1 do 10 µF, przy czym wartość określona jest na podstawie największej pojemności, którą może obsłużyć określone urządzenie obciążające bez zniekształcania przebiegu wyjściowego. Obwód działa przy około 1,4 mA z zasilaniem 9 V DC. Każdy z rezystorów ma moc 1/2 wata.

3) Free-Run Multivlbrator

Obwód UJT pokazany na poniższym schemacie przypomina obwody oscylatora relaksacyjnego wyjaśnione w kilku poprzednich segmentach, poza tym, że jego stałe RC zostały tak dobrane, aby zapewnić wyjście fali quasi-prostokątnej podobne do standardowego tranzystora astable multiwibrator .

Tranzystor jednozłączowy typu 2N2646 działa ładnie wewnątrz wskazanej konfiguracji. Istnieją zasadniczo dwa sygnały wyjściowe: ujemny impuls na podstawie 2 UJT i dodatni impuls na podstawie 1.

Maksymalna amplituda każdego z tych sygnałów w obwodzie otwartym wynosi około 0,56 V, jednak może się to nieco różnić w zależności od konkretnych UJT. Potencjometr 10 k, R2, powinien być obrócony w celu uzyskania idealnego nachylenia lub poziomej szczytowej fali wyjściowej.

Ta regulacja garnka dodatkowo wpływa na zakres częstotliwości lub cykl pracy. Przy przedstawionych tutaj wielkościach dla R1, R2 i C1 częstotliwość wynosi około 5 kHz dla piku o płaskiej górze. W przypadku innych zakresów częstotliwości możesz odpowiednio dostosować wartości R1 lub C1 i użyć następującego wzoru do obliczeń:

f = 1 / 0,821 RC

gdzie f jest w Hz, R w omach, a C w faradach. Obwód pobiera około 2 mA ze źródła zasilania 6 V DC. Wszystkie stałe rezystory mają moc 1/2 wata.

4) One-Shot Multivibrator

Odnosząc się do następującego obwodu, znajdujemy konfigurację pliku multiwibrator jednostrzałowy lub monostabilny . Tranzystor jednozłączowy 2N2420 i krzemowy BJT 2N2712 (lub BC547) można zobaczyć razem, aby generować pojedynczy impuls wyjściowy o stałej amplitudzie dla każdego wyzwalania na zacisku wejściowym obwodu.

W tym konkretnym projekcie kondensator C1 jest ładowany przez dzielnik napięcia ustalony przez R2, R3 i rezystancję bazy-emiter tranzystora Q2, powodując, że jego strona Q2 jest ujemna, a strona Q1 dodatnia.

Ten dzielnik rezystancyjny dodatkowo zasila emiter Q1 dodatnim napięciem, które jest nieco mniejsze niż napięcie szczytowe 2N2420 (patrz punkt 2 na schemacie).

Na początku Q2 jest w stanie włączonym, co powoduje spadek napięcia na rezystorze R4, drastycznie zmniejszając napięcie na zaciskach wyjściowych do 0. Gdy na zaciski wejściowe zostanie podany ujemny impuls 20 V, Q1 `` odpala '', powodując natychmiastowy spadek napięcia do zera po stronie emitera C1, co z kolei polaryzuje ujemną podstawę Q2. Z tego powodu Q1 zostaje odcięty, a napięcie kolektora Q1 rośnie szybko do +20 woltów (zwróć uwagę na impuls wskazany na zaciskach wyjściowych na schemacie).

Napięcie utrzymuje się na tym poziomie przez okres t, równoważny czasowi rozładowania kondensatora C1 przez rezystor R3. Następnie sygnał wyjściowy spada z powrotem do zera, a obwód przechodzi w stan gotowości, aż do podania następnego impulsu.

Przedział czasu t i odpowiednio szerokość impulsu (czas) impulsu wyjściowego zależą od regulacji sterowania szerokością impulsu za pomocą R3. Zgodnie ze wskazanymi wartościami R3 i C1, przedział czasu może wynosić od 2 µs do 0,1 ms.

Zakładając, że R3 obejmuje zakres rezystancji od 100 do 5000 omów. Dodatkowe zakresy opóźnień można ustalić, odpowiednio modyfikując wartości C1, R3 lub obu i używając wzoru: t = R3C1 gdzie t jest w sekundach, R3 w omach, a C1 w faradach.

Obwód działa przy około 11 mA z zasilaniem 22,5 V DC. Jednak może się to zmienić w pewnym stopniu w zależności od typów UJT i dwubiegunowych. Wszystkie stałe rezystory mają moc 1/2 W.

5) Oscylator relaksacyjny

Prosty oscylator relaksacyjny oferuje liczne zastosowania szeroko rozpoznawane przez większość hobbystów elektroniki. Tranzystor jednozłączowy jest niezwykle wytrzymałym i niezawodnym elementem aktywnym stosowanym w tego rodzaju oscylatorach. Poniższy schemat przedstawia podstawowy obwód oscylatora relaksacji UJT, współpracujący z urządzeniem typu 2N2646 UJT.

Sygnał wyjściowy jest w rzeczywistości nieco zakrzywioną falą piłokształtną, składającą się z amplitudy szczytowej z grubsza odpowiadającej napięciu zasilania (które tutaj wynosi 22,5 V). W tej konstrukcji prąd przepływający przez źródło prądu stałego przez rezystor R1 ładuje kondensator C1. W rezultacie różnica potencjałów VEE stale gromadzi się na C1.

W momencie, gdy potencjał ten osiągnie szczytowe napięcie 2N2646 (patrz punkt 2 na rys. 7-1 B), UJT włącza się i „odpala”. To natychmiast rozładowuje kondensator, ponownie wyłączając UJT. Powoduje to, że kondensator ponownie inicjuje proces ładowania, a cykl po prostu się powtarza.

W wyniku tego ładowania i rozładowywania kondensatora UJT włącza się i wyłącza z częstotliwością ustaloną przez wartości R1 i C1 (przy wartościach wskazanych na wykresie częstotliwość wynosi około f = 312 Hz). Aby osiągnąć inną częstotliwość, użyj wzoru: f = 1 / (0,821 R1 C1)

gdzie f jest w Hz, R1 w omach, a C1 w faradach. ZA potencjometr o odpowiedniej rezystancji można zastosować zamiast stałego rezystora R1. Umożliwi to użytkownikowi uzyskanie płynnie regulowanej częstotliwości wyjściowej.

Wszystkie rezystory mają moc 1/2 W. Kondensatory C1 i C2 mogą mieć napięcie znamionowe 10 V lub 16 V, najlepiej tantal. Obwód pobiera około 6 mA ze wskazanego zakresu zasilania.

6) Generator częstotliwości punktowej

Następująca konfiguracja wskazuje na 100 kHz oscylator kwarcowy obwód, który można wykorzystać w dowolnej standardowej metodzie, takiej jak alternatywny generator częstotliwości standardowej lub punktowej.

Ten projekt wytwarza zdeformowaną falę wyjściową, która może być bardzo odpowiednia w standardzie częstotliwości, dzięki czemu można zagwarantować stałe harmoniczne obciążone widmem RF.

Wspólna praca tranzystora jednozłączowego i generatora harmonicznych diody 1N914 generuje zamierzony, zniekształcony przebieg. W tej konfiguracji malutki zmienny kondensator o mocy 100 pF, C1, umożliwia nieco regulację częstotliwości kryształu 100 kHz, aby dostarczyć zwiększoną harmoniczną, na przykład 5 MHz, do zera przy sygnale o standardowej częstotliwości WWV / WWVH .

Sygnał wyjściowy jest wytwarzany przez dławik 1 mH rf (RFC1), który ma mieć niższą rezystancję DC. Sygnał ten jest podawany na diodę 1N914 (D1), która jest spolaryzowana prądem stałym za pomocą R3 i R4, aby uzyskać maksymalną nieliniową część jej charakterystyki przewodzenia do przodu, aby dodatkowo zniekształcić przebieg wyjściowy z UJT.

Podczas korzystania z tego oscylatora, potencjometr zmiennego kształtu fali, R3, jest ustawiony na stałe w celu uzyskania najsilniejszej transmisji z proponowaną harmoniczną 100 kHz. Rezystor R3 działa po prostu jak ogranicznik prądu, zatrzymując bezpośrednie doprowadzenie napięcia 9 V przez diodę.

Oscylator pobiera około 2,5 mA z zasilania 9 V DC, ale może się to zmienić w zależności od konkretnych UJT. Kondensator C1 powinien być mikroskopijny, pozostałe kondensatory to mika lub mika posrebrzana. Wszystkie stałe rezystory mają moc 1 W.

7) Detektor RF nadajnika

Plik Detektor RF Układ przedstawiony na poniższym schemacie może być zasilany bezpośrednio z fal radiowych mierzonego nadajnika. Zapewnia zmienną dostrojoną częstotliwość dźwięku w podłączonych słuchawkach o wysokiej impedancji. Poziom dźwięku tego wyjścia dźwięku zależy od energii RF, ale może być wystarczający nawet w przypadku nadajników o małej mocy.

Sygnał wyjściowy jest próbkowany przez cewkę odbiorczą L1 rf, składającą się z 2 lub 3 zwojów izolowanego przewodu połączeniowego, zamocowanego mocno blisko cewki wyjściowej przetwornika. Napięcie o częstotliwości radiowej jest przekształcane na prąd stały przez obwód diody bocznikowej, składający się z kondensatora blokującego C1, diody D1 i rezystora filtrującego R1. Powstały wyprostowany prąd stały jest wykorzystywany do przełączania tranzystora jednozłączowego w obwodzie oscylatora relaksacyjnego. Sygnał wyjściowy z tego oscylatora jest podawany do dołączonych słuchawek o wysokiej impedancji przez kondensator sprzęgający C3 i gniazdo wyjściowe J1.

Dźwięk sygnału odbierany w słuchawkach można zmienić w przyzwoitym zakresie przez potencjometr R2. Częstotliwość tonu będzie wynosić około 162 Hz, gdy R2 jest ustawione na 15 k. Alternatywnie, częstotliwość będzie wynosić około 2436 Hz, gdy R2 jest zdefiniowane jako 1 k.

Poziomem dźwięku można by manipulować, zazwyczaj obracając L1 bliżej lub od sieci zbiornika LC nadajnika, prawdopodobnie zostanie zidentyfikowane miejsce zapewniające rozsądną głośność dla większości podstawowych zastosowań.

Obwód może być zbudowany wewnątrz zwartego, uziemionego metalowego pojemnika. Zwykle może to być umieszczone w pewnej odległości od nadajnika, gdy używana jest skrętka dwużyłowa lub elastyczny kabel koncentryczny dobrej jakości i gdy L1 jest podłączony do dolnego zacisku cewki zbiornika.

Wszystkie stałe rezystory mają moc 1/2 W. Kondensator C1 musi być stopniowany, aby tolerować najwyższe napięcie prądu stałego, które mogłoby przypadkowo wystąpić w obwodzie C2 i C3, z drugiej strony, może to być dowolne praktyczne urządzenie niskonapięciowe.

8) Obwód metronomu

Poniższa konfiguracja przedstawia całkowicie elektroniczny metronom z tranzystorem jednozłączowym 2N2646. Metronom to bardzo poręczne, małe urządzenie dla wielu artystów muzycznych i innych osób, które szukają równomiernych słyszalnych dźwięków podczas komponowania muzyki lub śpiewania.

Prowadząc głośnik 21/2 cala, obwód ten ma przyzwoity, głośny dźwięk przypominający pop. Metronom mógłby być dość kompaktowy, wyjścia audio z głośnika i akumulatora to jedyne jego największe elementy, a ponieważ jest zasilany z baterii, a zatem jest całkowicie przenośny.

Obwód jest w rzeczywistości regulowanym oscylatorem relaksacji częstotliwości, który jest sparowany przez transformator z głośnikiem 4-omowym. Szybkość uderzeń można zmieniać od około 1 na sekundę (60 na minutę) do około 10 na sekundę (600 na minutę) przy użyciu drutu nawijanego 10 k, R2.

Poziom wyjściowy dźwięku można modyfikować za pomocą 1 k, 5 W, drutowego potencjometru R4. Transformator wyjściowy T1 to właściwie mała jednostka 125: 3,2 oma. Obwód pobiera 4 mA dla minimalnej częstotliwości uderzeń metronomu i 7 mA podczas największej częstotliwości uderzeń, chociaż może się to zmieniać w zależności od określonych UJT. Akumulator 24 V zapewnia doskonałą obsługę przy tak zmniejszonym poborze prądu. Kondensator elektrolityczny C1 ma wartość znamionową 50 V. Rezystory R1 i R3 mają moc 1/2 wata, a potencjometry R2 i R4 są typu drutowego.

9) System sygnalizacji tonowej

Schemat obwodu pokazany poniżej umożliwia wydobycie niezależnego sygnału audio z każdego ze wskazanych kanałów. Kanały te mogą obejmować unikalne drzwi wewnątrz budynku, różne stoły w miejscu pracy, różne pokoje w domu lub inne obszary, w których można obsługiwać przyciski.

Miejsce, które może sygnalizować dźwięk, można zidentyfikować na podstawie określonej częstotliwości tonu. Ale może to być wykonalne tylko wtedy, gdy używa się mniejszej liczby kanałów i gdy częstotliwości tonów są znacznie oddalone od siebie (na przykład 400 Hz i 1000 Hz), tak że są łatwo rozpoznawalne przez nasze ucho.

Obwód ponownie opiera się na prostym pomyśle oscylatora relaksacyjnego, wykorzystując tranzystor jednozłączowy typu 2N2646 do generowania dźwięku i dojeżdżania do głośnika. Częstotliwość tonu jest określana przez kondensator C1 i jeden z 10-kilogramowych garnków drutowych (R1 do Rn). Gdy tylko potencjometr jest ustawiony na 10 kiloomów, częstotliwość wynosi około 259 Hz, gdy potencjometr jest ustawiony na 1k, częstotliwość wynosi około 2591 Hz.

Oscylator jest połączony z głośnikiem przez transformator wyjściowy T1, maleńką jednostkę 125: 3,2 oma z odłączonym środkowym zaczepem po stronie pierwotnej. Obwód działa z około 9 mA z zasilania 15 V.

10) LED Flasher

Bardzo prosty migacz LED lub migacz LED można zbudować przy użyciu zwykłego obwodu oscylatora relaksacyjnego opartego na UJT, jak pokazano poniżej.

Działanie Migacz LED jest bardzo prosty. Częstotliwość migania jest określana przez elementy R1, C2. Po podłączeniu zasilania kondensator C2 powoli zaczyna ładować się przez rezystor R1.

Gdy tylko poziom napięcia na kondensatorze przekroczy próg zapłonu UJT, wyzwala on i jasno włącza diodę LED. Kondensator C2 zaczyna się teraz rozładowywać przez diodę LED, aż potencjał na Cr spadnie poniżej progu utrzymywania UJT, który wyłącza się, wyłączając diodę LED. Cykl ten się powtarza, powodując naprzemienne miganie diody LED.

O poziomie jasności diod LED decyduje wartość R2, której wartość można obliczyć z następującego wzoru:

R2 = Zasilanie V - LED do przodu V / LED Prąd

12 - 3,3 / 0,02 = 435 omów, więc 470 omów wydaje się być prawidłową wartością dla proponowanego projektu.