Vysvetlenie 10 obvodov jednoduchého jednofunkčného tranzistora (UJT)

V predchádzajúcom príspevku sme sa dozvedeli komplexne o ako funguje unijunkčný tranzistor , v tomto príspevku si rozoberieme niekoľko zaujímavých aplikačných obvodov využívajúcich toto úžasné zariadenie s názvom UJT.

Príklady aplikačných obvodov využívajúcich UJT, ktoré sú vysvetlené v článku, sú:

1. Generátor impulzov
2. Generátor pílenia zubov
3. Free running multivibrator
4. Monostabilný multivibrátor
5. Oscilátor na všeobecné účely
6. Jednoduchý kryštálový oscilátor
7. Vysielač RF detektor sily
8. Metronóm
9. Zvonček na dvere pre 4 vchody
10. LED blikač

1) Generátor impulzov štvorcových vĺn

Prvý návrh uvedený nižšie demonštruje jednoduchý obvod generátora impulzov tvorený oscilátorom UJT (napríklad 2N2420, Q1) a kremíkom bipolárny výstupný tranzistor (napríklad BC547, Q2).

Výstupné napätie UJT získané cez 47 ohmový rezistor R3 prepína bipolárny tranzistor medzi niekoľkými prahovými hodnotami: saturáciou a medznou hodnotou, pričom generuje výstupné impulzy s horizontálnou špičkou.

V závislosti na dobe vypnutia (t) impulzu môžu byť výstupné krivky niekedy úzke obdĺžnikové impulzy alebo (ako je znázornené na výstupných svorkách na obr. 7-2) štvorcová vlna. Maximálna amplitúda výstupného signálu môže byť až do úrovne napájania, to je +15 voltov.

Frekvencia alebo frekvencia cyklovania sa určuje úpravou odporu potu 50 k a hodnoty kondenzátora C1. Keď je odpor maximálny s R1 + R2 = 51,6 k a s C1 = 0,5 µF, frekvencia f je = 47,2 Hz a čas vypnutia (t) = 21,2 ms.

Keď je nastavenie odporu minimálne, pravdepodobne iba s R1 pri 1,6 k bude frekvencia f = 1522 Hz at = 0,66 ms.

Ak chcete získať ďalšie frekvenčné rozsahy, R1, R2 alebo C1 alebo každý z nich je možné upraviť a frekvenciu vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

t = 0,821 (R1 + R2) C1

Kde t je v sekundách, R1 a R2 v ohmoch a Cl vo faradoch a f = 1 / t

Obvod pracuje iba s 20 mA od zdroja 15 Vdc, aj keď tento rozsah by mohol byť odlišný pre rôzne UJT a bipolárne články. DC výstupnú väzbu je možné vidieť na schéme, ale AC väzbu je možné nakonfigurovať umiestnením kondenzátora C2 do vedenia s vysokým výstupom, ako je to znázornené bodkovaným obrázkom.

Kapacita tejto jednotky musí byť približne medzi 0,1 µF a 1 µF, najefektívnejšou veľkosťou by mohla byť tá, ktorá spôsobí minimálne skreslenie výstupného tvaru vlny, keď generátor beží cez konkrétny ideálny záťažový systém.

2) Presný generátor píl

Základný pilový generátor s hrotmi s hrotmi je výhodný v mnohých aplikáciách, ktoré sa zaoberajú časovaním, synchronizáciou, zametaním atď. UJT vytvárajú tento druh kriviek pomocou priamych a lacných obvodov. Schéma uvedená nižšie zobrazuje jeden z týchto obvodov, ktorý, aj keď nejde o presnú výbavu, prinesie slušný výsledok v malých laboratóriách s cenovým rozpätím.

Tento obvod je primárne relaxačný oscilátor s výstupmi extrahovanými z vysielača a dvoch báz. 2N2646 UJT je zapojený do typického obvodu oscilátora pre tieto typy jednotiek.

Frekvencia alebo opakovacia frekvencia sa určuje z nastavenia potenciometra riadenia frekvencie R2. Kedykoľvek je táto banka definovaná na svoju najvyššiu úroveň odporu, súčet sériového odporu s časovacím kondenzátorom C1 sa stane súčtom odporu banky a limitného odporu R1 (čo je 54,6 k).

To spôsobuje frekvenciu okolo 219 Hz. Ak je R2 definovaná na svoju minimálnu hodnotu, výsledný odpor v podstate predstavuje hodnotu odporu R1 alebo 5,6 k, čo vytvára frekvenciu okolo 2175 Hz. Ďalšie zmeny frekvencie a prahové hodnoty ladenia by sa mohli implementovať jednoducho zmenou hodnôt R1, R2, C1 alebo môžu byť všetky tieto tri hodnoty spolu.

Pozitívny špičatý výstup je možné získať zo základne 1 UJT, zatiaľ čo záporný špičkový výstup cez základňu 2 a pozitívny tvar píly cez vysielač UJT.

Aj keď je výstupná väzba jednosmerného prúdu znázornená na obrázku 7-3, väzbu striedavého prúdu je možné určiť použitím kondenzátorov C2, C3 a C4 vo výstupných svorkách, ako je to znázornené bodkovanou oblasťou.

Tieto kapacity budú pravdepodobne medzi 0,1 a 10 uF, pričom určená hodnota je založená na najvyššej kapacite, ktorej je možné čeliť pri určenom záťažovom zariadení bez toho, aby došlo k skresleniu výstupného priebehu. Obvod pracuje s použitím približne 1,4 mA cez 9 voltové jednosmerné napájanie. Každý z odporov je dimenzovaný na 1/2 wattu.

3) Free-running Multivlbrator

Obvod UJT preukázaný na nižšie uvedenom diagrame sa podobá obvodom relaxačného oscilátora vysvetleným v niekoľkých predchádzajúcich segmentoch, okrem toho sú jeho RC konštanty vybrané tak, aby poskytovali výstup kvázi štvorcových vĺn podobný výstupu štandardného tranzistorového obvodu astabilný multivibrátor .

Unijunkčný tranzistor typu 2N2646 funguje pekne vo vnútri tohto označeného nastavenia. V zásade existujú dva výstupné signály: negatívny impulz na báze UJT 2 a pozitívny impulz na báze 1.

Maximálna amplitúda otvoreného obvodu každého z týchto signálov je okolo 0,56 voltu, môže sa to však trochu líšiť v závislosti od konkrétnych UJT. 10 k pot, R2, by mal byť otočený pre získanie dokonalého naklonenia alebo horizontálneho zakončenia výstupného priebehu.

Toto riadenie potenciometra navyše ovplyvňuje rozsah frekvencie alebo pracovný cyklus. Pri tu prezentovaných veličinách pre R1, R2 a C1 je frekvencia okolo 5 kHz pre vrchol s plochým vrcholom. Pre ďalšie frekvenčné rozsahy možno budete chcieť zodpovedajúcim spôsobom upraviť hodnoty R1 alebo C1 a pre výpočty použiť nasledujúci vzorec:

f = 1 / 0,821 RC

kde f je v Hz, R v ohmoch a C vo faradoch. Obvod spotrebuje asi 6 mA zo zdroja napájania 6 V ss. Všetky pevné odpory môžu byť dimenzované na 1/2 wattu.

4) Jednorázový multivibrátor

S odkazom na nasledujúci obvod nájdeme konfiguráciu a jednorazový alebo monostabilný multivibrátor . Je možné vidieť unijunkčný tranzistor s číslom 2N2420 a kremíkový BJT 2N2712 (alebo BC547), ktoré generujú solitárny výstupný impulz s pevnou amplitúdou pre každé spustenie na vstupnej svorke obvodu.

V tomto konkrétnom prevedení je kondenzátor C1 nabitý deličom napätia stanoveným R2, R3 a odporom báza-emitor tranzistora Q2, čo spôsobuje, že jeho strana Q2 je záporná a strana Q1 kladná.

Tento odporový delič dodatočne dodáva vysielaču Q1 kladné napätie, ktoré je o niečo menšie ako špičkové napätie 2N2420 (pozri bod 2 v schéme).

Na začiatku je Q2 v zapnutom stave, ktorý spôsobí pokles napätia na rezistore R4, čím sa drasticky zníži napätie na výstupných svorkách na 0. Keď sa na vstupné svorky dostane záporný impulz 20 V, Q1 „vystrelí“ a spôsobí okamžitý pokles napätia na nulu na strane emitora C1, čo zase ovplyvní zápornú hodnotu základne Q2. Z tohto dôvodu sa Q1 preruší a napätie kolektora Q1 sa rýchlo zvýši na +20 voltov (všimnite si impulz vyznačený na výstupných svorkách na diagrame).

Napätie je stále okolo tejto úrovne po dobu t, ekvivalentné k dobe vybíjania kondenzátora C1 cez odpor R3. Výstup následne klesne späť na nulu a obvod sa prepne do pohotovostnej polohy, kým sa nepoužije ďalší impulz.

Časový interval t a zodpovedajúcim spôsobom šírka (čas) impulzu výstupného impulzu závisí od nastavenia riadenia šírky impulzu pomocou R3. Podľa indikovaných hodnôt R3 a C1 môže byť časový interval kdekoľvek medzi 2 µs až 0,1 ms.

Predpokladajme, že R3 zahŕňa rozsah odporu medzi 100 až 5 000 ohmami. Ďalšie rozsahy oneskorenia je možné opraviť vhodnou úpravou hodnôt C1, R3 alebo oboch a použitím vzorca: t = R3C1 kde t je v sekundách, R3 v ohmoch a C1 vo faradoch.

Obvod pracuje s použitím približne 11 mA cez napájanie 22,5 V ss. Je však pravdepodobné, že sa to do istej miery zmení v závislosti od typov UJT a bipolárov. Všetky pevné odpory sú 1/2 wattu.

5) Relaxačný oscilátor

Jednoduchý relaxačný oscilátor ponúka mnoho aplikácií, ktoré sú všeobecne uznávané väčšinou fanúšikov elektroniky. Unijunkčný tranzistor je pozoruhodne tvrdý a spoľahlivý aktívny komponent použiteľný v tomto druhu oscilátorov. Schéma uvedená nižšie zobrazuje základný relaxačný oscilátorový obvod UJT pracujúci so zariadením UJT typu 2N2646.

Výstupom je v skutočnosti trochu zakrivená pílovitá vlna pozostávajúca z vrcholnej amplitúdy, ktorá zhruba zodpovedá napájaciemu napätiu (tu je 22,5 V). V tomto prevedení prúd prúdiaci cez zdroj jednosmerného prúdu cez odpor R1 nabíja kondenzátor C1. Potenciálny rozdiel VEE sa vo výsledku rovnomerne hromadí v C1.

V okamihu, keď tento potenciál dosiahne špičkové napätie 2N2646 (pozri bod 2 na obr. 7-1 B), UJT sa zapne a „vystrelí“. Toto okamžite vybije kondenzátor a znova vypne UJT. Th je príčinou, že kondenzátor znovu zaháji proces dobíjania a cyklus sa jednoducho stále opakuje.

Vďaka tomuto nabíjaniu a vybíjaniu kondenzátora sa UJT zapína a vypína s frekvenciou stanovenou prostredníctvom hodnôt R1 a C1 (s hodnotami naznačenými v diagrame, frekvencia okolo f = 312 Hz). Ak chcete dosiahnuť inú frekvenciu, použite vzorec: f = 1 / (0,821 R1 C1)

kde f je v Hz, R1 v ohmoch a C1 vo faradoch. A potenciometer s príslušným odporom by sa mohlo použiť namiesto pevného odporu R1. Toto umožní užívateľovi dosiahnuť plynule nastaviteľný výstup frekvencie.

Všetky odpory sú 1/2 wattu. Kondenzátory C1 a C2 môžu byť dimenzované na 10 V alebo 16 V, výhodne tantal. Obvod spotrebuje z uvedeného napájacieho rozsahu zhruba 6 mA.

6) Generátor bodovej frekvencie

Nasledujúca konfigurácia označuje 100 kHz kryštálový oscilátor obvod, ktorý by sa dal použiť v akejkoľvek štandardnej metóde, ako je alternatívny štandardný generátor frekvencie alebo generátor bodovej frekvencie.

Táto konštrukcia produkuje deformovanú výstupnú vlnu, ktorá môže byť veľmi vhodná pre frekvenčný štandard, takže môžete zaručiť solídne harmonické zaťažené vysokofrekvenčným spektrom.

Spoločná práca univerzálneho tranzistora a diódového harmonického generátora 1N914 generuje zamýšľaný skreslený tvar vlny. V tomto usporiadaní malý variabilný kondenzátor 100 pF, C1, umožňuje trochu upraviť frekvenciu kryštálu 100 kHz, aby poskytla zvýšenú harmonickú frekvenciu, napríklad 5 MHz, na nulový takt so štandardným frekvenčným signálom WWV / WWVH. .

Výstupný signál je vytváraný cez 1 mH rf tlmivku (RFC1), o ktorej sa predpokladá, že má nižší jednosmerný odpor. Tento signál je vedený do diódy 1N914 (D1), ktorá je jednosmerne predpätá pomocou R3 a R4, aby sa dosiahla maximálna nelineárna časť jej charakteristiky vodenia vpred, aby sa dodatočne skreslil tvar výstupného signálu z UJT.

Pri použití tohto oscilátora je potenciometr variabilného priebehu R3 fixovaný na dosiahnutie najsilnejšieho prenosu s navrhovanou harmonickou 100 kHz. Rezistor R3 funguje jednoducho ako obmedzovač prúdu na zastavenie priameho napájania 9 voltového napájania cez diódu.

Oscilátor spotrebuje okolo 2,5 mA zo zdroja 9 Vdc, ale to by sa mohlo relatívne zmeniť v závislosti od konkrétnych UJT. Kondenzátor C1 by mal byť trpasličí vzduch, ostatné kondenzátory sú sľudové alebo postriebrené. Všetky pevné odpory sú dimenzované na 1 watt.

7) RF detektor vysielača

The RF detektor obvod znázornený na nasledujúcom diagrame môže byť napájaný priamo z rf vĺn vysielača, ktorý sa meria. Poskytuje variabilne vyladenú zvukovú frekvenciu do pripojených slúchadiel s vysokou impedanciou. Hladina zvuku tohto zvukového výstupu je určená energiou vysokofrekvenčného žiarenia, ale môže byť postačujúca aj pri vysielačoch s nízkym výkonom.

Výstupný signál sa vzorkuje cez snímaciu cievku L1 rf, ktorá sa skladá z 2 alebo 3 vinutí izolovaného pripájacieho drôtu pevne pripevneného k cievke výstupnej nádrže vysielača. Vysokofrekvenčné napätie sa prevádza na jednosmerný prúd cez obvod bočníkovej diódy, tvorený blokovacím kondenzátorom C1, diódou D1 a filtračným odporom R1. Výsledný usmernený jednosmerný prúd sa používa na prepínanie jednoúčelového tranzistora v obvode relaxačného oscilátora. Výstup z tohto oscilátora sa privádza do pripojených slúchadiel s vysokou impedanciou cez kondenzátor C3 a výstupný konektor J1.

Signálny tón zachytený v slúchadlách sa dal cez slučku R2 zmeniť v slušnom rozsahu. Frekvencia tónu bude niekde okolo 162 Hz, keď je R2 nastavená na 15 k. Alternatívne bude frekvencia približne 2436 Hz, keď je R2 definované na 1 k.

Úroveň zvuku by sa dala manipulovať otáčaním L1 bližšie k alebo od siete LC nádrže nádrže, pravdepodobne bude identifikované miesto, ktoré poskytuje primeranú hlasitosť pre najzákladnejšie použitie.

Obvod môže byť skonštruovaný vo vnútri kompaktného uzemneného kovového obalu. Zvyčajne by to mohlo byť umiestnené v určitej spravodlivej vzdialenosti od vysielača, keď sa použije slušný krútený pár alebo flexibilný koaxiálny kábel a keď je L1 pripojený k spodnej svorke cievky nádrže.

Všetky pevné rezistory sú dimenzované na 1/2 wattu. Kondenzátor C1 musí byť odstupňovaný tak, aby toleroval najvyššie jednosmerné napätie, ktoré by sa mohlo nechtiac vyskytnúť v obvodoch C2 a C3, na druhej strane by to mohli byť akékoľvek praktické nízkonapäťové zariadenia.

8) Obvod metronómu

Nižšie uvedená zostava vykazuje úplne elektronický metronóm využívajúci unijunkčný tranzistor 2N2646. Metronóm je veľmi šikovné malé zariadenie pre mnohých hudobných umelcov a ďalších, ktorí hľadajú rovnomerne načasované zvukové poznámky počas hudobnej kompozície alebo spevu.

Tento obvod, ktorý je vybavený 21/2 palcovým reproduktorom, je dodávaný so slušným, vysoko hlasitým zvukom podobným popu. Metronóm by mohol byť vyrobený celkom kompaktný, zvukové výstupy reproduktora a batérie sú jedinými jeho najväčšími prvkami, a keďže je napájaný z batérie, a preto je úplne prenosný.

Obvod je vlastne nastaviteľný frekvenčný relaxačný oscilátor, ktorý je spárovaný cez transformátor s 4 ohmovým reproduktorom. Rýchlosť rytmu sa môže meniť od zhruba 1 za sekundu (60 za minútu) do približne 10 za sekundu (600 za minútu) pomocou 10 k drôtového hrnca R2.

Úroveň zvukového výstupu je možné upraviť pomocou drôtového potenciometra 1 k, 5 wattov, R4. Výstupný transformátor T1 je v skutočnosti malá jednotka 125: 3,2 ohmov. Obvod priťahuje 4 mA pre minimálnu frekvenciu rytmu metronómu a 7 mA počas najrýchlejšej rýchlosti rytmu, aj keď by to mohlo kolísať v závislosti od konkrétnych UJT. Batéria 24 V ponúkne s týmto zníženým odberom prúdu vynikajúce služby. Elektrolytický kondenzátor C1 je dimenzovaný na 50 V. Rezistory R1 a R3 sú 1/2 wattu a potenciometre R2 a R4 sú drôtové typy.

9) Tónový signalizačný systém

Schéma zapojenia uvedená nižšie umožňuje extrahovanie nezávislého zvukového signálu z každého z uvedených kanálov. Medzi tieto kanály môžu patriť jedinečné dvere do budovy, rôzne stoly na pracovisku, rôzne miestnosti v dome alebo iné oblasti, kde je možné pracovať s tlačidlami.

Miesto, ktoré môže signalizovať zvuk, je možné určiť podľa jeho konkrétnej frekvencie tónov. To je ale možné iba v prípade, že sa použije nižší počet kanálov a frekvencia tónov je od seba výrazne vzdialená (napríklad 400 Hz a 1 000 Hz), takže ich naše ucho ľahko rozlíši.

Obvod je opäť založený na jednoduchom koncepte relaxačného oscilátora, ktorý využíva unijunkčný tranzistor typu 2N2646 na generovanie zvukovej noty a dochádzanie do reproduktora. Frekvencia tónu je definovaná cez kondenzátor C1 a jeden z 10 k drôtových cievok (R1 až Rn). Akonáhle je potenciometer nastavený na 10k ohmov, frekvencia je okolo 259 Hz, keď je potenciometr nastavený na 1k, frekvencia je zhruba 2591 Hz.

Oscilátor je pripojený k reproduktoru cez výstupný transformátor T1, malú jednotku 125: 3,2 ohmov s odpojeným stredovým kohútikom na primárnej strane. Obvod pracuje s niekde okolo 9 mA od 15 V napájania.

10) LED blikač

Veľmi jednoduchý LED blikač alebo LED blikač by sa dal skonštruovať pomocou bežného obvodu relaxačného oscilátora založeného na UJT, ako je zobrazené nižšie.

Činnosť LED blikač je veľmi základný. Rýchlosť blikania je určená prvkami R1, C2. Po pripojení napájania sa kondenzátor C2 pomaly začne nabíjať cez odpor R1.

Akonáhle úroveň napätia na kondenzátore prekročí prahovú hodnotu pre zapálenie UJT, vystrelí a jasne rozsvieti LED. Kondenzátor C2 sa teraz začína vybíjať cez LED, až kým potenciál cez Cr neklesne pod prahovú hodnotu udržania UJT, ktorá sa vypne a LED sa vypne. Tento cyklus sa stále opakuje, čo vedie k tomu, že LED dióda bliká striedavo.

O úrovni jasu LED rozhoduje R2, ktorého hodnotu je možné vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

R2 = Napájanie V - LED dopredu V / LED prúd

12 - 3,3 / 0,02 = 435 ohmov, takže 470 ohmov sa javí ako správna hodnota pre navrhovaný dizajn.