Генераторы с очень малым потреблением тока в состоянии покоя

Схема мультивибратора, собранного на двух транзисторах различной проводимости, позволяет прежде всего отказаться от таких возможно уже устаревших решений, как описанные выше схемы на транзисторах с проводимостью одного типа. Преимуществом схем мультивибраторов с комбинацией транзисто­ров является малый расход энергии в паузах между подачами сигнала. Поэтому даже для длительной работы пригоден источник тока малой емкости.

В схемах, показанных на рис. 4.19, при закрытом транзисто­ре V1, течет только обратный ток коллектора транзистора V2 (в случае кремниевого транзистора проводимости р-n-р этот ток пренебрежимо мал) и ток, фактически определяемый высокоомным резистором между плюсовым проводом источника питания и базой транзистора V1. В данных примерах этот ток при комнат­ной температуре составляет ме­нее 20 мкА.

При открытом или достаточ­но высокоомном входе через транзистор V1 течет коллектор­ный ток, обеспечивающий откры­вание транзистора V2. Благодаря этому потенциал коллектора тран­зистора V2 возрастает, дости­гая положительного значения. Это изменение потенциала че­рез конденсатор связи изменяет потенциал базы транзистора V1, ускоряя процесс его открывания. При уменьшении тока зарядки конденсатора ток базы этого транзистора падает, напряжение на резисторе в цепи коллектора транзистора V2 тоже снижается, и конденсатор снова разряжается. Это приводит к быстрому уменьшению коллекторных токов обоих транзисторов. Теперь, до открытия транзистора VI, конденсатор должен снова зарядиться до порогового напряжения этого транзистора через резистор в цепи его базы. Для обеспечения периодичности процесса зарядки-разрядки конденсатора сопротив­ление резистора RJ должно быть достаточно малым (учитывая коэффициент усиления транзистора VI и напряжение питания). В то же время сопротивление нагрузки транзистора V2 не должно быть слишком малым, что может исключить самовозбуждение генератора вследствие недостаточности изменения напряжения обратной связи.

При определении номиналов элементов обеих схем по рис. 4.19 следует учитывать, что при меньшем коэффициенте усиле­ния транзистора V2 сопротивление резистора Rf в цепи его базы должно быть, как правило, меньше. При отсутствии конденсатора (рис. 4.19, а) лампа должна по меньшей мере уже различимо тлеть, иначе ее мигание невозможно. Варьированием сопротивле­ний резисторов и емкости конденсатора можно получать различ­ную частоту миганий и время горения в течение одного периода. При номиналах, указанных на рис. 4.19, а, длительность импульса равна около 1 с. Уменьшение сопротивления резистора R2 при­водит к укорочению времени горения.

Широкий диапазон регулировки имеет генератор, пред­ставленный на рис. 4.19, б. Так, изменяя номиналы элементов RC-цепочки обратной связи, можно варьировать звучание сигнала — от свистка высокого тона (от 0,001 до 0,003 мкФ и от 0 до 10 кОм) до едва слышимого треска (например, при 0,01 мкФ, 10 кОм). Расход энергии при этом очень мал: уже при токе 5...10 мА звуча­ние малогабаритного громкоговорителя слышно довольно далеко (это зависит также от окружающих условий и формы импульсов). Питание можно производить от одного аккумулятора RZP2 или даже от «таблеточного» элемента. Поскольку ток в состоянии покоя составляет, как было уже сказано, 20 мкА, готовность к работе сохраняется при одном аккумуляторе RZP2 в течение нескольких суток, а длительность подачи сигнала — в течение 50...100 ч до разрядки аккумулятора емкостью 0,5 А- ч.

Громкоговоритель в устройстве по схеме рис. 4.19, б — ти­па LP558, LP559 или подобный им с катушкой 5...8 Ом.

Если сигнализация об отсутствии «низкоомной» связи (порядка нескольких кОм) не требуется, а наоборот, необходима сигнали­зация о ее появлении (например, о появлении влаги, о замыкании контакта, о повышении освещенности или температуры и т. д.), то между плюсовым проводом и базой транзистора V1 должно быть установлено реле. Для предотвращения ложных срабатыва­ний необходима надежная изоляция проводников. Кроме того, воздействие посторонних переменных напряжений должно быть блокировано с помощью фильтра (например, в виде последова­тельной цепочки из резистора сопротивлением несколько десятков кОм и конденсатора емкостью 0,01...0,022 мкФ между цепью базы и массой). Дополнительно, посредством введения последо­вательных и параллельных включений, можно получить индика­торы типа И и ИЛИ, Если использовать при сборке этого генератора штекерные разъемы, то можно делать такие генераторы сменными.

В генераторах по схемам на рис. 4.19, а, б можно применить кремниевые n-р-n транзисторы КТ301А, КТ301Е, КТ312Б, КТ315Г (V1), кремниевые транзисто­ры р-n-р КТ361А, КТ361Б, КТ361В, КТ361К (V2) и кремниевый диод Д220 или Д219, КД105, КД501, КД503 с любым буквенным индексом. В качестве сигнали­затора рекомендуется применить лампочку накаливания 2,5 8X0,15 А и дина­мическую головку 0.1ГД-10 или 0,1ГД-12.

Описанное устройство дает возможность менее опытным люби­телям поэкспериментировать с изменением номиналов его элемен­тов, получая различные характеристики выходного сигнала.

На рис. 4.20 представлена наиболее совершенная из опубли­кованных в литературе схема мультивибратора (Radio-Elektronik-Schau, 1974, № 4, с. 204, 205). Третий транзистор введен для повышения надежности работы. Он включен в базовую цепь перво­го транзистора, и его задачей является обеспечение запирания обоих транзисторов мультивибратора после каждого их открытия. Это важно еще и потому, что третий транзистор формирует мини­мальный ток базы, который он периодически — с частотой колебаний напряжения, вызванных дей­ствием обратной связи, — подает на нагрузку (например, лампу или громкоговоритель). Емкость конденсатора С на схеме указа­на для получения акустического выходного сигнала, сопротивле­ние резистора Ry зависит от на­грузки.

В заключение к общим дан­ным о мультивибраторах с дополнительной симметрией следует добавить, что в зависимости от области применения, полярности напряжения питания и наличия схемных элементов оба транзистора со взаимно дополняющими структурами можно, очевидно, поме­нять местами. Электролитические конденсаторы необходимо со­ответственно развернуть. При использовании в оконечном каскаде р-n-р транзистора на его коллектор должен быть подан плюс на­пряжения питания, при использовании n-р-n — минус. Это объясня­ется тем, что при открытом оконечном каскаде на нагрузку пода­ется почти все рабочее напряжение, в то время как между участ­ком база-эмиттер дополняющего транзистора и массой напряжение равно лишь примерно 0,7 В — напряжение «ошибочной поляр­ности», которое безопасно для любого электролитического кон­денсатора. В варианте схемы по рис. 4.20 тип проводимости вспо­могательного транзистора всегда является дополняющим к тран­зистору оконечного каскада.

В устройстве по схеме на рис. 4.20 можно использовать кремниевые тран­зисторы n-р-n КТ312Б, КТ315Г (VI и V2) и р-n-р КТ361 В (V3).