Объяснение 10 схем простых однопереходных транзисторов (UJT)

В предыдущем посте мы подробно узнали о как работает однопереходный транзистор , в этом посте мы обсудим несколько интересных схем приложений, использующих это удивительное устройство под названием UJT.

Примеры схем приложений, использующих UJT, которые описаны в статье:

1. Генератор импульсов
2. Генератор зубьев пилы
3. Свободно работающий мультивибратор
4. Моностабильный мультивибратор
5. Генератор общего назначения
6. Простой кварцевый генератор
7. Детектор мощности передатчика
8. Метроном
9. Дверной звонок на 4 входа
10. Светодиодная мигалка

1) Генератор прямоугольных импульсов

Первая схема ниже демонстрирует простую схему генератора импульсов, состоящую из генератора UJT (такого как 2N2420, Q1) и кремния. биполярный выходной транзистор (например, BC547, Q2).

Выходное напряжение UJT, полученное через резистор R3 сопротивлением 47 Ом, переключает биполярный транзистор между парой пороговых значений: насыщением и отсечкой, генерируя выходные импульсы с горизонтальной вершиной.

В зависимости от времени выключения (t) импульса форма выходного сигнала иногда может быть узкими прямоугольными импульсами или (как указано на выходных клеммах на рис. 7-2) прямоугольной волной. Максимальная амплитуда выходного сигнала может доходить до уровня питания, то есть +15 вольт.

Частота или частота переключения определяется регулировкой сопротивления потенциометра 50 кОм и емкости конденсатора C1. Когда сопротивление максимальное с R1 + R2 = 51,6 кОм и с C1 = 0,5 мкФ, частота f = 47,2 Гц, а время выключения (t) = 21,2 мс.

При минимальном сопротивлении, вероятно, только с R1 на 1,6 кОм частота будет f = 1522 Гц, а t = 0,66 мс.

Чтобы получить дополнительные диапазоны частот, можно изменить R1, R2 или C1 или каждый из них, а частоту рассчитать по следующей формуле:

t = 0,821 (R1 + R2) C1

Где t в секундах, R1 и R2 в омах, а Cl в фарадах, а f = 1 / t

Схема работает всего с 20 мА от источника 15 В постоянного тока, хотя этот диапазон может отличаться для разных UJT и биполярных. Связь по выходу постоянного тока можно увидеть на схеме, но связь по переменному току можно настроить, поместив конденсатор C2 в вывод высокого уровня, как показано пунктирным изображением.

Емкость этого блока должна составлять приблизительно от 0,1 мкФ до 1 мкФ, наиболее эффективной величиной может быть та, которая вызывает минимальные искажения формы выходного сигнала, когда генератор работает через определенную идеальную систему нагрузки.

2) точный зубчатый генератор

Базовый генератор пилы с острыми шипами полезен в ряде приложений, связанных с синхронизацией, синхронизацией, разверткой и т. Д. UJT генерируют такие формы сигналов, используя простые и дешевые схемы. На схеме ниже показана одна из этих схем, которая, хотя и не является прецизионным оборудованием, обеспечит достойный результат в лабораториях небольшого ценового диапазона.

Эта схема в основном представляет собой релаксационный генератор, выходы которого извлекаются из эмиттера и двух баз. 2N2646 UJT подключается к типовой схеме генератора для этих типов устройств.

Частота или частота повторения определяется настройкой потенциометра регулировки частоты R2. Каждый раз, когда для этого потенциометра устанавливается наивысший уровень сопротивления, сумма последовательного сопротивления с синхронизирующим конденсатором C1 становится суммой сопротивления потенциометра и ограничивающего сопротивления R1 (то есть 54,6 кОм).

Это вызывает частоту около 219 Гц. Если R2 определяется как минимальное значение, результирующее сопротивление по существу представляет собой значение резистора R1 или 5,6 кОм, что дает частоту около 2175 Гц. Дополнительные частотные диапазоны и пороги настройки могут быть реализованы простым изменением значений R1, R2, C1 или могут быть все три вместе.

Положительный пиковый выходной сигнал может быть получен от базы 1 UJT, в то время как отрицательный пиковый выходной сигнал через базу 2 и положительный пилообразный сигнал через эмиттер UJT.

Хотя выходная связь по постоянному току показана на рис. 7-3, связь по переменному току может быть определена путем применения конденсаторов C2, C3 и C4 в выходных клеммах, как показано пунктирной областью.

Эти емкости, вероятно, будут находиться в диапазоне от 0,1 до 10 мкФ, при этом значение определяется исходя из максимальной емкости, с которой может работать указанное устройство нагрузки без искажения формы выходного сигнала. Схема работает с потреблением около 1,4 мА от источника постоянного тока 9 В. Каждый из резисторов рассчитан на 1/2 Вт.

3) Мультивибратор, работающий бесплатно

Схема UJT, показанная на приведенной ниже диаграмме, похожа на схемы релаксационного генератора, объясненные в паре предыдущих сегментов, за исключением того, что ее RC-константы выбраны так, чтобы обеспечивать квазипрямоугольный выход, аналогичный выходному сигналу стандартного транзисторного нестабильный мультивибратор .

Однопереходный транзистор типа 2N2646 прекрасно работает внутри указанной схемы. В основном имеется два выходных сигнала: отрицательный импульс на базе 2 UJT и положительный импульс на базе 1.

Максимальная амплитуда разомкнутой цепи каждого из этих сигналов составляет около 0,56 В, однако она может немного отличаться в зависимости от конкретных UJT. Потенциал 10 кОм, R2, должен быть повернут для получения выходного сигнала с идеальным наклоном или горизонтальной вершиной.

Этот регулятор потенциометра дополнительно влияет на диапазон частоты или рабочий цикл. С величинами, представленными здесь для R1, R2 и C1, частота составляет около 5 кГц для пика с плоской вершиной. Для других частотных диапазонов вы можете соответствующим образом отрегулировать значения R1 или C1 и использовать следующую формулу для расчетов:

f = 1 / 0,821 RC

где f в Гц, R в омах и C в фарадах. Схема потребляет около 2 мА от источника питания 6 В постоянного тока. Все постоянные резисторы могут быть рассчитаны на 1/2 Вт.

4) Мультивибратор One-Shot

Обращаясь к следующей схеме, мы находим конфигурацию одноразовый или моностабильный мультивибратор . Можно увидеть, что однопереходный транзистор с номером 2N2420 и кремниевый биполярный транзистор 2N2712 (или BC547) соединены вместе, чтобы генерировать одиночный выходной импульс фиксированной амплитуды для каждого отдельного запуска на входном выводе схемы.

В этой конкретной конструкции конденсатор C1 заряжается делителем напряжения, установленным R2, R3 и сопротивлением база-эмиттер транзистора Q2, в результате чего его сторона Q2 отрицательна, а сторона Q1 положительна.

Этот резистивный делитель дополнительно подает на эмиттер Q1 положительное напряжение, которое немного меньше пикового напряжения 2N2420 (см. Пункт 2 на схеме).

Вначале Q2 находится во включенном состоянии, что вызывает падение напряжения на резисторе R4, что резко снижает напряжение на выходных клеммах до 0. Когда на входные клеммы подается отрицательный импульс 20 В, Q1 «срабатывает», вызывая мгновенное падение напряжения до нуля на эмиттерной стороне C1, что, в свою очередь, смещает базу Q2 в отрицательное значение. Из-за этого Q1 отключается, и напряжение коллектора Q1 быстро увеличивается до +20 В (обратите внимание на импульс, указанный на выходных клеммах на схеме).

Напряжение остается около этого уровня в течение интервала t, что эквивалентно времени разряда конденсатора C1 через резистор R3. Затем выходной сигнал возвращается к нулю, и схема переходит в режим ожидания до подачи следующего импульса.

Временной интервал t и, соответственно, ширина (время) выходного импульса зависят от настройки управления шириной импульса с помощью R3. Согласно указанным значениям R3 и C1, диапазон временного интервала может составлять от 2 мкс до 0,1 мс.

Предположим, что R3 охватывает диапазон сопротивления от 100 до 5000 Ом. Дополнительные диапазоны задержки можно исправить, соответствующим образом изменив значения C1, R3 или того и другого, и используя формулу: т = R3C1 где t - в секундах, R3 - в омах, а C1 - в фарадах.

Схема работает с потреблением примерно 11 мА от источника постоянного тока 22,5 В. Однако это может измениться до некоторой степени в зависимости от типов UJT и биполярных мышц. Все постоянные резисторы - 1/2 Вт.

5) Осциллятор релаксации

Простой релаксационный генератор предлагает множество приложений, широко признанных большинством любителей электроники. Однопереходный транзистор - замечательно прочный и надежный активный компонент, применимый в генераторах этого типа. На схеме ниже показана основная схема генератора релаксации UJT, работающая с устройством типа 2N2646 UJT.

На выходе получается несколько изогнутая пилообразная волна, пиковая амплитуда которой примерно соответствует напряжению питания (здесь 22,5 В). В этой конструкции ток, проходящий через источник постоянного тока через резистор R1, заряжает конденсатор C1. В результате разность потенциалов VEE постоянно накапливается на C1.

В момент, когда этот потенциал достигает пикового напряжения 2N2646 (см. Точку 2 на рис. 7-1 B), UJT включается и «срабатывает». Это немедленно разряжает конденсатор и снова выключает UJT. Это заставляет конденсатор снова инициировать процесс перезарядки, и цикл просто продолжает повторяться.

Из-за этой зарядки и разрядки конденсатора UJT включается и выключается с частотой, установленной значениями R1 и C1 (со значениями, указанными на диаграмме, частота составляет около f = 312 Гц). Чтобы получить другую частоту, используйте формулу: f = 1 / (0,821 R1 C1)

где f в Гц, R1 в омах и C1 в фарадах. А потенциометр с соответствующим сопротивлением можно использовать вместо постоянного резистора R1. Это позволит пользователю добиться плавно регулируемой выходной частоты.

Все резисторы на 1/2 ватта. Конденсаторы C1 и C2 могут быть рассчитаны на 10 или 16 В, предпочтительно танталовые. Схема потребляет примерно 6 мА из указанного диапазона питания.

6) точечный генератор частоты

Следующая конфигурация указывает на 100 кГц. кварцевый генератор схема, которую можно использовать любым стандартным методом, например, альтернативный генератор стандартной частоты или точечной частоты.

Эта конструкция создает деформированную выходную волну, которая может быть очень подходящей для стандарта частоты, так что вы можете гарантировать твердые гармоники, нагруженные радиочастотным спектром.

Совместная работа однопереходного транзистора и диодного генератора гармоник 1N914 генерирует заданную искаженную форму волны. В этой установке крошечный конденсатор переменной емкости 100 пФ, C1, позволяет немного настроить частоту кристалла 100 кГц, чтобы передать усиленную гармонику, например, 5 МГц, до нулевого биения с помощью сигнала стандартной частоты WWV / WWVH. .

Выходной сигнал формируется через дроссель 1 мГн (RFC1), который должен иметь более низкое сопротивление постоянному току. Этот сигнал подается на диод 1N914 (D1), который смещен постоянным током с помощью R3 и R4 для достижения максимальной нелинейной части его характеристики прямой проводимости, чтобы дополнительно исказить форму выходного сигнала от UJT.

При использовании этого генератора потенциометр переменной формы R3 фиксируется для достижения наиболее мощной передачи с предлагаемой гармоникой 100 кГц. Резистор R3 действует просто как ограничитель тока, останавливая прямую подачу напряжения 9 В на диод.

Генератор потребляет около 2,5 мА от источника постоянного тока 9 В, но это может относительно измениться в зависимости от конкретных UJT. Конденсатор C1 должен быть миниатюрного воздушного типа, остальные конденсаторы должны быть слюдяными или посеребренными. Все постоянные резисторы рассчитаны на 1 Вт.

7) передатчик RF детектор

В RF детектор Схема, показанная на следующей схеме, может питаться непосредственно от радиочастотного излучения передатчика, который измеряется. Он обеспечивает регулируемую звуковую частоту в подключенных наушниках с высоким сопротивлением. Уровень звука на выходе определяется энергией радиочастоты, но может быть достаточным даже для маломощных передатчиков.

Выходной сигнал дискретизируется через РЧ-приемную катушку L1, состоящую из 2 или 3 витков изолированного соединительного провода, плотно прилегающего к катушке выходного резервуара передатчика. Высокочастотное напряжение преобразуется в постоянный ток через цепь с шунтирующим диодом, состоящую из блокирующего конденсатора C1, диода D1 и резистора фильтра R1. Результирующий выпрямленный постоянный ток используется для переключения однопереходного транзистора в цепи генератора релаксации. Выходной сигнал этого генератора подается на подключенные наушники с высоким сопротивлением через конденсатор связи C3 и выходной разъем J1.

Сигнальный тон, воспринимаемый в наушниках, можно было изменить в приличном диапазоне с помощью потенциометра R2. Частота тона будет где-то около 162 Гц, когда R2 настроен на 15 k. В качестве альтернативы, частота будет примерно 2436 Гц, когда R2 определено равным 1 k.

Уровень звука можно регулировать, поворачивая L1 ближе к сети резервуаров LC передатчика или от нее, как правило, будет определено место, обеспечивающее разумную громкость для большинства основных задач.

Цепь может быть сконструирована внутри компактного заземленного металлического контейнера. Обычно он может быть расположен на некотором приличном расстоянии от передатчика, когда используется витая пара или гибкий коаксиальный кабель приличного качества и когда L1 подключен к нижнему выводу катушки резервуара.

Все постоянные резисторы рассчитаны на 1/2 Вт. Конденсатор C1 должен быть настроен таким образом, чтобы выдерживать максимальное напряжение постоянного тока, которое может случайно возникнуть в цепи C2, а C3, с другой стороны, могут быть любыми практичными низковольтными устройствами.

8) Схема метронома

Приведенная ниже установка демонстрирует полностью электронный метроном с однопереходным транзистором 2N2646. Метроном - очень удобное маленькое устройство для многих музыкальных исполнителей и других людей, которые ищут равномерно синхронизированные звуковые ноты во время сочинения музыки или пения.

Управляемая 21/2 дюймовым динамиком, эта схема обеспечивает приличный, громкий, поп-звук. Метроном можно сделать довольно компактным, аудиовыходы динамика и батареи являются единственными элементами его самого большого размера, и, поскольку он работает от батареи, он полностью портативный.

Схема на самом деле представляет собой регулируемый генератор релаксации частоты, который через трансформатор подключен к 4-омному динамику. Частота биений может быть изменена от примерно 1 в секунду (60 в минуту) до примерно 10 в секунду (600 в минуту) с использованием потенциометра R2 с проволочной обмоткой 10 кОм.

Уровень выходного звука можно изменять с помощью потенциометра с проволочной обмоткой 1 кОм, 5 Вт, R4. Выходной трансформатор T1 на самом деле представляет собой небольшой блок 125: 3,2 Ом. Схема потребляет 4 мА для минимальной частоты ударов метронома и 7 мА при максимальной частоте ударов, хотя это может колебаться в зависимости от конкретных UJT. Батарея на 24 В обеспечит отличное обслуживание с уменьшенным потреблением тока. Электролитический конденсатор C1 рассчитан на 50 В. Резисторы R1 и R3 - 1/2 Вт, а потенциометры R2 и R4 - проволочные.

9) Система тональной сигнализации

Схема, показанная ниже, позволяет извлекать независимый аудиосигнал из каждого из указанных каналов. Эти каналы могут включать уникальные двери внутри здания, различные столы на рабочем месте, различные комнаты в доме или любые другие области, с которыми можно работать с кнопками.

Местоположение, которое может сигнализировать об аудио, можно определить по его конкретной частоте тона. Но это может быть осуществимо только тогда, когда используется меньшее количество каналов и когда частоты тона значительно разнесены (например, 400 Гц и 1000 Гц), так что они легко различимы нашим ухом.

Схема снова основана на простой концепции релаксационного генератора, использующего однопереходный транзистор типа 2N2646 для генерации звуковой заметки и коммутации громкоговорителя. Частота тона определяется через конденсатор C1 и одну из проволочных емкостей на 10 кОм (от R1 до Rn). Как только потенциометр установлен на 10 кОм, частота составляет около 259 Гц, когда потенциометр установлен на 1 кОм, частота составляет примерно 2591 Гц.

Генератор соединен с динамиком через выходной трансформатор T1, крошечный блок 125: 3,2 Ом с неподключенным центральным отводом первичной стороны. Схема работает примерно с 9 мА от источника питания 15 В.

10) Светодиодная мигалка

Очень простой светодиодный мигающий или светодиодный мигатель может быть построен с использованием обычной схемы релаксационного генератора на основе UJT, как показано ниже.

Работа LED мигалка очень простой. Частота мигания определяется элементами R1, C2. При подаче питания конденсатор C2 медленно начинает заряжаться через резистор R1.

Как только уровень напряжения на конденсаторе превышает порог срабатывания UJT, он срабатывает и ярко включает светодиод. Конденсатор C2 теперь начинает разряжаться через светодиод, пока потенциал на Cr не упадет ниже порога удержания UJT, который отключается, выключая светодиод. Этот цикл повторяется, в результате чего светодиод попеременно мигает.

Уровень яркости светодиода определяется параметром R2, значение которого можно рассчитать по следующей формуле:

R2 = Питание V - Прямое напряжение светодиода / Ток светодиода

12 - 3,3 / 0,02 = 435 Ом, поэтому 470 Ом кажется правильным значением для предлагаемой конструкции.