8. Oscilator audio - circuit basculant astabil

Acasă » Aplicaţii practice » 05 - Circuite cu dispozitive semiconductoare discrete (2)

Scopul circuitului

Realizarea unui circuit basculant astabil folosind componente semiconductoare discrete (tranzistori).

Materiale necesare

Două baterii de 6 V; trei tranzistori NPN, model 2N2222 sau 2N3403; doi condensatori de 0,1 µF; un rezistor de 1 MΩ; doi rezistori de 100 kΩ; un rezistor de 1 kΩ; diferite perechi de rezistori, cu valori sub 100 kΩ (de ex: doi rezistori de 10 kΩ, doi de 5 kΩ, doi de 1 kΩ); un LED; detector audio de semnal cu căşti.

Circuitul final arată astfel:

Explicarea circuitului basculant astabil

Circuitul de faţă este un circuit oscilator temporizat prin intermediul valorii rezistorilor, condensatorilor şi a sursei de putere. Din păcate, forma de undă de la ieşire este puternic distorsionată, nici sinusoidală nici dreptunghiulară. Pentru generarea unui simplu ton audio, această distorsiune nu este foarte importantă însă.

Cu o sursă de tensiune de 12 V, rezistori de 100 kΩ şi condensatori de 0,1 µF, frecvenţa de oscilaţie va fi în domeniul audio. Puteţi asculta acest semnal cu ajutorul detectorului audio. Conectaţi una dintre sondele de test la masă, iar cealaltă la colectorul unuia dintre tranzistori. Este recomandat să conectaţi un rezistor de 1 MΩ în serie cu detectorul audio pentru minimizarea efectelor asupra circuitului cât şi asupra volumului din căşti:

Circuitul basculant astabil este format din cei doi tranzistori, cei doi rezistori şi cei doi condensatori. Scopul celui de al treilea tranzistor este de a alimenta LED-ul, folosit pentru indicaţia vizuală a funcţionării oscilatorului. Folosiţi sonda de test conectată la baza acestui amplificator emitor-comun pentru detectarea tensiunilor faţă de masă în diferite părţi ale circuitului. Datorită frecvenţei mici de oscilaţie, veţi putea observa clipirea rapidă a LED-ului cu sonda de test conectată la colectorul oricărui tranzistor din circuitul basculant astabil.

Veţi putea observa faptul că LED-ul nu clipeşte atunci când sonda de test se află în contact cu bază oricăruia dintre tranzistorii din circuitul basculant. Totuşi, detectorul audio vă va indica faptul că există o oscilaţie de tensiune în acel punct. De ce se întâmplă acest lucru? Amplificatorul colector-comun al LED-ului este un repetor de tensiune, ceea ce înseamnă că nu va amplifica tensiunea. Prin urmare, dacă tensiunea pe care o verificăm este mai mică decât tensiunea minimă necesară pentru aprinderea LED-ului, acesta nu se va aprinde. Din moment ce căderea de tensiune a joncţiunii bază-emitor a unui tranzistor aflat în conducţie este de aproximativ 0,7 V, tensiunea existentă la baza fiecăruia dintre cei doi tranzistori nu este suficientă pentru aprinderea LED-ului. Detectorul audio însă, fiind extrem de sensibil, poate detecta acest semnal mic cu uşurinţă.

Înlocuiţi cei doi rezistori de 100 kΩ cu o altă pereche de rezistori identici, dar cu rezistenţe mai mici. Ce se întâmplă cu frecvenţa de oscilaţie în acest caz? Folosiţi rezistori de cel puţin 1 kΩ pentru a preveni un curent excesiv prin tranzistor.

Dezavantajele circuitului basculant astabil

Un neajuns al majorităţii oscilatoarelor îl constituie dependenţa acestora de o valoare minimă a puterii generate de tensiune. Pentru o valoarea prea mică a tensiunii, oscilaţia circuitului nu este posibilă. Circuitul de mai sus nu face excepţie. Încercaţi să experimentaţi cu o tensiune mai mică a sursei. Determinaţi tensiunea minimă necesară pentru introducerea oscilaţiei. Observaţi efectul variaţiei tensiunii asupra frecvenţei oscilaţiei.

De asemena, circuitul este dependent de asimetria componentelor pentru pornire. Pentru ca circuitul să intre în oscilaţie, unul dintre tranzistori trebuie să pornească înaintea celuilalt. De obicei, există suficientă asimetrie între valorile diferitelor componente pentru a permite acest lucru. Totuşi, este posibil ca circuitul să „îngheţe” şi să nu oscileze în momentul alimentării. În cazul în care se întâmplă acest lucru, încercaţi să schimbaţi componentele (aceleaşi valori, dar unităţi diferite) din circuit.