Мигающий светодиод на транзисторах (мультивибратор без микросхем)

Первая настоящая схема этой книги — и сразу без единой микросхемы. Два транзистора, два конденсатора, четыре резистора и два светодиода, которые поочерёдно мигают сами по себе, без всякого программирования.

Список компонентов

Компонент	Ориентировочный номинал
Транзисторы Q1, Q2	NPN общего назначения (BC547, 2N2222 и аналоги)
Резисторы коллектора R1, R2	470–1000 Ом (ограничивают ток светодиодов)
Резисторы базы R3, R4	10–100 кОм (задают время переключения вместе с C1, C2)
Конденсаторы C1, C2	10–100 мкФ электролитические (задают частоту мигания)
Светодиоды LED1, LED2	любые, желательно разного цвета для наглядности
Питание	батарейка или блок питания 5–9В

Схема

Два симметричных каскада, перекрёстно связанные конденсаторами C1/C2 — коллектор одного транзистора через конденсатор идёт на базу другого

Почему это вообще колеблется

Это классическая схема — астабильный мультивибратор на двух транзисторах. Работает по принципу регенеративного (лавинообразного) переключения: в любой момент времени один транзистор открыт (его светодиод горит), другой закрыт (его светодиод погашен) — и схема не может находиться в этом состоянии постоянно, потому что конденсаторы, соединяющие коллектор одного каскада с базой другого, постепенно перезаряжаются через базовые резисторы.

Пошагово

Пока Q1 открыт, его коллектор находится на низком потенциале — через конденсатор C2 этот низкий потенциал держит базу Q2 закрытой. Конденсатор C2 постепенно перезаряжается через резистор R4, и когда напряжение на базе Q2 достигает порога открытия — Q2 резко открывается. Падение напряжения на его коллекторе через C1 мгновенно "утаскивает" базу Q1 вниз, закрывая Q1 — состояния схемы лавинообразно меняются местами. Дальше процесс повторяется в обратную сторону, определяя частоту мигания парой R3-C1 и R4-C2.

Расчёт частоты мигания

Приближённая формула для полупериода каждого плеча:

Формула

t ≈ 0.7 × R × C, где R — базовый резистор этого плеча (R3 или R4), C — соответствующий перекрёстный конденсатор (C2 или C1). Полный период мигания одного и того же светодиода — сумма обоих полупериодов: T ≈ 0.7×(R3×C2 + R4×C1). При одинаковых номиналах в обоих плечах (R3=R4=R, C1=C2=C) получаем симметричное мигание с периодом T ≈ 1.4×R×C.

Например, при R = 47 кОм и C = 10 мкФ: T ≈ 1.4 × 47000 × 0.00001 ≈ 0.66 секунды на полный цикл — оба светодиода будут заметно мигать с частотой чуть больше одного раза в секунду. Увеличение номиналов R или C замедляет мигание, уменьшение — ускоряет.

Проверка осциллографом

Хорошая первая практика для приборов из главы 02: подключи щуп осциллографа (с земляным зажимом на GND схемы) к коллектору одного из транзисторов. На экране должен появиться сигнал, переключающийся между низким уровнем (транзистор открыт, почти 0В) и высоким (транзистор закрыт, почти VCC) — не идеальный прямоугольник, а с характерными экспоненциальными "закруглениями" на фронтах, потому что переключение управляется именно зарядом/разрядом RC-цепи, а не мгновенным цифровым сигналом.

Сборка на макетке

Расположи оба транзисторных каскада симметрично по обе стороны от центрального разрыва макетной платы (глава 01) — это визуально повторяет симметрию самой схемы и снижает риск запутаться в проводах.
Собери сначала одно плечо целиком (R1, LED1, Q1, R3) без перекрёстных конденсаторов — проверь, что светодиод можно зажечь, подав напряжение на базу через резистор вручную перемычкой. Это подтверждает, что сам транзисторный каскад исправен, прежде чем усложнять схему обратной связью.
Добавь второе плечо аналогично.
Только теперь добавь оба перекрёстных конденсатора C1 и C2 — именно после этого шага схема должна начать мигать самостоятельно.

Частые ошибки сборки

Перепутана полярность электролитических конденсаторов — у них есть четкая полярность, установка наоборот в лучшем случае не даст схеме работать, в худшем — конденсатор может выйти из строя.
Перепутаны выводы транзистора (база/коллектор/эмиттер) — цоколёвка различается между сериями транзисторов, всегда стоит свериться с даташитом конкретной модели, а не полагаться на память о "типичном" расположении выводов.
Не горит ни один светодиод — прежде чем подозревать всю схему, прозвони каждый светодиод и резистор отдельно (глава 01) — возможно, проблема в одном конкретном соединении на макетке, а не в самой топологии схемы.
Мигает только один светодиод, второй горит постоянно — обычно означает несимметрично собранные плечи (например, перепутан номинал одного из базовых резисторов или конденсаторов) — схема всё равно теоретически может так работать, но с очень неравномерным соотношением включено/выключено.

Что дальше

Следующая схема — противоположный принцип: не генератор, который переключается сам, а датчик, который реагирует на внешнее условие — фоточувствительный выключатель на светозависимом резисторе (LDR).

Глава04 — Мультивибратор

Блок1 — Первые схемы

Далее05 — Фоточувствительный выключатель

СтатусГотово · рев. 1

Предыдущая глава ← 03 · Разбор хлама на детали Следующая глава 05 · Фоточувствительный выключатель →

Книга бесплатна для чтения. Автор — Тариел Бежанидзе, компьютерный мастер в Батуми · tariel.ge · все бесплатные книги. Копировать текст целиком на другие сайты — только со ссылкой на источник.