Audio-Oszillator

TEILE UND MATERIALIEN

• Zwei 6-Volt-Batterien
• Drei NPN-Transistoren – Modelle 2N2222 oder 2N3403 empfohlen (Radio Shack-Katalog Nr. 276-1617 ist ein Paket von fünfzehn NPN-Transistoren, ideal für dieses und andere Experimente)
• Zwei 0,1 µF Kondensatoren (Radio Shack Katalog # 272-135 oder gleichwertig)
• Ein 1 MΩ Widerstand
• Zwei 100-kΩ-Widerstände
• Ein 1-kΩ-Widerstand
• Sortiment von Widerstandspaaren, weniger als 100 kΩ (z. B. zwei 10 kΩ, zwei 5 kΩ, zwei 1 kΩ)
• Eine Leuchtdiode (Radio Shack Katalog Nr. 276-026 oder gleichwertig)
• Audiodetektor mit Kopfhörer

QUERVERWEISE Lektionen in Stromkreisen , Band 3, Kapitel 4:„Bipolar-Junction-Transistoren“ Lektionen in elektrischen Schaltungen , Band 4, Kapitel 10:„Multivibratoren“

LERNZIELE

• Wie man eine astabile Multivibratorschaltung mit diskreten Transistoren baut

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Der richtige Name für diese Schaltung ist „stabiler Multivibrator “. Es handelt sich um eine einfache, freilaufende Oszillatorschaltung, die von der Größe der Widerstände, Kondensatoren und der Versorgungsspannung getaktet wird.

Leider ist seine Ausgangswellenform sehr verzerrt, weder Sinuswelle noch Rechteck. Für den einfachen Zweck, einen Audioton zu erzeugen, spielen Verzerrungen jedoch keine große Rolle.

Bei einer 12-Volt-Versorgung, 100-kΩ-Widerständen und 0,1-µF-Kondensatoren liegt die Oszillationsfrequenz im niedrigen Audiobereich. Sie können dieses Signal abhören, wenn der Audiodetektor mit einer Prüfspitze an Masse und die andere an einem der Kollektoranschlüsse des Transistors angeschlossen ist.

Ich empfehle, einen 1-MΩ-Widerstand in Reihe mit dem Audiodetektor zu platzieren, um sowohl die Schaltungsbelastungseffekte als auch die Kopfhörerlautstärke zu minimieren:

Der Multivibrator selbst besteht nur aus zwei Transistoren, zwei Widerständen und zwei Querverbindungskondensatoren. Der im Schaltplan und in der Abbildung gezeigte dritte Transistor dient zum Ansteuern der LED und dient als visueller Indikator für die Oszillatoraktion.

Verwenden Sie das Tastkopfkabel, das an die Basis dieses Verstärkers mit gemeinsamem Emitter angeschlossen ist, um Spannungen an verschiedenen Teilen des Stromkreises in Bezug auf Masse zu erkennen. Angesichts der niedrigen Schwingfrequenz dieser Multivibratorschaltung sollten Sie die LED schnell blinken sehen, wenn das Sondenkabel an den Kollektoranschluss eines der Multivibratortransistoren angeschlossen ist.

Möglicherweise stellen Sie fest, dass die LED nicht blinkt, wenn der Sondendraht die Basis berührt eines der beiden Multivibratortransistoren, aber der Audiodetektor sagt Ihnen, dass dort eine oszillierende Spannung vorhanden ist. Warum ist das? Der Common-Collector-Transistorverstärker der LED ist ein Spannungsfolger, was bedeutet, dass er keine Spannung verstärkt.

Wenn also die zu prüfende Spannung unter dem Minimum liegt, das die LED zum Aufleuchten benötigt, leuchtet sie nicht. Da der in Durchlassrichtung vorgespannte Basis-Emitter-Übergang eines aktiven Transistors nur um etwa 0,7 Volt abfällt, reicht die Spannung an beiden Transistoren nicht aus, um die LED zu erregen.

Der Audiodetektor, der jedoch außerordentlich empfindlich ist, erkennt dieses Niederspannungssignal leicht. Sie können die beiden abgebildeten 100 kΩ-Einheiten gerne durch niederwertige Widerstände ersetzen. Was passiert dabei mit der Schwingungsfrequenz?

Ich empfehle die Verwendung von Widerständen mit einer Größe von mindestens 1 kΩ, um einen übermäßigen Transistorstrom zu vermeiden. Ein Nachteil vieler Oszillatorschaltungen ist ihre Abhängigkeit von einer minimalen Menge an Versorgungsspannung. Zu wenig Spannung und die Schaltung hört auf zu schwingen.

Diese Schaltung ist keine Ausnahme. Sie können mit niedrigeren Versorgungsspannungen experimentieren und die für die Oszillation erforderliche Mindestspannung bestimmen sowie die Auswirkungen einer Änderung der Versorgungsspannung auf die Oszillationsfrequenz erfahren.

Ein spezifischer Nachteil dieser Schaltung ist die Abhängigkeit von nicht übereinstimmenden Komponenten für einen erfolgreichen Start. Damit die Schaltung zu schwingen beginnt, muss ein Transistor vor dem anderen eingeschaltet werden.

Normalerweise gibt es genügend Fehlanpassungen in den verschiedenen Komponentenwerten, um dies zu ermöglichen, aber es ist möglich, dass die Schaltung „einfriert“ und beim Einschalten nicht schwingt. Probieren Sie in diesem Fall verschiedene Komponenten (gleiche Werte, aber unterschiedliche Einheiten) in der Schaltung aus.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt Oszillatorschaltungen