شرح 10 دارات ترانزستور أحادية الوصلة بسيطة (UJT)

في المنشور السابق تعلمنا بشكل شامل كيف يعمل الترانزستور أحادي التوصيل ، في هذا المنشور ، سنناقش بعض دوائر التطبيق المثيرة للاهتمام باستخدام هذا الجهاز المذهل المسمى UJT.

دوائر التطبيق النموذجية التي تستخدم UJT الموضحة في المقالة هي:

1. مولد النبض
2. مولد سن المنشار
3. الهزاز متعدد التشغيل المجاني
4. متعدد الهزاز أحادي
5. مذبذب للأغراض العامة
6. مذبذب بلوري بسيط
7. جهاز كشف قوة الترددات اللاسلكية
8. المسرع
9. جرس باب ل 4 مداخل
10. المتعري LED

1) مولد نبض الموجة المربعة

يوضح التصميم الأول أدناه دائرة بسيطة لمولد النبض تتكون من مذبذب UJT (مثل 2N2420 ، Q1) وسيليكون الترانزستور الناتج ثنائي القطب (مثل BC547 ، Q2).

جهد الخرج UJT ، الذي تم الحصول عليه عبر المقاوم 47 أوم R3 ، يقوم بتبديل الترانزستور ثنائي القطب بين عتبتين: التشبع والقطع ، مما يولد نبضات خرج أفقية.

اعتمادًا على زمن توقف النبضة (t) ، يمكن أن يكون شكل الموجة الناتج أحيانًا نبضات مستطيلة ضيقة أو (كما هو موضح عبر أطراف الخرج في الشكل 7-2) موجة مربعة. يمكن أن يصل السعة القصوى لإشارة الخرج إلى مستوى العرض ، أي +15 فولت.

يتم تحديد التردد ، أو تردد الدوران ، عن طريق ضبط مقاومة وعاء 50 كيلو وقيمة المكثف لـ C1. عندما تكون المقاومة قصوى مع R1 + R2 = 51.6 k ومع C1 = 0.5 µF ، يكون التردد f = 47.2 هرتز ، والوقت (t) = 21.2 مللي ثانية.

عندما يكون إعداد المقاومة عند الحد الأدنى ، من المحتمل أن يكون التردد عند 1.6 كيلو من R1 فقط ، و = 1522 هرتز ، و t = 0.66 مللي ثانية.

للحصول على نطاقات تردد إضافية ، يمكن تعديل R1 أو R2 أو C1 أو كل واحدة منها وحساب التردد باستخدام الصيغة التالية:

ر = 0.821 (R1 + R2) C1

حيث t بالثواني ، R1 و R2 بالأوم ، و Cl بالفاراد ، و f = 1 / t

تعمل الدائرة مع 20 مللي أمبير فقط من مصدر 15 Vdc ، على الرغم من أن هذا النطاق قد يكون مختلفًا باختلاف UJTs و bipolar. يمكن رؤية اقتران خرج التيار المستمر في التخطيطي ، ولكن يمكن تكوين اقتران التيار المتردد عن طريق وضع مكثف C2 داخل الرصاص الناتج العالي ، كما هو موضح من خلال الصورة المنقطة.

يجب أن تكون سعة هذه الوحدة تقريبًا بين 0.1 درجة فهرنهايت و 1 درجة فهرنهايت ، وقد يكون الحجم الأكثر فاعلية هو الذي يؤدي إلى الحد الأدنى من التشويه لشكل الموجة الناتج ، عندما يتم تشغيل المولد من خلال نظام تحميل مثالي محدد.

2) مولد سن المنشار الدقيق

يعد مولد سن المنشار الأساسي الذي يتميز بمسامير مدببة مفيدًا في عدد من التطبيقات التي تتضمن التوقيت والمزامنة والكنس وما إلى ذلك. تنتج UJTs هذا النوع من أشكال الموجة باستخدام دوائر مباشرة ورخيصة. يعرض المخطط أدناه إحدى هذه الدوائر التي ، على الرغم من أنها ليست قطعة دقيقة من المعدات ، ستقدم نتيجة جيدة في مختبرات النطاق السعري الصغير.

هذه الدائرة هي في المقام الأول مذبذب استرخاء ، مع نواتج مستخرجة من الباعث والقاعدتين. يتم توصيل 2N2646 UJT في دائرة مذبذب نموذجية لهذه الأنواع من الوحدات.

يتم تحديد التردد أو معدل التكرار من إعداد مقياس جهد التحكم في التردد R2. في أي وقت يتم فيه تعريف هذا القدر بأعلى مستوى مقاومته ، يصبح مجموع المقاومة التسلسلية مع مكثف التوقيت C1 إجمالي مقاومة الوعاء والمقاومة المحددة R1 (أي 54.6 ك).

هذا يسبب تردد حوالي 219 هرتز. إذا تم تعريف R2 على قيمته الدنيا ، فإن المقاومة الناتجة تمثل أساسًا قيمة المقاوم R1 ، أو 5.6 k ، مما ينتج عنه تردد يبلغ حوالي 2175 هرتز. يمكن تنفيذ نغمات التردد الإضافية وعتبات التوليف ببساطة عن طريق تغيير قيم R1 و R2 و C1 ، أو يمكن أن تكون جميعها معًا.

يمكن الحصول على ناتج موجب مسنن من القاعدة 1 من UJT ، بينما يمكن الحصول على ناتج شائك سلبي من خلال القاعدة 2 ، وشكل موجي مسنن موجب من خلال باعث UJT.

على الرغم من الكشف عن اقتران خرج التيار المستمر في الشكل 7-3 ، يمكن تحديد اقتران التيار المتردد عن طريق تطبيق المكثفات C2 و C3 و C4 في أطراف الخرج ، كما هو موضح من خلال المنطقة المنقطة.

من المحتمل أن تكون هذه السعات بين 0.1 و 10 درجة فهرنهايت ، وتعتمد القيمة المحددة على أعلى سعة يمكن معالجتها بواسطة جهاز تحميل محدد دون تشويه شكل الموجة الناتج. تعمل الدائرة باستخدام حوالي 1.4 مللي أمبير من خلال مصدر 9 فولت تيار مستمر. تم تصنيف كل من المقاومات عند 1/2 واط.

3) Multivlbrator الحرة

تشبه دائرة UJT المثبتة في الرسم البياني الموضح أدناه دارات مذبذب الاسترخاء الموضحة في المقاطع السابقة ، بصرف النظر عن ثوابت RC الخاصة بها التي تم اختيارها لتوفير خرج موجة شبه مربعة مماثلة لتلك الموجودة في الترانزستور القياسي multivibrator مستقر .

يعمل الترانزستور أحادي التوصيل من النوع 2N2646 بشكل جيد داخل هذا الإعداد المشار إليه. يوجد أساسًا إشارتان للخرج: نبضة سالبة عند قاعدة UJT 2 ونبضة موجبة عند القاعدة 1.

يبلغ الحد الأقصى لسعة الدائرة المفتوحة لكل من هذه الإشارات حوالي 0.56 فولت ، ولكن هذا قد ينحرف قليلاً اعتمادًا على UJTs المحددة. يجب تدوير وعاء 10 كيلو ، R2 ، للحصول على شكل موجة مثالية للإمالة أو الإخراج الأفقي.

يؤثر التحكم في القدر أيضًا على نطاق التردد أو دورة العمل. مع المقادير المعروضة هنا لـ R1 و R2 و C1 ، يكون التردد حوالي 5 كيلو هرتز لقمة مسطحة القمة. بالنسبة لنطاقات التردد الأخرى ، قد ترغب في ضبط قيم R1 أو C1 وفقًا لذلك ، واستخدام الصيغة التالية للحسابات:

f = 1 / 0.821 RC

حيث f بالهرتز و R بالأوم و C بالفاراد. تستهلك الدائرة حوالي 2 مللي أمبير من مصدر طاقة 6 فولت تيار مستمر. يمكن تصنيف جميع المقاومات الثابتة عند 1/2 واط.

4) هزاز متعدد الطلقة الواحدة

بالإشارة إلى الدائرة التالية ، نجد تكوينًا لـ طلقة واحدة أو هزاز متعدد أحادي . يمكن رؤية ترانزستور أحادي الوصلة 2N2420 و 2N2712 (أو BC547) من السيليكون BJT معًا لتوليد نبضة خرج فردية ذات سعة ثابتة لكل عملية تشغيل فردية عند طرف الإدخال في الدائرة.

في هذا التصميم الخاص ، يتم شحن المكثف C1 بواسطة مقسم الجهد الذي تم إنشاؤه بواسطة R2 و R3 ومقاومة القاعدة إلى الباعث للترانزستور Q2 ، مما يتسبب في جانبه Q2 سالب وجانبه Q1 موجب.

يوفر هذا الحاجز المقاوم أيضًا لباعث Q1 جهدًا موجبًا أصغر قليلاً من ذروة الجهد في 2N2420 (راجع النقطة 2 في التخطيطي).

في البداية ، يكون Q2 في حالة التبديل ON مما يؤدي إلى انخفاض الجهد عبر المقاوم R4 ، مما يقلل الجهد عند أطراف الخرج بشكل كبير إلى 0. عندما يتم إعطاء نبضة سالبة 20 فولت عبر أطراف الإدخال ، Q1 'حرائق' ، مما يتسبب في انخفاض فوري للجهد إلى الصفر في جانب الباعث من C1 ، والذي بدوره يؤدي إلى انحياز قاعدة Q2 السالبة. نتيجة لذلك ، يتم قطع Q1 ، ويزداد جهد المجمع Q1 بسرعة إلى +20 فولت (لاحظ النبضة المشار إليها عبر أطراف الخرج في الرسم التخطيطي).

يستمر الجهد حول هذا المستوى لفاصل زمني t ، أي ما يعادل وقت تفريغ المكثف C1 عبر المقاوم R3. ينخفض ​​الناتج بعد ذلك إلى الصفر ، وتنتقل الدائرة إلى وضع الاستعداد حتى يتم تطبيق النبضة التالية.

يعتمد الفاصل الزمني t ، وعرض النبضة (الوقت) المقابل لنبضة الخرج ، على ضبط التحكم في عرض النبضة باستخدام R3. وفقًا للقيم المشار إليها لـ R3 و C1 ، يمكن أن يتراوح نطاق الفاصل الزمني بين 2 µs إلى 0.1 مللي ثانية.

لنفترض أن R3 يشمل نطاق المقاومة بين 100 إلى 5000 أوم. يمكن إصلاح نطاقات تأخير إضافية عن طريق تعديل قيم C1 أو R3 أو كليهما بشكل مناسب ، واستخدام الصيغة: ر = R3C1 حيث t بالثواني ، R3 بالأوم ، و C1 بالفاراد.

تعمل الدائرة باستخدام 11 مللي أمبير تقريبًا من خلال مصدر تيار مستمر بجهد 22.5 فولت. ومع ذلك ، من المحتمل أن يتغير هذا إلى حد ما اعتمادًا على أنواع UJTs و bipolars. جميع المقاومات الثابتة 1/2 وات.

5) مذبذب الاسترخاء

يوفر مذبذب الاسترخاء البسيط العديد من التطبيقات المعترف بها على نطاق واسع من قبل معظم هواة الإلكترونيات. يعد الترانزستور أحادي الوصلة مكونًا نشطًا قويًا وموثوقًا بشكل ملحوظ قابل للتطبيق في هذا النوع من المذبذبات. يعرض المخطط أدناه دائرة مذبذب استرخاء UJT الأساسية ، والتي تعمل بجهاز من النوع 2N2646 UJT.

الناتج هو في الواقع موجة سن منشار منحنية إلى حد ما تتكون من ذروة السعة المقابلة تقريبًا لجهد الإمداد (وهو 22.5 فولت هنا). في هذا التصميم ، ينتقل التيار عبر مصدر التيار المستمر عبر المقاوم R1 مكثف C1. فرق محتمل VEE نتيجة لذلك يتراكم بشكل مطرد عبر C1.

في اللحظة التي تصل فيها هذه الإمكانية إلى ذروة الجهد لل 2N2646 (انظر النقطة 2 في الشكل 7-1 ب) ، يتحول UJT إلى وضع التشغيل ويطلق النار. يؤدي هذا إلى تفريغ المكثف على الفور ، وإيقاف تشغيل UJT مرة أخرى. هذا يجعل المكثف يبدأ عملية إعادة الشحن مرة أخرى ، وتستمر الدورة ببساطة في التكرار.

نظرًا لشحن وتفريغ المكثف ، يتم تشغيل وإيقاف تشغيل UJT بتردد محدد من خلال قيم R1 و C1 (مع القيم الموضحة في الرسم البياني ، يكون التردد حوالي f = 312 هرتز). لتحقيق بعض الترددات الأخرى ، استخدم الصيغة: f = 1 / (0.821 R1 C1)

حيث f بالهرتز ، R1 بالأوم ، و C1 بالفاراد. أ مقياس فرق الجهد بمقاومة مناسبة يمكن استخدامها بدلاً من المقاوم الثابت R1. سيمكن هذا المستخدم من تحقيق خرج تردد قابل للتعديل باستمرار.

جميع المقاومات 1/2 واط. يمكن تصنيف المكثفات C1 و C2 عند 10 فولت أو 16 فولت ويفضل التنتالوم. تستهلك الدائرة 6 مللي أمبير تقريبًا من نطاق الإمداد المحدد.

6) بقعة مولد التردد

يشير التكوين التالي إلى 100 كيلو هرتز مذبذب كرستالى الدائرة التي يمكن استخدامها في أي طريقة قياسية مثل تردد قياسي بديل أو مولد تردد موضعي.

ينتج عن هذا التصميم موجة خرج مشوهة يمكن أن تكون مناسبة للغاية في معيار التردد بحيث يمكنك ضمان التوافقيات الصلبة المحملة بطيف التردد اللاسلكي.

يولد العمل المشترك للترانزستور أحادي الوصلة والمولد التوافقي للصمام الثنائي 1N914 الشكل الموجي المشوه المقصود. في هذا الإعداد ، مكثف صغير متغير 100 pF ، C1 ، يتيح ضبط تردد البلورة 100 كيلو هرتز قليلاً ، لتقديم توافقي متزايد ، على سبيل المثال 5 ميجاهرتز ، إلى الصفر مع إشارة تردد قياسية WWV / WWVH .

يتم إنتاج إشارة الخرج على خنق التردد الراديوي بسعة 1 مللي أمبير في الساعة (RFC1) والذي من المفترض أن يكون له مقاومة أقل للتيار المستمر. تُعطى هذه الإشارة إلى الصمام الثنائي 1N914 (D1) المنحاز بالتيار المستمر عن طريق R3 و R4 لتحقيق أقصى جزء غير خطي من خاصية التوصيل الأمامي الخاصة به ، بالإضافة إلى تشويه شكل الموجة الناتج من UJT.

أثناء استخدام هذا المذبذب ، تم إصلاح وعاء الشكل الموجي المتغير ، R3 ، لتحقيق أقوى إرسال مع التوافقي المقترح البالغ 100 كيلو هرتز. يعمل المقاوم R3 ببساطة مثل المحدد الحالي لإيقاف التطبيق المباشر لإمداد 9 فولت عبر الصمام الثنائي.

يستهلك المذبذب حوالي 2.5 مللي أمبير من إمداد 9 فولت تيار مستمر ، ولكن قد يتغير هذا نسبيًا اعتمادًا على وحدات الجهد العالي المحددة. يجب أن يكون المكثف C1 من نوع الهواء القزم والمكثفات الأخرى المتبقية هي الميكا أو الميكا الفضية. تم تصنيف جميع المقاومات الثابتة عند 1 واط.

7) جهاز كشف الترددات اللاسلكية

ال كاشف RF يمكن تشغيل الدائرة الموضحة في الرسم البياني التالي مباشرة من موجات التردد الراديوي لجهاز الإرسال الذي يتم قياسه. يوفر ترددًا صوتيًا مضبوطًا متغيرًا في سماعات رأس عالية المقاومة المرفقة. يتم تحديد مستوى الصوت لهذا الإخراج الصوتي بواسطة طاقة التردد اللاسلكي ، ولكن يمكن أن يكون كافياً حتى مع أجهزة الإرسال منخفضة الطاقة.

يتم أخذ عينات من إشارة الخرج من خلال ملف الالتقاط L1 rf ، والذي يتكون من 2 أو 3 لفات من سلك التوصيل المعزول المثبت بإحكام بالقرب من ملف خزان خرج المرسل. يتم تحويل جهد التردد الراديوي إلى تيار مستمر من خلال دائرة ثنائية الصمام ، مكونة من مكثف مانع للتسرب C1 ، وديود D1 ، ومقاوم مرشح R1. يتم استخدام التيار المستمر الناتج لتبديل الترانزستور أحادي الوصلة في دائرة مذبذب الاسترخاء. يتم تغذية الإخراج من هذا المذبذب في سماعات رأس عالية المقاومة مرفقة عبر مكثف اقتران C3 ومقبس إخراج J1.

يمكن تغيير نغمة الإشارة كما تم التقاطها في سماعات الرأس عبر نطاق لائق من خلال وعاء R2. سيكون تردد النغمة في مكان ما حوالي 162 هرتز عندما يتم ضبط R2 على 15 كيلو. بدلاً من ذلك ، سيكون التردد حوالي 2436 هرتز عندما يتم تعريف R2 على 1 كيلو.

يمكن معالجة مستوى الصوت عن طريق تدوير L1 بالقرب من شبكة خزان LC لجهاز الإرسال أو بعيدًا عنها ، ومن المرجح أن يتم تحديد نقطة توفر حجمًا معقولًا للاستخدام الأساسي.

يمكن إنشاء الدائرة داخل حاوية معدنية مدمجة مؤرضة. عادة ، يمكن وضع هذا على مسافة معقولة من جهاز الإرسال ، عند استخدام زوج مجدول ذو جودة جيدة أو كبل محوري مرن وعندما يتم توصيل L1 بالطرف السفلي لملف الخزان.

تم تصنيف جميع المقاومات الثابتة عند 1/2 واط. يجب أن يكون المكثف C1 متدرجًا لتحمل أعلى جهد للتيار المستمر والذي يمكن أن يتم تجربته عن غير قصد في الدائرة C2 و C3 ، من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون أي أجهزة عملية منخفضة الجهد.

8) دائرة المسرع

يعرض الإعداد الوارد أدناه مسرع إلكتروني بالكامل باستخدام ترانزستور غير موصل 2N2646. المسرع هو جهاز صغير مفيد للغاية للعديد من الفنانين الموسيقيين وغيرهم ممن يبحثون عن نغمات مسموعة موقوتة بالتساوي أثناء تأليف الموسيقى أو الغناء.

بقيادة مكبر صوت 21/2 بوصة ، تأتي هذه الدائرة بصوت لائق وعالي الصوت يشبه البوب. يمكن إنشاء الميترونوم بشكل مضغوط جدًا ، ومخرجات صوت السماعة والبطارية هي أكبر العناصر فقط ، وبما أنها تعمل بالبطارية ، وبالتالي فهي محمولة بالكامل.

الدائرة في الواقع عبارة عن مذبذب استرخاء تردد قابل للتعديل يتم إقرانه من خلال محول إلى مكبر صوت 4 أوم. يمكن أن يتنوع معدل النبض من 1 في الثانية تقريبًا (60 في الدقيقة) إلى حوالي 10 في الثانية (600 في الدقيقة) باستخدام قدر 10 كيلو ملفوف بأسلاك ، R2.

يمكن تعديل مستوى إخراج الصوت من خلال قدر 1 ك ، 5 وات ، سلك ملفوف ، R4. محول الخرج T1 هو في الواقع وحدة صغيرة 125: 3.2 أوم. تسحب الدائرة 4 مللي أمبير لأدنى معدل ضربات للميترونوم و 7 مللي أمبير خلال أسرع معدل ضربات ، على الرغم من أن هذا قد يتقلب اعتمادًا على UJTs المحددة. ستوفر بطارية 24 فولت خدمة ممتازة مع هذا الاستنزاف الحالي المنخفض. تم تصنيف مكثف التحليل الكهربائي C1 عند 50 فولت. المقاومات R1 و R3 هي 1/2 واط ، ومقاييس الجهد R2 و R4 من أنواع الأسلاك الملفوفة.

9) نظام الإشارات على أساس النغمة

يتيح مخطط الدائرة الموضح أدناه إمكانية استخراج إشارة صوتية مستقلة من كل قناة من القنوات المشار إليها. قد تتضمن هذه القنوات أبوابًا فريدة داخل مبنى ، أو طاولات مختلفة داخل مكان عمل ، أو غرف مختلفة داخل منزل ، أو أي مناطق أخرى يمكن فيها استخدام أزرار الضغط.

يمكن تحديد الموقع الذي قد يشير إلى الصوت من خلال تردد النغمة المحدد. ولكن قد يكون هذا ممكنًا فقط عندما يتم استخدام عدد أقل من القنوات وأن تكون ترددات النغمات متباعدة بشكل كبير (على سبيل المثال ، 400 هرتز و 1000 هرتز) بحيث يسهل تمييزها عن طريق الأذن.

تعتمد الدائرة مرة أخرى على مفهوم مذبذب استرخاء بسيط ، باستخدام ترانزستور أحادي التوصيل من النوع 2N2646 لتوليد ملاحظة صوتية وتحويل مكبر الصوت. يتم تحديد تردد النغمة من خلال المكثف C1 وواحد من الأواني السلكية 10 كيلو (من R1 إلى Rn). بمجرد ضبط مقياس الجهد على 10 كيلو أوم ، يكون التردد حوالي 259 هرتز عندما يتم ضبط القدر على 1 كيلو ، يكون التردد حوالي 2591 هرتز.

المذبذب متصل بالسماعة عبر محول الإخراج T1 ، وحدة صغيرة 125: 3.2 أوم مع صنبور مركزي جانبي أساسي غير متصل. تعمل الدائرة في مكان ما حوالي 9 مللي أمبير من مصدر 15 فولت.

10) LED المتعري

يمكن إنشاء وميض LED بسيط للغاية أو وميض LED باستخدام دائرة مذبذب استرخاء عادية تعتمد على UJT كما هو موضح أدناه.

عمل المتعري LED أساسي للغاية. يتم تحديد معدل الوميض بواسطة عناصر R1 و C2. عند استخدام الطاقة ، يبدأ المكثف C2 بالشحن ببطء عبر المقاوم R1.

بمجرد أن يتجاوز مستوى الجهد عبر المكثف عتبة إطلاق UJT ، فإنه يتم تشغيله وتشغيله بشكل ساطع. يبدأ المكثف C2 الآن في التفريغ من خلال LED ، حتى تنخفض الإمكانات عبر Cr إلى ما دون عتبة الاحتفاظ بـ UJT ، والتي يتم إيقاف تشغيلها ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل LED. تستمر هذه الدورة في التكرار ، مما يؤدي إلى وميض LED بالتناوب.

يتم تحديد مستوى سطوع LED بواسطة R2 ، والتي يمكن حساب قيمتها باستخدام الصيغة التالية:

R2 = العرض V - LED الأمامي V / LED الحالي

12 - 3.3 / .02 = 435 أوم ، لذا يبدو أن 470 أوم هي القيمة الصحيحة للتصميم المقترح.