Multiwibrator astabilny jako przykład układu tranzystorowego ze sprzężeniem zwrotnym w nauczaniu podstaw elektroniki

• Autorzy: Dąbrowski Adam , Pawłowski Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.10.27

Warianty tytułu

EN

Astable multivibrator as an example of transistor circuit with feedback for teaching the basics of electronics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano analizę tranzystorowego multiwibratora astabilnego, wykorzystywaną w nauczaniu podstaw elektroniki, jako przykład układu ze sprzężeniem zwrotnym. Mimo prostej budowy, wytłumaczenie zasady działania tego układu wraz ze wszystkimi istotnymi aspektami nie jest trywialnie. Multiwibrator astabilny pozwala na zobrazowanie i wyjaśnienie wielu zagadnień, koniecznych do zrozumienia podstaw elektroniki. Są to m. in.: zachowanie się tranzystora bipolarnego w różnych stanach (odcięcia, przewodzenia, nasycenia), dobór rezystorów w układach polaryzacji (w celu wprowadzania tranzystora w pożądany stan), dodatnie sprzężenie zwrotne i warunki generacji drgań, zachowanie się kondensatorów w układach impulsowych, stała czasowa ładowania i rozładowania kondensatora w układzie RC, itp. Zaproponowano stopniowe przedstawienie działania układu, które nie tylko ułatwia zrozumienie omawianych zagadnień, ale przekazuje inżynierskie zasady analizy układów elektronicznych przez ich dekompozycję na proste bloki składowe oraz technikę kolejnych przybliżeń w celu poprawy dokładności analizy.

EN

The paper presents an analysis of the astable multivibrator with bipolar transistors as an example of the positive feedback circuit used for teaching the basics of electronics. Despite the simple construction, precise explaining the principle of operation of this circuit, together with all relevant aspects is non-trivial. The astable multivibrator allows to illustrate and explain many important issues, that are necessary to discuss while teaching the basics of electronics. Among them are: behavior of the bipolar transistor in different modes of operation (cutoff, active mode, saturation), selection of resistor values in transistor polarization circuit (putting the transistor into the desired mode), positive feedback applications and oscillations generation conditions, capacitor behavior with pulse train, time constant for charging and discharging the capacitor in the RC circuit, etc. A progressive presentation of the structure and operation of the system has been proposed, which not only facilitates easier understanding the principle of operation, but also conveys the engineering principle of analyzing complicated electronic circuits by decomposing them into basic blocks, as well as the technique of subsequent approximations in the more and more accurate analysis.

Słowa kluczowe

PL

nauczanie elektroniki; multiwibrator astabilny; tranzystor bipolarny

EN

teaching of electronic; astable multivibrator; bipolar transistor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 10
• Strony: 121--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Dąbrowski Adam

• Wydział Informatyki, Instytut Automatyki i Robotyki, Zakład Układów Elektronicznych, i Przetwarzania Sygnałów, Politechnika Poznańska, ul. Jana Pawła II 24, 60-965 Poznań

autor

Pawłowski Paweł

• Wydział Informatyki, Instytut Automatyki i Robotyki, Zakład Układów Elektronicznych, i Przetwarzania Sygnałów, Politechnika Poznańska, ul. Jana Pawła II 24, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] H. Abraham, E. Bloch, w Publication 27 of the French Ministère de la Guerre, oraz Annales de Physique 12, 1919, p. 252.
• [2] W. H. Eccles, F. W. Jordan "A trigger relay utilizing threeelectrode thermionic vacuum tubes", The Electrician, 83, 1919, p. 298, https://archive.org/details/electricaljourna83lond/page/298
• [3] O. Limann, Elektronika bez wielkich problemów, WKiŁ Warszawa 1976
• [4] J. Baranowski, G. Czajkowski, "Układy elektroniczne, cz. II Układy analogowe nieliniowe i impulsowe", WNT, Warszawa 1994
• [5] U. Tietze, Ch. Schenk, "Układy półprzewodnikowe", WNT, Warszawa 1996
• [6] A. F. Godfrey, S. L. Hurst, Self-starting performance of astabletransistor- multivibrator circuits, Proceedings of the IEE, vol. 116, issue 5, pp. 703-709, 1969
• [7] A. Buonomo, "A new CMOS astable multivibrator and its nonlinear analysis", Int. J. Circuit Theory Appl., vol. 39, no. 2, pp. 91-102, 2011.
• [8] N. Chatterjee, i in., "A combination of astable multivibrator and microcontroller for thermistor-Based temperature measurement over Internet", IEEE Sensors Journal, vol. 19, issue 9, pp. 3252-3259, 2019
• [9] A. C. C. Telles, "Modeling of a MOS Ultralow Voltage Astable Multivibrator for Energy Harvesting", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 61, issue 3, pp. 168-172, 2014
• [10] Physical random number generators for cryptographic application in mobile devices, https://ieeexplore.ieee.org/document/1541644
• [11] “Multivibrator", https://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrato

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).