Soy un ávido aficionado a la electrónica, no un ingeniero electrónico.
Construí un circuito multivibrador astable basado en transistores y luego alimenté su salida a un amplificador de búfer de amplificador operacional que luego condujo un altavoz de 8 ohmios. Aquí hay una imagen del esquema del circuito:
Quería que la salida de onda cuadrada del multivibrador astable del transistor BJT tuviera bordes "más duros", así que agregué dos diodos y dos resistencias al circuito para que cada capacitor en el multivibrador astable, al cargar, no afectara al transistor cercano.
El circuito en el que basé mi multivibrador astable se discutió en esta publicación para StackExchange:
Mejora de diodo multivibrador astable
De todos modos, aquí está el trato. Como señaló un usuario en la otra publicación, con los diodos en el circuito (el esquema del circuito original usaba diodos de señal pequeña 1N4148), a veces el circuito no comienza a oscilar cuando aplica energía al circuito.
Eso es lo que me pasó. Con los dos didoes 1N4148 en el circuito, no pude hacerlo oscilar. Probé varios enfoques para "desequilibrar" el circuito, como agregar un capacitor de valor pequeño desde la base de un transistor a tierra, para que oscile, pero no oscilaba.
Por capricho, reemplacé los dos diodos 1N4148 con dos diodos Schottky 1N5818. ¡Voila! ¡El circuito se puso en marcha y osciló muy bien! Los bordes de la onda cuadrada eran mucho más verticales. Yo era feliz.
Esto es lo que no entiendo: ¿Por qué importaría si el diodo utilizado en el circuito es un diodo de tipo 1N4148 o 1N5818 (Schottky)? Sé que el voltaje directo del diodo Schottky es más bajo, pero no pude entender cómo importaría eso.
Por lo que puedo decir, todo lo que hace el diodo es obligar al capacitor en cuestión a cargarse a través de la nueva resistencia (R2 y R5 en mi esquema). ¿Por qué importaría si el diodo que uso es un tipo Schottky con un voltaje directo bajo o un diodo de señal pequeña normal con un voltaje directo mayor?
¡Lo siento si esta es una pregunta de novato! Gracias de antemano por su misericordia.
Por cierto, el circuito funciona muy bien. Pero odio no saber POR QUÉ.
¡Gracias de antemano!
Construí circuitos experimentales utilizando la guía útil de los comentaristas y respondedores. ¡Mucha gratitud!
Con lo que terminé es este circuito:
El problema original que tenía era que el circuito no arrancaba ni empezaba a oscilar si usaba diodos de señal pequeña 1N4148 como diodos de "corrección de forma de onda". Esta versión del circuito resuelve ese problema. Esta versión del circuito se inicia y comienza a oscilar, muy bien, incluso cuando uso diodos 1N4148 en lugar de diodos Schottky 1N5818 para los diodos de "corrección de forma de onda". Reemplacé los diodos Schottky 1N5818 con los diodos de señal pequeña 1N4148 para la parte de corrección de forma de onda del circuito. Ver D1 y D2.
Lo gracioso es que no estaba tratando de resolver el problema de "no arranca y comienza a oscilar al aplicar energía al circuito" cuando agregué los diodos en serie con la base de cada transistor. Estaba tratando de resolver el problema de "mantener la unión base-emisor de cada transistor de zenering debido al voltaje negativo aplicado a la unión base-emisor de cada transistor en cada ciclo". ¡Agregar un diodo en serie con la base de cada transistor parece haber resuelto AMBOS problemas!
Además del problema de no oscilar cuando se aplicaba energía, un problema con la primera versión del circuito, como señaló un contestador, era que la unión base-emisor de cada transistor estaba siendo forzada a soportar un voltaje inverso negativo de hasta -7 voltios en cada ciclo. Esto es malo, ya que podría hacer que la unión base-emisor se vuelva "zener", ya que el voltaje de ruptura inversa de la unión base-emisor del transistor puede ser tan bajo como -5 o -6 voltios.
La solución con la que terminé estaba en un artículo de revista de Ray Marston. Aquí está el enlace al artículo de la revista de Ray Marston: "Libro de recetas de transistores bipolares - Parte 6". Consulte https://www.nutsvolts.com/magazine/article/bipolar_transistor_cookbook_part_6 para ver el artículo. Ver figura 2.
En el artículo de la revista, la solución de Ray Marston al "zenering" del problema de la unión base-emisor es colocar un diodo en serie en la base de cada transistor. De esa manera, el voltaje de ruptura inversa muy grande del diodo (alrededor de -100 voltios para los diodos 1N4148 que usé) tendría que superarse antes de que la unión base-emisor se convierta en zener. Ver D3 y D4.
Eso es lo que hice. Ahora la unión base-emisor de cada transistor está protegida contra el zenering debido a cualquier voltaje inverso de hasta -100 voltios.
Lo que descubrí, por casualidad, es que agregar un diodo en serie con la base de cada transistor resolvió el problema de "el circuito no comenzará a oscilar cuando se aplica energía". Todavía estoy analizando el circuito para averiguar por qué este es el caso. Cualquier respuesta a por qué el diodo en la base de cada transistor resuelve el problema "no comenzará a oscilar al encenderse" es apreciada.
Ray también tiene una solución propuesta para el problema "el circuito no comenzará a oscilar al encenderse" en su artículo. Vea la Figura 6. Todavía no he probado su solución en un circuito de prueba.
Otro cambio que hice en el circuito: reemplacé el potenciómetro único de 20K ohmios con un potenciómetro doble agrupado para el circuito RC. El potenciómetro dual agrupado está en el circuito para permitir que la salida de frecuencia del oscilador varíe dentro de un cierto rango. Para circuitos que solo necesitan una frecuencia para producir, el potenciómetro podría reemplazarse con dos resistencias fijas. Desafortunadamente, el único potenciómetro doble agrupado que tenía a mano era un potenciómetro dual agrupado de 100K ohmios, que sé, según una de las respuestas útiles, es un valor demasiado grande en comparación con la resistencia de 2.2K ohmios conectada al colector de cada transistor. Tendré que tener cuidado de no poner el bote en un valor demasiado grande.
Si puedo averiguar POR QUÉ agregar un diodo en serie con la base de cada transistor resuelve el problema de "no comenzará a oscilar al encenderse", publicaré esa respuesta aquí.
Se me ocurre, después de estudiar el esquema, que debería poner una resistencia fija de al menos 2,2K ohmios en serie con cada lado del potenciómetro de 100K. De esa manera, si el potenciómetro se gira a su valor mínimo, todavía habrá ALGUNA resistencia significativa para cada una de las dos redes RC en el circuito.
* Actualización del 1 de marzo de 2019 *
Aquí está la versión más nueva de este circuito construido en mi protoboard:
Agregué dos nuevos diodos (D5 y D6). Estos parecen tener poco efecto práctico en el circuito.
Lo que tuvo un efecto en el circuito fue agregar los dos transistores de salida en una configuración "push pull" de seguidor de emisor. Hice esto por sugerencia de un respondedor.
Estos dos transistores permiten que el circuito envíe mucha más corriente al altavoz, ya que puedo reducir la resistencia variable final y aumentar aproximadamente 180 mA de corriente (máx.) al altavoz.
El problema es que, cuando envío mucha corriente al altavoz, el amplificador operacional comienza a consumir su corriente máxima en el pin 7, aproximadamente 2,5 mA.
Intenté usar una resistencia de 1K en el pin de salida (6), pero eso también redujo un poco la salida del altavoz.
¿Algún consejo sobre cómo aumentar la corriente al altavoz mientras se protege el amplificador operacional?
* Actualización del 6 de marzo de 2019 *
Después de revisar el dibujo esquemático que publiqué el 1 de marzo de 2019, me di cuenta de que el diodo D6 estaba en el lugar equivocado. Estaba conectado a R6 y al cátodo de D2. Debería haber estado conectado a R5 y al ánodo de D2. El esquema ha sido corregido y se publica a continuación:
El diseño tiene algunos problemas ilustrados en un esquema marcado.
1) hFE es solo 10% cuando está saturado. por lo tanto, Rb/Rc' no debe exceder 20:1
2) Vbe se vuelve negativo por debajo de -5 V, lo que excede la calificación máxima absoluta. (en la mayoría de los transistores) -6V en este caso. mientras tanto, 9Vdc puede producir pulsos de ~>-7V a la base.
La corrección de Schottky es una curita porque sobrecarga el Vbe en reversa por debajo del límite típico de -5V "Calificación máxima absoluta"
Dado que esto reduce el pico de la rampa -ve de -7 V a -0,7 V, también eleva la frecuencia hacia 2x. y no el 10x que esperaría porque el tiempo de subida comienza de forma lineal y luego aumenta rápidamente de manera exponencial debido a la gran corriente de pulso en la tapa fijada por la carga del diodo inverso.
Si me busca el disparador Astable CMOS Schmitt, puede encontrar un diseño de baja potencia mucho más confiable y luego usar los transistores en la salida del amplificador operacional como seguidores de emisores complementarios para obtener más potencia.
La otra cosa que hace el diodo es aumentar el voltaje de saturación aparente del transistor visto por la base del otro transistor. Puede volver a calcular las formas de onda en ambos lados de C2 con diodos de 0,2 V y 0,7 V y ver el efecto.
Es posible que tenga varios problemas aquí . Por su naturaleza, los circuitos multivibradores tienden a NO oscilar si ambos lados están algo equilibrados en los valores "verdaderos" del transistor beta, la temperatura y la resistencia. También ayuda tener un voltaje de suministro que aumenta rápidamente, por lo que las ligeras diferencias en los valores capacitivos pueden iniciar el oscilador.
Es extraño que comience con diodos Schottky y no con el ultrarrápido 1N4148. La velocidad y el Vdrop de avance no son el problema. Sí, el Schottky tiene un Vdrop delantero más bajo, pero es diez veces más lento que el 4ns 1N4148. Sospecho que los diodos Schottky no están tan equilibrados en términos de Vdrop, y se necesita un desequilibrio para iniciar el oscilador.
NOTAS:
Es muy necesario agregar condensadores de desacoplamiento. Un 100nF a través de los pines de alimentación IC lo estabilizará. Además, un condensador de aluminio de 100 uF y 25 V en los rieles de suministro (después del interruptor de alimentación) estabilizará el voltaje en los rieles de alimentación. Sí, podría cambiar un poco la frecuencia y la forma en que comienza podría cambiar.
Idealmente, ambos tipos de diodos deberían funcionar como se espera. El 1N4148 en realidad debería funcionar mejor para los tiempos de subida y bajada.
El voltaje es demasiado bajo para la serie TL0xx. Esperan +/- 6 voltios mínimo. Si está distorsionado, puede agregar una resistencia de 10K desde el pin 6 a Vcc. La corriente de compensación estabilizará el amplificador operacional en fuentes de alimentación de un solo extremo.
Otra gran ayuda sería usar dos baterías de 9 voltios para obtener 18 voltios . El aumento de la corriente no dañará nada, ya que es muy pequeño para empezar, pero ayudará a que el amplificador operacional se estabilice y genere un volumen adicional sin distorsión.
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