10 Erklärte UJT-Schaltungen (Simple Unijunction Transistor)

In dem früheren Beitrag haben wir umfassend darüber gelernt wie ein Unijunction-Transistor funktioniert In diesem Beitrag werden wir einige interessante Anwendungsschaltungen mit diesem erstaunlichen Gerät namens UJT diskutieren.

Die im Artikel erläuterten Beispielanwendungsschaltungen mit UJT sind:

1. Impulsgeber
2. Sägezahngenerator
3. Freilaufender Multivibrator
4. Monostabiler Multivibrator
5. Allzweckoszillator
6. Einfacher Quarzoszillator
7. HF-Festigkeitsdetektor des Senders
8. Metronom
9. Türklingel für 4 Eingänge
10. LED Blinker

1) Rechteckimpulsgenerator

Das erste Design unten zeigt eine einfache Impulsgeneratorschaltung, die aus einem UJT-Oszillator (wie 2N2420, Q1) und einem Silizium besteht bipolarer Ausgangstransistor (wie BC547, Q2).

Die UJT-Ausgangsspannung, die über den 47-Ohm-Widerstand R3 erhalten wird, schaltet den Bipolartransistor zwischen ein paar Schwellenwerten um: Sättigung und Abschaltung, wodurch Ausgangsimpulse mit horizontaler Spitze erzeugt werden.

Abhängig von der Ausschaltzeit (t) des Impulses kann die Ausgangswellenform manchmal schmale Rechteckimpulse oder (wie über die Ausgangsanschlüsse in Abb. 7-2 angegeben) eine Rechteckwelle sein. Die maximale Amplitude des Ausgangssignals kann bis zum Versorgungspegel betragen, dh +15 Volt.

Die Frequenz oder Zyklusfrequenz wird durch Einstellen eines Topfwiderstands von 50 k und des Kondensatorwerts von C1 bestimmt. Wenn der Widerstand mit R1 + R2 = 51,6 k und mit C1 = 0,5 uF maximal ist, beträgt die Frequenz f = 47,2 Hz und die Freizeit (t) = 21,2 ms.

Wenn die Widerstandseinstellung minimal ist, wahrscheinlich mit nur R1 bei 1,6 k, beträgt die Frequenz f = 1522 Hz und t = 0,66 ms.

Um zusätzliche Frequenzbereiche zu erhalten, können R1, R2 oder C1 oder jeder dieser Bereiche geändert und die Frequenz unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

t = 0,821 (R1 + R2) C1

Wobei t in Sekunden ist, R1 und R2 in Ohm und Cl in Farad und f = 1 / t

Die Schaltung arbeitet mit nur 20 mA von der 15-VDC-Quelle, obwohl dieser Bereich für verschiedene UJTs und Bipolare unterschiedlich sein kann. Die Gleichstromausgangskopplung ist schematisch dargestellt, aber die Wechselstromkopplung könnte konfiguriert werden, indem ein Kondensator C2 innerhalb der Hochleistungsleitung platziert wird, wie durch das gepunktete Bild gezeigt.

Die Kapazität dieser Einheit muss ungefähr zwischen 0,1 uF und 1 uF liegen. Die effektivste Größe kann diejenige sein, die eine minimale Verzerrung der Ausgangswellenform bewirkt, wenn der Generator durch ein bestimmtes ideales Lastsystem betrieben wird.

2) Genauer Sägezahngenerator

Ein grundlegender Sägezahngenerator mit spitzen Spitzen ist in einer Reihe von Apps von Vorteil, die sich mit Timing, Synchronisierung, Sweeping usw. befassen. UJTs erzeugen diese Art von Wellenformen mit einfachen und billigen Schaltungen. Das folgende Schema zeigt eine dieser Schaltungen, die, obwohl sie kein Präzisionsgerät sind, in Labors mit kleinen Preisklassen ein anständiges Ergebnis liefern.

Diese Schaltung ist in erster Linie ein Relaxationsoszillator, dessen Ausgänge aus dem Emitter und den beiden Basen extrahiert werden. Der 2N2646 UJT ist an die für diese Art von Einheiten typische Oszillatorschaltung angeschlossen.

Die Frequenz oder Wiederholungsrate wird aus der Einstellung des Frequenzsteuerpotentiometers R2 bestimmt. Jedes Mal, wenn dieser Topf auf sein höchstes Widerstandsniveau definiert wird, wird die Summe des Serienwiderstands mit dem Zeitsteuerungskondensator C1 zur Summe des Topfwiderstands und des Grenzwiderstands R1 (dh 54,6 k).

Dies führt zu einer Frequenz von ca. 219 Hz. Wenn R2 auf seinen Minimalwert definiert ist, repräsentiert der resultierende Widerstand im Wesentlichen den Wert des Widerstands R1 oder 5,6 k, wodurch eine Frequenz von etwa 2175 Hz erzeugt wird. Zusätzliche Frequenzänderungen und Abstimmschwellen könnten einfach durch Ändern der R1-, R2-, C1-Werte implementiert werden oder können alle drei zusammen sein.

Ein positiver Spitzenausgang kann von der Basis 1 des UJT kommen, während ein negativer Spitzenausgang durch die Basis 2 und eine positive Sägezahnwellenform durch den UJT-Emitter erhalten werden.

Obwohl die Gleichstromausgangskopplung in Abb. 7-3 dargestellt ist, kann die Wechselstromkopplung durch Anlegen der Kondensatoren C2, C3 und C4 an den Ausgangsanschlüssen bestimmt werden, wie durch den gepunkteten Bereich gezeigt.

Diese Kapazitäten werden wahrscheinlich zwischen 0,1 und 10 uF liegen, wobei der ermittelte Wert auf der höchsten Kapazität basiert, die von einem bestimmten Lastgerät bewältigt werden kann, ohne die Ausgangswellenform zu verzerren. Die Schaltung arbeitet mit ca. 1,4 mA über die 9-Volt-Gleichstromversorgung. Jeder der Widerstände hat eine Nennleistung von 1/2 Watt.

3) Free-Running Multivlbrator

Die in dem unten gezeigten Diagramm nachgewiesene UJT-Schaltung ähnelt den in den vorhergehenden Segmenten erläuterten Relaxationsoszillatorschaltungen, abgesehen davon, dass ihre RC-Konstanten zufällig so ausgewählt werden, dass sie einen Quasi-Rechteckwellenausgang ähnlich dem eines Standardtransistors liefern astabiler Multivibrator .

Der Unijunction-Transistor vom Typ 2N2646 funktioniert gut in diesem angegebenen Aufbau. Grundsätzlich gibt es zwei Ausgangssignale: einen negativ verlaufenden Impuls an der UJT-Basis 2 und einen positiv verlaufenden Impuls an der Basis 1.

Die maximale Amplitude des Leerlaufs jedes dieser Signale liegt bei etwa 0,56 Volt, dies kann jedoch in Abhängigkeit von bestimmten UJTs etwas abweichen. Der 10-k-Poti R2 sollte gedreht werden, um eine perfekte Neigung oder horizontale Ausgangswellenform zu erzielen.

Diese Topfsteuerung wirkt sich zusätzlich auf den Frequenzbereich oder das Tastverhältnis aus. Bei den hier angegebenen Größen für R1, R2 und C1 liegt die Frequenz für einen Peak mit flacher Spitze bei etwa 5 kHz. Für andere Frequenzbereiche möchten Sie möglicherweise die R1- oder C1-Werte entsprechend anpassen und für die Berechnungen die folgende Formel verwenden:

f = 1 / 0,821 RC

Dabei ist f in Hz, R in Ohm und C in Farad. Die Schaltung verbraucht ca. 2 mA von der 6-V-Gleichstromquelle. Alle Festwiderstände können mit 1/2 Watt bewertet werden.

4) One-Shot-Multivibrator

Unter Bezugnahme auf die folgende Schaltung finden wir eine Konfiguration von a One-Shot oder ein monostabiler Multivibrator . Ein Unijunction-Transistor mit 2N2420-Nummer und ein 2N2712- (oder BC547-) Silizium-BJT sind zusammen zu sehen, um für jede einzelne Triggerung am Eingangsanschluss der Schaltung einen einzelnen Ausgangsimpuls mit fester Amplitude zu erzeugen.

Bei dieser speziellen Konstruktion wird der Kondensator C1 durch den durch R2, R3 festgelegten Spannungsteiler und den Basis-Emitter-Widerstand des Transistors Q2 aufgeladen, wodurch seine Q2-Seite negativ und seine Q1-Seite positiv wird.

Dieser Widerstandsteiler versorgt den Q1-Emitter zusätzlich mit einer positiven Spannung, die geringfügig kleiner als die Spitzenspannung des 2N2420 ist (siehe Punkt 2 im Schaltplan).

Zu Beginn befindet sich Q2 im eingeschalteten Zustand, was einen Spannungsabfall am Widerstand R4 verursacht und die Spannung an den Ausgangsanschlüssen drastisch auf 0 verringert. Wenn ein negativer 20-V-Impuls an den Eingangsanschlüssen abgegeben wird, wird Q1 'ausgelöst' und verursacht einen sofortiger Spannungsabfall auf Null auf der Emitterseite von C1, was wiederum das Negativ der Q2-Basis vorspannt. Aus diesem Grund wird Q1 abgeschaltet und die Kollektorspannung Q1 steigt schnell auf +20 Volt an (beachten Sie den Impuls, der an den Ausgangsanschlüssen im Diagramm angezeigt wird).

Die Spannung bleibt für ein Intervall t um diesen Pegel herum, was der Entladezeit des Kondensators C1 über den Widerstand R3 entspricht. Der Ausgang fällt anschließend auf Null zurück und die Schaltung geht in Bereitschaftsposition, bis der nächste Impuls angelegt wird.

Das Zeitintervall t und die entsprechend die Impulsbreite (Zeit) des Ausgangsimpulses hängen von der Einstellung der Impulsbreitensteuerung mit R3 ab. Gemäß den angegebenen Werten von R3 und C1 kann der Zeitintervallbereich irgendwo zwischen 2 us bis 0,1 ms liegen.

Angenommen, R3 umfasst den Widerstandsbereich zwischen 100 und 5000 Ohm. Zusätzliche Verzögerungsbereiche können festgelegt werden, indem die Werte von C1, R3 oder beiden entsprechend geändert werden und die folgende Formel verwendet wird: t = R3C1 Dabei ist t in Sekunden, R3 in Ohm und C1 in Farad.

Die Schaltung arbeitet mit ungefähr 11 mA über die 22,5-V-Gleichstromversorgung. Dies könnte sich jedoch je nach UJT- und Bipolartyp wahrscheinlich in gewissem Maße ändern. Alle Festwiderstände sind 1/2 Watt.

5) Entspannungsoszillator

Ein einfacher Relaxationsoszillator bietet zahlreiche Anwendungen, die von den meisten Elektronik-Hobbyisten allgemein anerkannt werden. Der Unijunction-Transistor ist eine bemerkenswert robuste und zuverlässige aktive Komponente, die in dieser Art von Oszillatoren anwendbar ist. Das folgende Schema zeigt die grundlegende UJT-Relaxationsoszillatorschaltung, die mit einem UJT-Gerät vom Typ 2N2646 arbeitet.

Der Ausgang ist tatsächlich eine etwas gekrümmte Sägezahnwelle, die aus einer Spitzenamplitude besteht, die ungefähr der Versorgungsspannung entspricht (hier 22,5 V). Bei dieser Konstruktion lädt der Strom, der über den Widerstand R1 durch die Gleichstromquelle fließt, den Kondensator C1. Infolgedessen akkumuliert sich eine Potentialdifferenz VEE stetig über C1.

Sobald dieses Potential die Spitzenspannung des 2N2646 erreicht (siehe Punkt 2 in Abb. 7-1 B), schaltet sich das UJT ein und zündet. Dadurch wird der Kondensator sofort entladen und das UJT wieder ausgeschaltet. Dies veranlasst den Kondensator, den Ladevorgang erneut zu starten, und der Zyklus wiederholt sich einfach weiter.

Aufgrund dieses Ladens und Entladens des Kondensators schaltet sich das UJT mit einer Frequenz ein und aus, die durch die Werte von R1 und C1 festgelegt wird (mit den im Diagramm angegebenen Werten liegt die Frequenz bei f = 312 Hz). Verwenden Sie die Formel, um eine andere Frequenz zu erreichen: f = 1 / (0,821 R1 C1)

Dabei ist f in Hz, R1 in Ohm und C1 in Farad. EIN Potentiometer mit einem geeigneten Widerstand könnte anstelle des Festwiderstands R1 verwendet werden. Dadurch kann der Benutzer einen stufenlos einstellbaren Frequenzausgang erzielen.

Alle Widerstände sind 1/2 Watt. Die Kondensatoren C1 und C2 können mit 10 V oder 16 V, vorzugsweise einem Tantal, bewertet werden. Die Schaltung verbraucht ca. 6 mA aus dem angegebenen Versorgungsbereich.

6) Punktfrequenzgenerator

Die folgende Konfiguration zeigt 100 kHz an Kristalloszillator Schaltung, die in jedem Standardverfahren wie einem alternativen Standardfrequenz- oder Punktfrequenzgenerator verwendet werden kann.

Diese Konstruktion erzeugt eine deformierte Ausgangswelle, die in einem Frequenzstandard sehr gut geeignet ist, so dass Sie feste Harmonische garantieren können, die mit dem HF-Spektrum belastet sind.

Die gemeinsame Arbeit des Unijunction-Transistors und des 1N914-Diodenharmonischengenerators erzeugt die beabsichtigte verzerrte Wellenform. In diesem Aufbau ermöglicht ein winziger variabler 100-pF-Kondensator C1, dass die Frequenz des 100-kHz-Kristalls ein wenig eingestellt werden kann, um eine erhöhte Harmonische, beispielsweise 5 MHz, mit einem WWV / WWVH-Standardfrequenzsignal auf Null zu liefern .

Das Ausgangssignal wird über die 1-mH-HF-Drossel (RFC1) erzeugt, die einen niedrigeren Gleichstromwiderstand haben soll. Dieses Signal wird an die 1N914-Diode (D1) gegeben, die mittels R3 und R4 mit Gleichstrom vorgespannt ist, um einen maximalen nichtlinearen Teil ihrer Vorwärtsleitungscharakteristik zu erreichen und die Ausgangswellenform vom UJT zusätzlich zu verzerren.

Bei Verwendung dieses Oszillators ist der variable Wellenform-Poti R3 fest eingestellt, um die stärkste Übertragung mit der vorgeschlagenen Harmonischen von 100 kHz zu erzielen. Der Widerstand R3 wirkt einfach wie ein Strombegrenzer, um das direkte Anlegen der 9-Volt-Versorgung über die Diode zu stoppen.

Der Oszillator verbraucht ca. 2,5 mA aus der 9-VDC-Versorgung, dies kann sich jedoch in Abhängigkeit von bestimmten UJTs relativ ändern. Der Kondensator C1 sollte ein Zwerglufttyp sein, die restlichen anderen Kondensatoren sind Glimmer oder versilberter Glimmer. Alle Festwiderstände haben eine Nennleistung von 1 Watt.

7) Sender-HF-Detektor

Das HF-Detektor Die im folgenden Diagramm gezeigte Schaltung kann direkt von HF-Wellen eines Senders gespeist werden, der gemessen wird. Es bietet eine variabel abgestimmte Schallfrequenz für einen angeschlossenen hochohmigen Kopfhörer. Der Schallpegel dieser Schallleistung wird durch die Energie des HF bestimmt, kann aber auch bei Sendern mit geringer Leistung gerade ausreichen.

Das Ausgangssignal wird über die HF-Aufnehmerspule L1 abgetastet, die aus 2 oder 3 Wicklungen eines isolierten Anschlusskabels besteht, das fest in der Nähe der Ausgangstankspule des Senders angebracht ist. Die HF-Spannung wird über eine Shunt-Dioden-Schaltung, die aus dem Sperrkondensator C1, der Diode D1 und dem Filterwiderstand R1 besteht, in Gleichstrom umgewandelt. Der resultierende gleichgerichtete Gleichstrom wird verwendet, um den Unijunction-Transistor in einer Relaxationsoszillatorschaltung zu schalten. Der Ausgang dieses Oszillators wird über den Koppelkondensator C3 und die Ausgangsbuchse J1 in einen angeschlossenen hochohmigen Kopfhörer eingespeist.

Der im Kopfhörer aufgenommene Signalton kann über den Poti R2 über einen angemessenen Bereich geändert werden. Die Frequenz des Tons liegt irgendwo bei 162 Hz, wenn R2 auf 15 k eingestellt ist. Alternativ beträgt die Frequenz ungefähr 2436 Hz, wenn R2 auf 1 k definiert ist.

Der Audiopegel könnte manipuliert werden, indem L1 näher an das LC-Tanknetz des Senders oder von diesem weg gedreht wird. In der Regel wird ein Punkt identifiziert, der für die meisten grundlegenden Anwendungen eine angemessene Lautstärke bietet.

Die Schaltung kann in einem kompakten, geerdeten Metallbehälter aufgebaut werden. Normalerweise kann dies in einem angemessenen Abstand vom Sender positioniert werden, wenn ein Twisted Pair oder ein flexibles Koaxialkabel von angemessener Qualität verwendet wird und wenn L1 an den unteren Anschluss der Tankspule angeschlossen ist.

Alle Festwiderstände haben eine Nennleistung von 1/2 Watt. Der Kondensator C1 muss abgestuft werden, um die höchste Gleichspannung zu tolerieren, die versehentlich in der Schaltung C2 auftreten kann, und C3 kann andererseits ein praktisches Niederspannungsgerät sein.

8) Metronomschaltung

Der unten angegebene Aufbau zeigt ein vollständig elektronisches Metronom unter Verwendung eines 2N2646-Unijunction-Transistors. Ein Metronom ist ein sehr praktisches kleines Gerät für viele Musikkünstler und andere, die während der Musikkomposition oder des Singens nach gleichmäßig abgestimmten hörbaren Noten suchen.

Diese Schaltung, die einen 21/2-Zoll-Lautsprecher antreibt, bietet einen anständigen, hochvolumigen, popartigen Sound. Das Metronom könnte ziemlich kompakt erstellt werden, die Lautsprecher- und Akku-Audioausgänge sind die einzigen Elemente mit der größten Größe und da es batteriebetrieben ist und daher vollständig tragbar ist.

Die Schaltung ist eigentlich ein einstellbarer Frequenzrelaxationsoszillator, der über einen Transformator mit dem 4-Ohm-Lautsprecher gekoppelt ist. Die Schlagfrequenz kann mit einem 10-k-Drahtwickeltopf R2 von ungefähr 1 pro Sekunde (60 pro Minute) bis ungefähr 10 pro Sekunde (600 pro Minute) variiert werden.

Der Schallausgangspegel kann durch einen 1 k, 5 Watt, Drahtwickeltopf, R4, geändert werden. Der Ausgangstransformator T1 ist eigentlich eine kleine 125: 3,2 Ohm Einheit. Die Schaltung zieht 4 mA für die minimale Schwebungsrate des Metronoms und 7 mA für die schnellste Schwebungsrate, obwohl dies abhängig von bestimmten UJTs schwanken kann. Eine 24-V-Batterie bietet mit dieser reduzierten Stromaufnahme einen hervorragenden Service. Der Elektrolytkondensator C1 hat eine Nennleistung von 50 V. Die Widerstände R1 und R3 haben eine Leistung von 1/2 Watt, und die Potentiometer R2 und R4 sind drahtgewickelt.

9) Tonbasiertes Signalisierungssystem

Das unten gezeigte Schaltbild ermöglicht es, ein unabhängiges Audiosignal aus jedem der angegebenen Kanäle zu extrahieren. Diese Kanäle können möglicherweise einzigartige Türen innerhalb eines Gebäudes, verschiedene Tische innerhalb eines Arbeitsplatzes, verschiedene Räume innerhalb eines Hauses oder andere Bereiche umfassen, mit denen Druckknöpfe bearbeitet werden könnten.

Der Ort, der das Audio signalisieren könnte, könnte durch seine spezifische Tonfrequenz identifiziert werden. Dies ist jedoch möglicherweise nur möglich, wenn eine geringere Anzahl von Kanälen verwendet wird und die Tonfrequenzen erheblich voneinander entfernt sind (z. B. 400 Hz und 1000 Hz), sodass sie von unserem Ohr leicht unterschieden werden können.

Die Schaltung basiert wiederum auf einem einfachen Relaxationsoszillatorkonzept, bei dem ein Unijunction-Transistor vom Typ 2N2646 verwendet wird, um die Audio-Note zu erzeugen und einen Lautsprecher zu pendeln. Die Tonfrequenz wird durch den Kondensator C1 und einen der 10-k-Drahtwickeltöpfe (R1 bis Rn) definiert. Sobald das Potentiometer auf 10 kOhm eingestellt ist, beträgt die Frequenz ungefähr 259 Hz, wenn der Poti auf 1 k eingestellt ist, beträgt die Frequenz ungefähr 2591 Hz.

Der Oszillator ist über einen Ausgangstransformator T1 mit dem Lautsprecher verbunden, eine winzige 125: 3,2-Ohm-Einheit, deren primärseitiger Mittelabgriff nicht angeschlossen ist. Die Schaltung arbeitet mit ungefähr 9 mA von der 15-V-Versorgung.

10) LED-Blinker

Ein sehr einfacher LED-Blinker oder LED-Blinker könnte unter Verwendung einer gewöhnlichen UJT-basierten Relaxationsoszillatorschaltung wie unten gezeigt aufgebaut werden.

Die Arbeit der LED Blinker ist sehr einfach. Die Blinkrate wird durch die Elemente R1, C2 bestimmt. Wenn Strom angelegt wird, beginnt der Kondensator C2 langsam über den Widerstand R1 zu laden.

Sobald der Spannungspegel am Kondensator die Zündschwelle des UJT überschreitet, wird die LED ausgelöst und hell eingeschaltet. Der Kondensator C2 beginnt nun, sich über die LED zu entladen, bis das Potential über Cr unter die Halteschwelle des UJT fällt, der abschaltet und die LED ausschaltet. Dieser Zyklus wiederholt sich ständig und die LED blinkt abwechselnd.

Die LED-Helligkeit wird durch R2 festgelegt, dessen Wert nach folgender Formel berechnet werden kann:

R2 = Versorgung V - LED Vorwärts V / LED Strom

12 - 3,3 / 0,02 = 435 Ohm, daher scheinen 470 Ohm der richtige Wert für das vorgeschlagene Design zu sein.