10 Simple Unijunction Transistor (UJT) -circuits uitgelegd

In het eerdere bericht hebben we er uitgebreid over geleerd hoe een unijunction-transistor werkt , in dit bericht zullen we een paar interessante applicatiecircuits bespreken met behulp van dit geweldige apparaat genaamd UJT.

De voorbeeldtoepassingscircuits met UJT die in het artikel worden uitgelegd, zijn:

1. Pulsgenerator
2. Zaagtandgenerator
3. Gratis lopende multivibrator
4. Monostabiele multivibrator
5. Oscillator voor algemeen gebruik
6. Eenvoudige kristaloscillator
7. Zender RF-sterktedetector
8. Metronoom
9. Deurbel voor 4 ingangen
10. LED-flitser

1) Square Wave-pulsgenerator

Het eerste ontwerp hieronder toont een eenvoudig pulsgeneratorcircuit dat bestaat uit een UJT-oscillator (zoals 2N2420, Q1) en een silicium bipolaire uitgangstransistor (zoals BC547, Q2).

De UJT-uitgangsspanning, verkregen via de 47 ohm-weerstand R3, schakelt de bipolaire transistor tussen een aantal drempels: verzadiging en afsnijding, waarbij horizontale uitgangspulsen worden gegenereerd.

Afhankelijk van de uit-tijd (t) van de puls, kan de uitgangsgolfvorm soms smalle rechthoekige pulsen zijn of (zoals aangegeven op de uitgangsaansluitingen in Afb. 7-2) een blokgolf. De maximale amplitude van het uitgangssignaal kan oplopen tot het voedingsniveau, dat wil zeggen +15 volt.

De frequentie, of cyclusfrequentie, wordt bepaald door de aanpassing van een potweerstand van 50 k en de condensatorwaarde van C1. Als de weerstand maximaal is met R1 + R2 = 51,6 k en met C1 = 0,5 µF, is de frequentie f = 47,2 Hz en de tijd uit (t) = 21,2 ms.

Als de weerstandsinstelling minimaal is, waarschijnlijk met slechts R1 op 1,6 k, zal de frequentie f = 1522 Hz en t = 0,66 ms zijn.

Om extra frequentiebereiken te krijgen, kunnen R1, R2 of C1 of elk van deze worden gewijzigd en de frequentie worden berekend met behulp van de volgende formule:

t = 0,821 (R1 + R2) C1

Waar t in seconden is, R1 en R2 in ohm, en Cl in farads, en f = 1 / t

Het circuit werkt met slechts 20 mA van de 15 Vdc-bron, hoewel dit bereik kan verschillen voor verschillende UJT's en bipolaire waarden. De gelijkstroomuitgangskoppeling is schematisch te zien, maar de wisselstroomkoppeling kan worden geconfigureerd door een condensator C2 in de hoge uitgangskabel te plaatsen, zoals aangetoond door de gestippelde afbeelding.

De capaciteit van deze eenheid moet ongeveer tussen 0,1 µF en 1 µF liggen. De meest effectieve magnitude kan degene zijn die een minimale vervorming van de uitgangsgolfvorm veroorzaakt, wanneer de generator door een specifiek ideaal belastingssysteem loopt.

2) Nauwkeurige zaagtandgenerator

Een eenvoudige zaagtandgenerator met puntige spikes is voordelig in een aantal apps die te maken hebben met timing, synchroniseren, vegen, enzovoort. UJT's produceren dit soort golfvormen met behulp van eenvoudige en goedkope circuits. Het onderstaande schema toont een van deze circuits die, hoewel het geen precisie-apparaat is, een behoorlijk resultaat zal opleveren in laboratoria met een kleine prijsklasse.

Dit circuit is in de eerste plaats een relaxatie-oscillator, met uitgangen die worden onttrokken aan de emitter en de twee bases. De 2N2646 UJT is aangesloten op het typische oscillatorcircuit voor dit soort units.

De frequentie of herhalingssnelheid wordt bepaald door het instellen van de frequentieregelingspotentiometer R2. Elke keer dat deze pot wordt gedefinieerd op zijn hoogste weerstandsniveau, wordt de som van de serieweerstand met de timingcondensator C1 het totaal van de potweerstand en de beperkende weerstand R1 (die 54,6 k is).

Dit veroorzaakt een frequentie van ongeveer 219 Hz. Als R2 is gedefinieerd op zijn minimumwaarde, vertegenwoordigt de resulterende weerstand in wezen de waarde van weerstand R1, of 5,6 k, wat een frequentie produceert van ongeveer 2175 Hz. Extra frequentiebereiken en afstemdrempels kunnen eenvoudig worden geïmplementeerd door R1-, R2-, C1-waarden te wijzigen, of kunnen alle drie tegelijk zijn.

Een positieve puntige uitvoer kan worden verkregen vanuit basis 1 van de UJT, terwijl een negatieve puntige uitvoer kan worden verkregen via basis 2 en een positieve zaagtandgolfvorm via de UJT-zender.

Hoewel de DC-uitgangskoppeling wordt getoond in Fig. 7-3, kan de AC-koppeling worden bepaald door condensatoren C2, C3 en C4 toe te passen in de uitgangsklemmen, zoals aangetoond door het gestippelde gebied.

Deze capaciteiten zullen waarschijnlijk tussen 0,1 en 10 µF liggen, waarbij de bepaalde waarde gebaseerd is op de hoogste capaciteit die kan worden aangepakt door een gespecificeerd belastingsapparaat zonder de outputgolfvorm te vervormen. Het circuit gebruikt ongeveer 1,4 mA via de 9 volt DC-voeding. Elk van de weerstanden heeft een vermogen van 1/2 watt.

3) Vrijlopende multivlbrator

Het UJT-circuit dat in het onderstaande diagram is bewezen, lijkt op de relaxatieoscillatorcircuits die in de een paar voorgaande segmenten zijn uitgelegd, behalve dat de RC-constanten toevallig zijn geselecteerd om een ​​quasi-blokgolfuitvoer te bieden die vergelijkbaar is met die van een standaard getransistoriseerde astabiele multivibrator ​

De type 2N2646 unijunction-transistor werkt prima binnen deze aangegeven opstelling. Er zijn in principe twee uitgangssignalen: een negatief gaande puls op UJT-basis 2 en een positief gaande puls op basis 1.

De maximale amplitude van elk van deze signalen in open circuit is ongeveer 0,56 volt, maar dit kan een beetje afwijken, afhankelijk van specifieke UJT's. De 10 k pot, R2, moet worden gedraaid voor het verkrijgen van een perfecte schuine of horizontale uitgangsgolfvorm.

Deze potregeling heeft bovendien invloed op het frequentiebereik of de inschakelduur. Met de magnitudes die hier worden weergegeven voor R1, R2 en C1, is de frequentie ongeveer 5 kHz voor een piek met een vlakke bovenkant. Voor andere frequentiebereiken wilt u wellicht de R1- of C1-waarden dienovereenkomstig aanpassen en de volgende formule gebruiken voor de berekeningen:

f = 1 / 0,821 RC

waarbij f in Hz is, R in ohm en C in farads. Het circuit verbruikt ongeveer 2 mA van de 6 V DC-voedingsbron. Alle vaste weerstanden kunnen worden beoordeeld op 1/2 watt.

4) One-Shot Multivibrator

Verwijzend naar het volgende circuit, vinden we een configuratie van a one-shot of een monostabiele multivibrator ​Een 2N2420-nummer unijunction-transistor en een 2N2712 (of BC547) silicium BJT kunnen worden gecombineerd om een ​​eenzame uitgangspuls met vaste amplitude te genereren voor elke trigger aan de ingangsklem van het circuit.

In dit specifieke ontwerp wordt de condensator C1 opgeladen door de spanningsdeler die is ingesteld door R2, R3 en de basis-naar-emitterweerstand van transistor Q2, waardoor de Q2-zijde negatief is en de Q1-zijde positief.

Deze resistieve deler voorziet de Q1-emitter bovendien van een positieve spanning die iets kleiner is dan de piekspanning van de 2N2420 (zie punt 2 in het schema).

In het begin bevindt Q2 zich in de AAN-stand, wat een spanningsval over weerstand R4 veroorzaakt, waardoor de spanning op de uitgangsklemmen drastisch afneemt tot 0. Wanneer een negatieve puls van 20 V wordt gegeven over de ingangsklemmen, 'vuurt' Q1, waardoor een onmiddellijke spanningsval naar nul aan de emitterzijde van C1, wat op zijn beurt de Q2-basis negatief beïnvloedt. Hierdoor wordt Q1 afgesneden en neemt de collectorspanning van Q1 snel toe tot +20 volt (let op de puls die wordt aangegeven over de uitgangsklemmen in het diagram).

De spanning blijft gedurende een interval t rond dit niveau liggen, gelijk aan de ontlaadtijd van condensator C1 via de weerstand R3. De output zakt vervolgens terug naar nul, en het circuit gaat in stand-by positie totdat de volgende puls wordt toegepast.

Tijdsinterval t, en de overeenkomstige pulsbreedte (tijd) van de uitgangspuls, berusten op de aanpassing van de pulsbreedtecontrole met R3. Volgens de aangegeven waarden van R3 en C1 kan het tijdsintervalbereik tussen 2 µs en 0,1 ms liggen.

Stel dat R3 het weerstandsbereik tussen 100 en 5000 ohm omvat. Extra vertragingsbereiken kunnen worden opgelost door de waarden van C1, R3 of beide op de juiste manier te wijzigen en de formule te gebruiken: t = R3C1 waarbij t in seconden is, R3 in ohm en C1 in farads.

Het circuit gebruikt ongeveer 11 mA via de 22,5 V gelijkstroom. Dit kan echter tot op zekere hoogte veranderen, afhankelijk van de UJT's en bipolaire typen. Alle vaste weerstanden zijn 1/2 watt.

5) Ontspanningsoscillator

Een eenvoudige relaxatie-oscillator biedt tal van toepassingen die algemeen erkend worden door de meeste elektronicahobbyisten. De unijunction-transistor is een opmerkelijk taaie en betrouwbare actieve component die in dit soort oscillatoren kan worden toegepast. Het onderstaande schema toont het fundamentele UJT-relaxatieoscillatorcircuit, werkend met een type 2N2646 UJT-apparaat.

De output is eigenlijk een enigszins gekromde zaagtandgolf bestaande uit een piekamplitude die ongeveer overeenkomt met de voedingsspanning (die hier 22,5 V is). In dit ontwerp laadt de stroom die door de gelijkstroombron gaat via weerstand R1 condensator C1 op. Een potentieel verschil VEE wordt daardoor gestaag opgebouwd over C1.

Op het moment dat deze potentiaal de piekspanning van de 2N2646 bereikt (zie punt 2 in afb. 7-1 B), gaat de UJT AAN en 'vuurt'. Dit ontlaadt onmiddellijk de condensator en schakelt de UJT weer uit. Dit zorgt ervoor dat de condensator het oplaadproces opnieuw start en dat de cyclus zich gewoon blijft herhalen.

Door dit laden en ontladen van de condensator schakelt de UJT aan en uit met een frequentie die wordt bepaald door de waarden van R1 en C1 (met de waarden aangegeven in het diagram ligt de frequentie rond f = 312 Hz). Gebruik de formule om een ​​andere frequentie te bereiken: f = 1 / (0,821 R1 C1)

waarbij f in Hz is, R1 in ohm en C1 in farads. EEN potentiometer met een geschikte weerstand kan worden gebruikt in plaats van de vaste weerstand, R1. Dit stelt de gebruiker in staat om een ​​continu instelbare frequentie-output te verkrijgen.

Alle weerstanden zijn 1/2 watt. Condensatoren C1 en C2 kunnen een vermogen hebben van 10 V of 16 V, bij voorkeur een tantaal. Het circuit verbruikt ongeveer 6 mA van het aangegeven voedingsbereik.

6) Spotfrequentiegenerator

De volgende configuratie geeft 100 kHz aan kristaloscillator circuit dat in elke standaardmethode kan worden gebruikt, zoals een alternatieve standaardfrequentie of spotfrequentiegenerator.

Dit ontwerp produceert een vervormde uitgangsgolf die zeer geschikt kan zijn in een frequentiestandaard zodat u solide harmonischen kunt garanderen die geladen zijn met het RF-spectrum.

De gezamenlijke werking van de unijunction-transistor en de 1N914 diode harmonische generator genereert de beoogde vervormde golfvorm. In deze opstelling zorgt een kleine 100 pF variabele condensator, C1, ervoor dat de frequentie van het 100 kHz-kristal een beetje kan worden aangepast, om een ​​verhoogde harmonische, bijvoorbeeld 5 MHz, op nul te brengen met een WWV / WWVH-standaardfrequentiesignaal .

Het uitgangssignaal wordt geproduceerd via de 1 mH rf smoorspoel (RFC1) die een lagere gelijkstroomweerstand zou moeten hebben. Dit signaal wordt gegeven aan de 1N914-diode (D1) die door middel van R3 en R4 op gelijkstroom is voorgespannen om een ​​maximaal niet-lineair deel van zijn voorwaartse geleidingskarakteristiek te bereiken, om de uitgangsgolfvorm van de UJT extra te vervormen.

Bij gebruik van deze oscillator is de variabele golfvormpot, R3, gefixeerd om de krachtigste transmissie te bereiken met de voorgestelde harmonische van 100 kHz. Weerstand R3 werkt gewoon als een stroombegrenzer om de directe toepassing van de 9 volt-voeding over de diode te stoppen.

De oscillator verbruikt ongeveer 2,5 mA van de 9 Vdc-voeding, maar dit kan relatief veranderen afhankelijk van specifieke UJT's. Condensator C1 zou van het type midget air moeten zijn, de overige andere condensatoren zijn van mica of verzilverd mica. Alle vaste weerstanden hebben een vermogen van 1 watt.

7) Zender RF-detector

De RF-detector circuit gedemonstreerd in het volgende diagram kan direct worden gevoed door RF-golven van een zender die wordt gemeten. Het biedt een variabel afgestemde geluidsfrequentie in een aangesloten hoofdtelefoon met hoge impedantie. Het geluidsniveau van deze geluidsuitvoer wordt bepaald door de energie van de rf, maar kan zelfs bij zenders met een laag vermogen net voldoende zijn.

Het uitgangssignaal wordt bemonsterd via de L1 rf-pickup-spoel, bestaande uit 2 of 3 wikkelingen van geïsoleerde aansluitdraad die stevig dicht bij de uitgangstankspoel van de zender is bevestigd. De hoogfrequente spanning wordt omgezet in gelijkstroom via een shuntdiodecircuit, dat bestaat uit blokcondensator C1, diode D1 en filterweerstand R1. De resulterende gelijkgerichte gelijkstroom wordt gebruikt om de unijunction-transistor in een relaxatieoscillatorcircuit te schakelen. De output van deze oscillator wordt via koppelcondensator C3 en output jack J1 naar een aangesloten hoofdtelefoon met hoge impedantie gevoerd.

De signaaltoon die door de koptelefoon wordt opgevangen, kan over een behoorlijk bereik via pot R2 worden gewijzigd. De frequentie van de toon zal ergens rond de 162 Hz zijn wanneer R2 wordt aangepast naar 15 k. Als alternatief is de frequentie ongeveer 2436 Hz wanneer R2 is gedefinieerd als 1 k.

Het audioniveau kan worden gemanipuleerd door L1 dichter bij of weg van het LC-tanknetwerk van de zender te draaien, meestal wordt een plek geïdentificeerd die een redelijk volume biedt voor het meest basale gebruik.

Het circuit kan worden geconstrueerd in een compacte, geaarde metalen houder. Meestal kan dit op een redelijke afstand van de zender worden geplaatst, wanneer een gedraaide paar of flexibele coaxkabel van goede kwaliteit wordt gebruikt en wanneer L1 is aangesloten op de onderste aansluiting van de tankspoel.

Alle vaste weerstanden hebben een vermogen van 1/2 watt. Condensator C1 moet worden ingedeeld om de hoogste gelijkspanning te tolereren die onbedoeld zou kunnen worden ervaren in het circuit C2 en C3, aan de andere kant, kunnen alle praktische laagspanningsapparaten zijn.

8) Metronoomcircuit

De onderstaande opstelling vertoont een volledig elektronische metronoom met behulp van een 2N2646 unijunction-transistor. Een metronoom is een heel handig klein apparaatje voor veel muziekartiesten en anderen die op zoek zijn naar gelijkmatig getimede hoorbare tonen tijdens het componeren of zingen van muziek.

Dit circuit wordt aangedreven door een 21/2 inch luidspreker en wordt geleverd met een fatsoenlijk, hoog in volume, popachtig geluid. De metronoom kan behoorlijk compact worden gemaakt, de luidspreker- en batterij-audio-uitgangen zijn de enige elementen met de grootste afmetingen en, omdat hij op batterijen werkt, en daarom volledig draagbaar is.

Het circuit is eigenlijk een relaxatie-oscillator met instelbare frequentie die via een transformator is gekoppeld aan de 4 ohm-luidspreker. De slagfrequentie kan worden gevarieerd van ongeveer 1 per seconde (60 per minuut) tot ongeveer 10 per seconde (600 per minuut) met behulp van een draadgewonden pot van 10 k, R2.

Het geluidsniveau kan worden gewijzigd via een 1 k, 5 watt, draadgewonden pot, R4. De uitgangstransformator T1 is eigenlijk een kleine eenheid van 125: 3,2 ohm. Het circuit trekt 4 mA voor de minimale slagfrequentie van de metronoom en 7 mA tijdens de hoogste slagfrequentie, hoewel dit kan fluctueren afhankelijk van specifieke UJT's. Een 24 V-batterij biedt uitstekende service met dit verminderde stroomverbruik. Elektrolytische condensator C1 heeft een vermogen van 50 V. Weerstanden R1 en R3 zijn 1/2 watt en potentiometers R2 en R4 zijn draadgewonden.

9) Toongebaseerd signaleringssysteem

Het onderstaande schakelschema maakt het mogelijk om een ​​onafhankelijk audiosignaal uit elk van de aangegeven kanalen te halen. Deze kanalen kunnen mogelijk unieke deuren in een gebouw, verschillende tafels op een werkplek, verschillende kamers in een huis of andere gebieden zijn waar met drukknoppen kan worden gewerkt.

De locatie die de audio signaleert, kan worden geïdentificeerd aan de hand van de specifieke toonfrequentie. Maar dit kan alleen mogelijk zijn als er een kleiner aantal kanalen wordt gebruikt en de toonfrequenties aanzienlijk ver uit elkaar liggen (bijvoorbeeld 400 Hz en 1000 Hz) zodat ze gemakkelijk te onderscheiden zijn voor ons oor.

De schakeling is wederom gebaseerd op een eenvoudig relaxatie-oscillatorconcept, waarbij gebruik wordt gemaakt van een type 2N2646 unijunction-transistor om de audiotoon te genereren en een luidspreker te commuteren. De toonfrequentie wordt bepaald door condensator C1 en een van de 10 k draadgewonden potten (R1 tot Rn). Zodra de potmeter op 10k ohm staat, ligt de frequentie rond de 259 Hz, als de pot op 1k staat, is de frequentie ongeveer 2591 Hz.

De oscillator is verbonden met de luidspreker via een uitgangstransformator T1, een kleine 125: 3,2 ohm-eenheid met een primaire zijtap in het midden niet aangesloten. Het circuit werkt met ergens rond de 9 mA van de 15 V-voeding.

10) LED-flitser

Een zeer eenvoudige LED-flitser of LED-flitser kan worden gebouwd met behulp van een gewoon UJT-gebaseerd relaxatie-oscillatorcircuit, zoals hieronder wordt weergegeven.

De werking van de LED-flitser is erg basic. De knipperfrequentie wordt bepaald door de R1, C2 elementen. Als er stroom wordt aangelegd, begint de condensator C2 langzaam op te laden via de weerstand R1.

Zodra het spanningsniveau over de condensator de ontstekingsdrempel van de UJT overschrijdt, vuurt deze af en schakelt de LED helder in. De condensator C2 begint nu te ontladen via de LED, totdat de potentiaal over Cr daalt tot onder de vasthouddrempel van de UJT, die uitschakelt en de LED UITschakelt. Deze cyclus herhaalt zich steeds, waardoor de LED afwisselend knippert.

Het helderheidsniveau van de led wordt bepaald door R2, waarvan de waarde kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

R2 = voeding V - LED vooruit V / LED stroom

12 - 3.3 / .02 = 435 ohm, dus 470 ohm lijkt de juiste waarde te zijn voor het voorgestelde ontwerp.