이산 트랜지스터 저주파 아스테이블 멀티바이브레이터 오디오 발진기 제작

부품 및 재료

• 6V 배터리 2개
• NPN 트랜지스터 3개 (2N2222 또는 2N3403 권장; Radio Shack #276-1617 편리한 15개 팩)
• 0.1µF 커패시터 2개 (Radio Shack #272-135 또는 동등품)
• 1MΩ 저항 1개
• 100kΩ 저항 2개
• 1kΩ 저항 1개
• 100kΩ 미만 저항 쌍들 (예: 10kΩ 2개, 5kΩ 2개, 1kΩ 2개)
• LED 1개 (Radio Shack #276-026 또는 동등품)
• 헤드폰 장착 오디오 검출기

참조 자료

Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 4: "Bipolar Junction Transistors"; Vol. 4, Ch. 10: "Multivibrators" (멀티바이브레이터)

학습 목표

• 이산 트랜지스터로 아스테이블 멀티바이브레이터를 구성하고 주파수 결정 파라미터 이해

회로도

실물 배선도

실험 방법

문제의 회로는 아스테이블 멀티바이브레이터로, 저항, 커패시터, 공급 전압 값으로 타이밍이 결정되는 자유 진동 발진기입니다. 출력 파형이 깨끗한 정현파도 완벽한 구형파도 아니지만, 가청 톤 생성용으로는 왜곡이 무시할 만합니다.

12V 공급, 100kΩ 저항, 0.1µF 커패시터로 저주파 오디오 대역 발진이 생성돼 오디오 검출기로 들을 수 있습니다. 최적 결과를 위해 한 프로브를 그라운드에, 다른 프로브를 두 스위칭 트랜지스터 중 하나의 컬렉터에 연결하세요.

오디오 검출기에 1MΩ 직렬 저항을 달아 멀티바이브레이터 로딩을 줄이고 헤드폰 음량을 편안한 수준으로 유지하세요:

멀티바이브레이터 핵심은 두 트랜지스터, 두 저항, 두 교차 연결 커패시터입니다. 회로도의 세 번째 트랜지스터는 발진을 시각 확인하는 LED를 구동합니다.

공통 이미터 증폭기 베이스를 프로브로 찔러 다른 노드에서 전압 변화를 관찰하세요. 두 스위칭 트랜지스터 중 하나 컬렉터에 프로브를 대면 LED가 발진기 주파수로 깜빡입니다. 스위칭 트랜지스터 베이스에 프로브를 대면 LED가 안 켜지는데, 베이스 전압(≈0.7V)이 LED 순방향 바이어스 임계값보다 낮기 때문입니다. 오디오 검출기는 여전히 저레벨 신호를 포착합니다.

100kΩ 쌍을 더 낮은 저항으로 교체해 발진 주파수 변화를 관찰하세요. 보통 트랜지스터 전류를 안전 한계 내에 두기 위해 최소 1kΩ 이상 저항을 씁니다.

많은 발진기는 최소 공급 전압을 요구합니다. 전압이 너무 낮으면 회로가 시작되지 않습니다. 공급 전압을 점차 낮춰 발진 개시 임계값을 찾고, 전압에 따른 주파수 변화를 기록하세요.

발진 개시는 부품 불일치에 민감할 수 있습니다. 한 트랜지스터가 다른 것보다 먼저 켜져야 사이클이 시작됩니다. 전원 투입 시 회로가 "동결"되면, 같은 값의 부품을 교체해 새로운 공차를 도입하고 활동을 복구하세요.

관련 워크시트

• Oscillator Circuits Worksheet