Понимание 2-транзисторного генератора?

1) Зачем вообще нужны R4 и R1? Зачем нам ограничивать ток, протекающий через транзисторы и заряжающий конденсаторы?

Транзисторы работают в диапазоне токов коллектора — вы можете найти [для различных типов (см. https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/2N3904.pdf )]. Минимальные значения , используемые для R1 и R4, будут определять максимальный ток коллектора . Это значение можно легко рассчитать (используя закон Ома), если предположить, что все напряжение питания падает на резисторе. В случае 2N3904 максимальный ток составляет 200 мА. Если не ограничить этот ток, это приведет к повреждению/разрушению транзистора.

Они также действуют как часть схемы для создания напряжения переключения для одной стороны конденсаторов.

2) Почему в схему включены R2 и R3? Кажется, что они не имеют абсолютно никакой функции.

R2 и R3 выполняют две функции.

Во -первых , включить транзисторы, подключив базы транзисторов к положительному источнику питания через подходящий резистор, который ограничивает ток базы до безопасного значения.

При первом включении схемы ОДИН из этих транзисторов включается первым и запускает процесс.

Вторая функция заключается в зарядке других обкладок конденсатора, прикрепленных к основаниям транзистора, путем подключения их к положительному источнику питания.

Когда один транзистор включается, это приводит к тому, что напряжение на базе другого транзистора переходит в ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ напряжение и выключается. Это отрицательное (базовое) напряжение также подключено к положительному источнику питания либо через R2, либо через R3 (в зависимости от того, какую базу мы рассматриваем). Напряжение ПОСЛЕ этого резистора в это время примерно ДВА раза превышает напряжение питания (от +V до -V). { этот эффект иногда используется для создания отрицательного источника питания из положительного источника или для удвоения напряжения источника питания }

Пластина конденсатора должна заряжаться примерно от -V до +V, и когда она достигает 0,6 В (чуть больше середины), транзистор включается. Это составляет около 50% конечного напряжения, до которого он пытается зарядиться, и занимает примерно 0,7 x постоянную времени (либо C1R2, либо C2R3).

3) Как разряжаются C1 и C2, чтобы цикл повторялся? Если они никогда не разряжаются, после одного цикла схема перестанет работать, потому что C1 и C2 будут иметь достаточно высокое напряжение, чтобы ограничить ток, протекающий через базу любого из транзисторов, что эффективно остановит колебания.

Хитрость в понимании этой схемы заключается в том, что вы не можете мгновенно изменить напряжение на конденсаторе.

Когда T1 включается, на базу T2 подается отрицательное напряжение, и T2 выключается. Затем конденсатору (C1) требуется время, чтобы снова зарядиться до 0,6 В через резистор R2. Когда он, в конце концов, достигает этого (примерно после 0,7 C1R2), он включает T2. Напряжение на коллекторе Т2 внезапно падает и принимает отрицательное значение на базе Т1, что отключает Т1. Конденсатору (C2), присоединенному к базе T1, требуется время для зарядки через R3, пока оно не достигнет 0,6 В на базе T1 и не включит T1. Затем это приводит к тому, что T2 снова выключается, и цикл продолжает повторяться.

Напряжение на базе транзистора не может превышать 0,6 В, потому что переход база-эмиттер действует как диод со смещением в прямом направлении и фиксирует напряжение на этом уровне. Это гарантирует, что импульсное напряжение шагового выключения будет принимать отрицательное значение базы примерно на напряжение питания - 0,6 В каждый раз.

Два конденсатора обеспечивают отрицательную связь между двумя транзисторами: когда один переходит в проводящее состояние, другой становится непроводящим.

1) Без R1 и R4 не было бы отрицательного напряжения на коллекторах, когда транзистор становится проводящим: это был бы просто источник питания, без изменений. И конденсатор не «проводит» «без изменений». Кроме того, проводящий транзистор закорачивает питание, что не является хорошей идеей.

2) R2 и R3 предназначены для того, чтобы транзисторы начали проводить. без этих резисторов два транзистора навсегда были бы выключены (непроводящие).

3) Когда транзистор начинает проводить, это приводит к тому, что другой становится непроводящим, поэтому напряжение коллектора этого транзистора возрастает до уровня мощности. Это разряжает (или заряжает, в зависимости от вашей точки зрения) конденсатор.

Начнем с состояния, когда T1 выключен, а T2 включен.

C1 имеет путь к земле через T2.

Левая пластина C1 накапливает положительный заряд, а правая пластина C1 опускается до отрицательного T2.

Основание T1 медленно накапливает положительный заряд через R3.

Как только на базе T1 накапливается достаточно заряда, T1 включается и погружает левую сторону C1 в отрицательное положение.

Из-за эффекта связи/тока смещения правая сторона C1 становится еще более отрицательной. На самом деле она ниже нуля. Это отключает T2 из-за отрицательного напряжения на его базе.

Теперь Т1 включен, а Т2 выключен. Процесс повторяется.

Книга Чарльза Платта Make: Electronics описывает именно эту схему.