INSTITUCIÓN EDUCATIVA

BRAULIO GONZALEZ

JULIAN ESTEBAN

HINCAPIE CRUZ

GRADO 11-A

MULTIVIBRADOR MONOASTABLE Y

MUTIVIBRADOR ASTABLE

MODALIDAD DE ELECTRONICA

ING. QUEVIN BARRERA

2015

MULTIVIBRADORES

Los multivibradores son en realidad osciladores, pero su forma de onda de salida no es una señal senoidal, sino que generan una onda cuadrada.

Existen dos clases de multivibradores:

-De funcionamiento continuo, también llamados libres, recurrentes o astables, mucho más conocidos por éste último nombre, que generan ondas sin la necesidad de más excitación exterior que la propia fuente de alimentación.

-De funcionamiento excitado, que requieren una tensión exterior de disparo o de excitación para salir de unas condiciones estáticas o de reposo.

MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

El multivibrador monostable entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida esta en nivel alto) es: T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)

Un circuito monoestable es un circuito que tiene un estado estable, en el que puede permanecer indefinidamente en ausencia de excitación externa. Cada vez que se le aplica un impulso de disparo la salida del circuito cambia de estado, pasando a otro llamado metaestable, permaneciendo en éste un cierto tiempo, determinado por los elementos el circuito, finalizado el cual vuelve al estado estable.

La parte digital les añade distintas prestaciones, produciendo diversos tipos de monoestables:

*Restaurable o resetable: Una entrada de reset permite interrumpir el pulso en cualquier momento, dejando el dispositivo preparado para un nuevo disparo.

*Redisparable (retriggerable): Permite reiniciar el pulso con un nuevo disparo antes de completar la temporización. Digamos que se tiene un temporizador de 4 ms, pero a los 2 ms de iniciado el pulso se realiza un nuevo disparo; la duración que se obtiene es de 2 + 4 = 6 ms. Los monoestables no redisparables sólo permiten el disparo cuando no existe ninguna temporización en curso. Es decir, en el ejemplo anterior ignoraría el segundo disparo y se obtendría un pulso de 4 ms solamente.

*Monoestable-Multivibrador: Son monoestables dobles (Dos, normalmente independientes) en la misma cápsula que permiten su conexión de forma que el fin del pulso generado por uno de ellos dispara al otro. Permiten el control preciso e independiente de los tiempos alto y bajo de la señal de salida.

*Para temporizaciones largas, se añaden contadores a un multivibrador que prolongan la duración del pulso. Por ejemplo, el ICM7242.

Funcionamiento

Si suponemos inicialmente T2 en saturación, debido a la ausencia de tensión en la base de T1, éste permanecerá en corte ya que Vo2 = 0. En estas circunstancias, C1 se carga a través de R1 y de la unión base-emisor de T2 y el circuito permanece en esta situación indefinidamente.

Si aplicamos un impulso de amplitud suficiente en Vd, T1 pasará a saturación, por lo que Vo1 se hará prácticamente 0 y en la base de T2 se reflejará una tensión negativa de valor próximo a -Vcc que hará que T2 pase al corte; por ello Vo2 tomará un valor próximo a Vcc y la base de T1 permanezca en saturación.

Desde el instante en que T1 pasa a saturación, C1 comienza a descargarse a través de R2 y T1 y lo hará en un tiempo

T = 0.69 · R2 · C1

Una vez descargado empezará a cargarse en sentido contrario, esto es, la placa conectada a la base de T2 se hará positiva y una vez alcanzada tensión suficiente en ese punto, T2 pasará a saturación, por lo que Vo2 se hace 0 y, de nuevo, T1 pasa al corte hasta la aparición de un nuevo impulso de disparo en Vd.

Se denomina monoestable a un circuito que permanece estable en un solo estado. “El circuito 555 configurado como monoestable entrega a su salida un solo pulso de ancho establecido por el diseñador del circuito. La señal de disparo (trigger) debe ser de nivel bajo y de muy corta duración [1]”.

La duración del estado alto

de la señal de salida

estará determinada

por la resistencia

R1 y el capacitor C1 a través

de la siguiente formula:

MULTIVIBRADOR ASTABLE

Un multivibrador astable es un circuito capaz de generar ondas a partir de una fuente de alimentación continua. La frecuencia de estas ondas dependerá de la carga y descarga de los condensadores C1 y C2 , que serán provocadas por la conmutación de los transistores TR1 y TR2.

Si dividimos el circuito por la mitad verticalmente, tendremos R1, R2, C1 y TR1 por un lado, y por otro lado tendremos R3, R4, C2 y TR2.

Para conseguir una forma de onda simétrica, debemos asegurarnos que el circuito es simétrico en cuanto a valores de sus componentes, es decir, R1=R4, R2=R3, C1=C2 y TR1=TR2.

Funcionamiento

Si consideramos un instante en el que T2 esté en saturación y T1 en corte, C1 se empezará a cargar a través de T2 y R1, y, como el punto de unión de C1 y R2 está conectado a la base de T2, llegará un momento en que la tensión en la base de T2 es insuficiente para que T2 permanezca saturado, con lo que al conducir

menos la tensión Vo2 aumentará, iniciando el proceso descrito anteriormente pero en sentido contrario, es decir, llevando a T1 a saturación y T2 al corte.

Mientras C1 adquiría carga para provocar tal cambio, C2 se va descargando.

Este proceso se mantiene mientras estemos suministrando tensión al circuito de esta forma:

Las condiciones iniciales son estas:

C1 estaba prácticamente descargado.

C2 estaba totalmente cargado.

T1 estaba en corte

T2 estaba en saturación

En estas circunstancias, C2 encuentra un camino de descarga a través de R3 y T2 y C1 se carga a través de la unión base-emisor de T2 y de R1.

Momentáneamente, la base de T1 se encuentra sometida a un potencial de -Vcc, aproximadamente, respecto a masa. Obsérvese la polaridad con que se había cargado C2, al conectar su terminal positivo a masa a través de T2, al inicio de la descarga, en la base de T1 se reflejan -Vcc voltios, aproximadamente, que es la carga de C2.

A partir del instante en que T2 pasa a saturación, C2 se empieza a descargar; tardará un tiempo

T2 = 0.69 · C2 · R3

En un tiempo menor se habrá cargado C1, ya que

C1 = C2 y R1 << R3

Una vez que C2 se ha descargado totalmente empezará a cargarse en sentido contrario, esto es, el punto de unión de C2 y R3 será ligeramente positivo, por lo que también se aplicará polarización directa a la base de T1, que provocará el basculamiento del circuito y que sitúa a T1 en saturación y a T2 en corte, comenzado entonces C2 a cargarse a través de su circuito de carga y C1 a descargarse a través de R2 y T1.

De forma análoga al proceso anterior, la base de T2 se encuentra en el instante de la conmutación sometida a un potencial negativo próximo a -Vcc que va disminuyendo según se descarga C1; lo hará en un tiempo

T1 = 0.69 · R2 · C1

Por la razón expuesta anteriormente, C2 se cargará en un tiempo menor que T1.

Una vez extinguida la carga de C1, éste adquiere una pequeña carga en sentido contrario, que hará de nuevo conmutar al circuito, pasando T2 a saturación y T1 a corte, con lo que se inicia un nuevo ciclo.

Por todo esto se deduce que un ciclo tendrá un periodo

T = t2 + t1

como C1 = C2 y R2 = R3, tendremos que

t = 2 · (0.69 · R2 · C1) = 1.38 · R2 · C1

Esta expresión es cierta sólo en el caso de circuitos simétricos; en caso contrario, la duración de un ciclo será

T = t1 + t2 = 0.69 · R2 · C1 + 0.69 · R3 · R2

por lo que, en cualquiera de los casos, la frecuencia de oscilación es conocida con facilidad.

Estado 1: Q1 conduce, Q2 en corte

Un astable tiene dos estados, y ambos son inestables, de forma que el circuito alterna continuamente uno con otro. Empecemos por el estado 1. Al contrario de

otras explicaciones que veréis, yo no voy a partir de cuándo se aplica tensión. Mejor os cuento cómo está el circuito justo al empezar el estado 1, como si

acabara de conmutar desde el estado 2. De momento tendréis que creerme estas condiciones iniciales, pero al final del artículo entenderéis por qué.

Al comienzo del estado 1:

Q1 está en conducción.

Q2 está en corte.

C1 está cargado positivamente con un potencial de Vcc - 0.7.

C2 está cargado negativamente (el terminal + está a menos tensión que el -) con un potencial de -0.7V.

Como Q2 está en corte vamos a considerar que no pasa corriente por sus terminales. Así imaginariamente sacamos Q2 del circuito. Como Q1 está en conducción, su unión Base-Emisor es como un diodo polarizado en directo (sustituimos esta unión por un diodo); y al estar saturado suponemos que la pérdida de tensión Emisor-Colector es mínima (sustituiremos esta por un conductor).

Estado 2: Q1 en corte, Q2 conduce

Tal como hicimos para el estado 1, vamos a describir las condiciones iniciales del estado 2. Que son las del párrafo anterior.

Al comienzo del estado 2:

Q1 está en corte.

Q2 está en conducción.

C1 está cargado negativamente con un potencial de -0.7V.

C2 está cargado positivamente con un potencial de Vcc - 0.7.

Haciendo lo mismo que antes, vamos a eliminar Q1 del circuito y vamos a sustituir Q2 por un diodo y un puente:

Haciendo lo mismo que antes, vamos a eliminar Q1 del circuito y vamos a sustituir Q2 por un diodo y un puente,

Vemos que cuando eso pase tendremos:

Q1 está en conducción.

Q2 está en corte.

C1 está cargado positivamente con un potencial de Vcc - 0.7V.

C2 está cargado negativamente con un potencial de -0.7V.

Que son justamente las condiciones iniciales que dimos para el estado 1. Así el ciclo se repite indefinidamente.