Multivibrador astable a transistores: explicación El astable con dos transistores NPN es de los primeros circuitos que se estudian cuando se habla de transistores en conmutación. Como su esquema es tan simple, es de esas cosas pequeñas que te crees que las entiendes, hasta que te das cuenta de que tú también habrías colocado los condensadores del revés. revés . Vo a e!plicar despacio cómo "unciona, veréis que aunque parece sencillo su "uncionamiento es interesante.
Estado 1: Q1 conduce, Q2 en corte #n astable tiene dos estados, ambos son inestables, de "orma que el circuito alterna continuamente uno con otro. Empecemos por el estado $. %l contrario de otras e!plicaciones que veréis, o no vo a partir de cuando se aplica tensión. &e'or os cuento cómo est( el circuito 'usto al empe)ar el estado $, como si acabara de conmutar desde el estado *. +e momento tendréis que creerme estas condiciones iniciales, pero al "inal del artículo entenderéis por qué. %l comien)o del estado estado $ •
-$ est( en conducción.
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-* est( en corte.
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C$ est( carado positivamente con un potencial de Vcc / 0.1.
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C* est( carado neativamente 2el terminal 3 est( a menos tensión que el /4 con un potencial de /0.1V.
Como -* est( en corte vamos a considerar que no pasa corriente por sus terminales. %sí imainariamente sacamos sacamos -* del circuito. circuito. Como -$ est( est( en conducción, su su unión 5ase/Emisor es como un diodo polari)ado en directo 2sustituimos esta unión por un diodo46 al estar saturado suponemos que la pérdida de tensión Emisor/Colector es
mínima 2sustituiremos esta por un conductor4. 7ecoloquemos los componentes para verlo m(s claro.
C* va a cararse a través de 78 la base de -$. %sí pues C*, que empe)ó con /0.1V va a cararse hasta Vcc/0.1V 2no llea a Vcc porque 0.1V es la caída de tensión 5/E de -$4. 9 adem(s esta cara ser( mu r(pida porque 7$ 78 ser(n de un valor mu ba'o comparadas con 7* 7:. &ientras tanto C$, que partía con Vcc/0.1 voltios positivos, ahora est( conectado del revés. %sí que empie)a a descararse 2o a cararse neativamente, da iual4 a través de 7*. Esta cara ser( m(s lenta. +esde los Vcc/0.1 hasta... en teoría hasta /V 2pono el menos para indicar que est( invertido4, pero no va a llear ahí. Porque cuando C$ alcan)a los /0.1V, su terminal 3 est( a masa el / tiene a 0.1V, este último est( conectado a la base de -*. ;-ué pasa cuando cuando a un NPN le aplicamos a su base 0.1 voltios m(s que a su emisor< =a tensión 5E de -* es 0.1 m(s o menos, mientras la tensión en la base esté por deba'o de ese valor no va a conducir. En el momento en que se alcan)a esa tensión a sí conduce. =a base de -* queda polari)ada a través de 7*. 7ecordemos que a estas alturas C* se había carado completamente hasta Vcc/0.1. Pues cuando -* pasa a conducción conecta a masa el terminal + de C*, mientras el / siue aplicado a la base de -$. Es como si se aplicara el condensador, invertido, a -$. =a base de -$ recibe de olpe /2Vcc/0.14 que lo lleva inmediatamente al corte. Pudiendo incluso provocar una ruptura de la unión por avalancha. En estas condiciones entramos al estado *. Estado 2: Q1 en corte, Q2 conduce >al como hicimos para el estado $, vamos a describir las condiciones iniciales del estado *. -ue son las del p(rra"o anterior. %l comien)o del estado * •
-$ est( en corte.
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-* est( en conducción.
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C$ est( carado neativamente con un potencial de /0.1V.
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C* est( carado positivamente con un potencial de Vcc / 0.1.
?aciendo lo mismo que antes, vamos a eliminar -$ del circuito vamos a sustituir -* por un diodo un puente
Vemos que C$ va a ir desde /0.1V hasta los Vcc/0.1V, r(pidamente pues 7$ es pequeña. C* va a 2des4cararse lentamente a través de 7: desde los Vcc/0.1V hasta los /Vcc, ¡MENTI!" sólo va a llear hasta /0.1V. Porque cuando lleue ahí -$ va a conducir, va a llevar a masa el 3 de C$ va a aplicar a la base de -* toda la cara de C$ invertida, llev(ndolo al corte. 9 provocando el estado $ de nuevo. Vemos que cuando eso pase tendremos •
-$ est( en conducción.
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-* est( en corte.
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C$ est( carado positivamente con un potencial de Vcc / 0.1V.
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C* est( carado neativamente con un potencial de /0.1V.
-ue son 'ustamente las condiciones iniciales que dimos para el estado $. %sí el ciclo se repite inde"inidamente.
#alcular los componentes Para empe)ar, nos interesa que los condensadores se caren por 7$ 78 m(s r(pidamente de lo que se descaran por 7* o 7:. Porque cuando ocurra la transición queremos que el otro a esté carado. %sí que 7$ @ 7* 78 @ 7:. Por simplicidad haremos 7$ A 78. Pero no nos interesa que la corriente que "lue Emisor/Colector durante la cara queme los transistores. +ependidiendo de la tensión de alimentación, un valor entre $00ohm $B estaría bien. 7ecordad cumplir las condiciones anteriores. El tiempo que tarda en conmutar del estado $ al estado * viene dado por lo que le lleva a C$ descarase desde los Vcc/0.1V hasta los /0.1V. =o hace a través de 7*, usando la ecuación de cara de un condensador tenemos
+onde •
Tensión inicial V0 A Vcc/0.1
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Tensión en bornes E A / Vcc
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Tensión $inal V A /0.1
Este último valor es el que suele darse habitualmente. =a apro!imación tiene un maren de error que es menor cuanto maor sea la tensión de alimentación. Con V el error es de un $0D, como es del mismo orden que la tolerancia de los componentes se admite tal apro!imación. %&mites •
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Transistores Cuando el transistor que estaba en corte pasa a conducir, aplica a la base del otro una tensión neativa de /2Vcc/0.1V4. =a tensión inversa de ruptura de la unión 5E viene a ser / voltios. i alimentamos este circuito con m(s de V "(cilmente la superaríamos. Para evitar esto a veces se colocan dos diodos en la base de -$ -* que permitan la cara pero impidan que circule corriente en sentido inverso. #ondensadores Para un cer(mico o uno de poliester no ha problema, pero en un electrolítico invertir los terminales para cararlo del revés puede
destruirlo. i bien es cierto que aquí sólo se llean a carar invertidos hasta los 0.1V. •
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Tiempo El tiempo viene determinado por la capacidad de C$ C* así como por 7* 7:. &ientras m(s altos sean estos valores m(s durar( cada estado. Pero si usamos unos condensadores demasiado randes, puede que tenan demasiadas pérdidas el circuito no empiece a oscilar. Fualmente para las resistencias, si aumentamos demasiado el valor de 7* por e'emplo, puede que no pase corriente bastante para polari)ar la base de -* una ve) se alcance la tensión de disparo. i no puede llevarlo a conducción, no se alcan)ar( nunca el estado *. i se necesitan retardos maores se puede optar por transistores darlinton, aunque dado el coste de los condensadores de la capacidad necesaria es me'or optar por otros tempori)adores como el NE o el C+80G0. 'recuencia %sí como ha un límite superior del periodo, también ha un límite in"erior. Puede pasar que queramos un periodo tan ba'o que usemos condensadores resistencias mu pequeños. Entonces al conectar el circuito se carar(n ambos casi al instante, para dos los transistores. %sí el circuito queda en un estado estable no oscila. Por no hablar de que a esas "recuencias si oscilara sería mu inestable, variando la "recuencia sólo con acercar o ale'ar la mano. i queremos "recuencias de &?) tendremos que usar otros osciladores, a ser posible sintoni)ados por un cristal de cuar)o.
'i(ar el estado inicial i el circuito es per"ectamente simétrico no oscilar(, porque est( equilibrado. Pero eso nunca pasa porque los componentes tienen tolerancias e imper"ecciones. No ha dos resistencias del mismo valor ni dos transistores con la misma anancia. on estas di"erencias las que rompen la simetría el circuito empie)a a oscilar. Pero son di"erencias microscópicas dependen de tantos "actores que no las podemos controlar temperatura, cara residual de los condensadores, lonitud de las patillas, soldaduras, rosor de las pistas de cobre, etc. %sí que nunca sabemos de qué lado empe)ar(. Para hacer que siempre empiece del mismo lado tenemos que romper nosotros la simetría para "avorecer un transistor "rente al otro. =o m(s sencillo es alterar el valor de los componentes para que un condensador se carue antes que el otro. =o malo es que el Duty Cycle 2la "racción entre el tiempo en o"" el tiempo en on4 nunca ser( del 0D, porque al "avorecer nosotros una de las posiciones, los ciclos de cara descara a no durar(n lo mismo. =a única "orma de hacer que ambos ciclos duren lo mismo 2salvo pequeñas di"erencias4 que siempre empiece por el mismo sitio es "or)(ndolo nosotros en luar de poner el interruptor en la alimentación, ponerlo en la base de alún transistor. Nada m(s alimentar el circuito llear( a un estado que depender( de dónde haamos puesto el interruptor. 9 no har( nada m(s, porque esta incompleto. Cuando pulsemos
el interruptor el circuito oscilar( partiendo de ese estado inicial que siempre ser( el mismo. =a desventa'a es que siempre habr( un consumo de corriente aunque el interruptor esté apaado.
Este este es mi primer post.
En esta primera ocación voy a mostrarles funcionando y qué materiales necesitan para armar un Multivibrador Astable con transistores NPN.
Materiales:
1 Protoboard 2 Resistencias a 12 !att de 1 " 2 Resistencias a 12 !att de 22 " 2 #ransistores 2N2222 2 $E%&s 'de cualquier color( 2 )apacitores electroliticos de 1*** micro+arads a 1, volts -nos cuantos centmetros de alambre de cobre muy d el/ado 'como el que est0 dentro de los cabres Eternet( +uente de poder de corriente contnua 'puede ser una pila de volts(3 en este caso utili4are como fuente los polos '5( y '6( de una salida -78 '9 volts(.
%ia/rama del Multivibrador Astable:
Multivibrador Astable Armado:
A continuación les de;o un video en mi canal de
lin=: ttp:!!!.youtube.com!atc>v?mM!@B)#Cc
%escripción Deneral del Multivibrador. %efinición: Es un circuido oscilador capa4 de /enerar una onda cuadrada parecida a la de la si/uiente ima/en:
)ada pulso positivo3 puede interpretarse como un F1F ló/ico. En este caso en lad a 1 se enciende un $E%.
Para variar el varor de la frecuencia3 se deben variar los valores de los capacitores y de los
A/radecer no cuesta nada
