Astabil multivibrator

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

En astabil multivibrator er en elektronisk oscillator; et elektronisk kredsløb der leverer elektriske signaler der svinger med en mere eller mindre konstant frekvens: Signalet fra en astabil multivibrator "springer" i et fast tempo mellem to forskellige spændinger — dette signal er langt fra harmonisk eller "en ren tone", og derfor klassificeres den astabile multivibrator som en kiposcillator.

"Astabil" kan oversættes med "ustabil", og det skal forstås sådan at kredsløbet ikke er i stand til at "blive stående" i en bestemt tilstand, men er tvunget til at skifte tilstand, dvs. oscillere. To andre varianter af samme kredsløb er den monostabile (som kan forblive i en enkelt stabil tilstand) og den bistabile multivibrator (som har to stabile tilstande den kan forblive i).

[redigér] Sådan virker den astabile multivibrator

Diagram over den astabile multivibrator
Forstør
Diagram over den astabile multivibrator

Til højre ses et diagram over en astabil multivibrator, bygget op omnkring to bipolare transistorer T1 og T2 (samme princip kan realiseres med felteffekttransistorer, radiorør og andre aktive komponenter): Hver transistor sidder i et "minimalistisk" forstærkertrin af typen Fælles emitter, og fra hver transistors kollektor føres signalet via en kondensator til basis på den modsatte transistor: Signalet kan altså "løbe i ring" frem og tilbage mellem de to transistortrin.

Udgangssignalet der tappes fra T2's kollektor skifter mellem næsten hele den positive forsyningsspænding, til en anelse over den negative forsyningsspænding. Ser man på det øjeblik hvor signalet skifter fra den høje til den lave spænding, så starter kondensatoren C2 med at være næsten helt afladet. Den lades dog gradvist op af den strøm der går fra den positive forsyningsledning øverst i diagrammet, gennem modstanden R3; spændingen i dette punkt stiger gradvist mens kondensatoren lades. Dette punkt er også forbundet med basis på den anden transistor, T1, og på et tidspunkt bliver spændingsforskellen mellem basis og emitter på T1 stor nok til at denne transistor begynder at lede strøm fra kollektor til emitter.

Derved falder spændingen på T1's kollektor brat, hvorved den tilhørende kondensator C1 starter på den samme opladningsproces, blot gennem R2 og T1's kollektorside. C1 står i forbindelse med T2's basis, så spændingen her falder så meget at T2 for en stund ikke leder strøm mellem kollektor og emitter: Derved bliver spændingsfaldet hen over R4 minimalt; T2's kollektorspænding, og med den udgangssignalets spænding, ligger derfor tæt på den posive forsyningsspænding.

Dette fortsætter mens C1 lades op, indtil spændingen på T2's basis bliver stor nok til at transistoren kan lede strøm. Når det sker, falder T2's kollektorspænding, og processen starter forfra.

[redigér] Puls- og pausetider i multivibratorens signal

De tidsrum som kredsløbet "opholder sig" i hver af de to tilstande, afhænger af hvor lang tid det tager at lade de to kondensatorer så meget op, at den relevante transistor begynder at trække strøm. I det viste diagram vil signalet på udgangen have den høje spænding mens C1 lades op gennem R2: Den tid tH det tager før T2 begynder at lede strøm og udgangssignalet falder til den lave spænding, kan beregnes tilnærmelsesvist med denne formel:
t_H = 0,7 \cdot C_1 \cdot R_2
Tilsvarede kan man beregne den tid tL signalet har den lave spænding og C2 er ved at blive ladet op, sådan her:
t_L = 0,7 \cdot C_2 \cdot R_3
Periodetiden for udgangssignalet bliver i alt tL + tH, og da periodetiden er det reciprokke af signalets frekvens f, har man at:
f=\frac{1}{0,7 \cdot (C_1 \cdot R_2 + C_2 \cdot R_3)}