I circuiti multivibratore si riferiscono allo speciale tipo di circuiti elettronici utilizzato per generare segnali a impulsi. Questi segnali a impulsi possono essere segnali ad onda rettangolare o quadra. Generalmente producono output in due stati: alto o basso. Una caratteristica specifica dei multivibratori è l'uso di elementi passivi come resistore e condensatore per determinare lo stato di uscita.
Circuiti multivibratori
Tipi di multi-vibratori
per. Multi vibratore monostabile : Un multivibratore monostabile è il tipo di circuito multivibratore la cui uscita è in un solo stato stabile. È anche noto come multivibratore one-shot. In un multivibratore monostabile, la durata dell'impulso in uscita è determinata dalla costante di tempo RC ed è data come: 1.11 * R * C
b. Un multi vibratore stabile : Un vibratore stabile è un circuito con un'uscita oscillante. Non necessita di alcun trigger esterno e non ha uno stato stabile. È un tipo di oscillatore rigenerativo.
c. Multi vibratore bistabile : Un vibratore bistabile è un circuito con due stati stabili: alto e basso. Generalmente è necessario un interruttore per alternare tra lo stato alto e basso dell'uscita.
Tre tipi di circuiti multivibratore
1. Utilizzo di transistor
un. Multi vibratore monostabile
Circuito multivibratore monostabile
Nel circuito suddetto, in assenza di qualsiasi segnale di trigger esterno, la base del transistore TI è a livello del suolo e il collettore è a potenziale maggiore. Pertanto, il transistor viene interrotto. Tuttavia, la base del transistor T2 riceve un'alimentazione di tensione positiva dal VCC attraverso un resistore e il transistor T2 viene portato a saturazione. Inoltre, poiché il pin di uscita è collegato a terra tramite T2, è a livello logico basso.
Quando un segnale di trigger viene applicato alla base del transistor T1, inizia a condurre quando la sua corrente di base aumenta. Quando il transistor conduce, la sua tensione di collettore diminuisce. Allo stesso tempo, la tensione del condensatore C2 inizia a scaricarsi attraverso il T1. Ciò fa diminuire il potenziale al terminale di base del T2 e alla fine il T2 viene interrotto. Poiché il pin di uscita è ora collegato direttamente a un'alimentazione positiva tramite un resistore: Vout è a livello logico alto.
Dopo qualche tempo, quando il condensatore è completamente scarico, inizia a caricarsi attraverso il resistore. Il potenziale al terminale di base del transistore T2 inizia ad aumentare gradualmente e alla fine il T2 viene portato in conduzione. Pertanto, l'uscita è di nuovo a un livello logico basso o il circuito è tornato al suo stato stabile.
b. Multivibratore bistabile
Circuito multivibratore bistabile
Il circuito sopra è un circuito multivibratore bistabile con due uscite, che definiscono i due stati stabili del circuito.
Inizialmente, quando l'interruttore è nella posizione A, la base del transistore TI è al potenziale di massa, e quindi è interrotta. Allo stesso tempo, la base del transistor T2 ha un potenziale relativamente più alto, inizia a condurre. Ciò fa sì che il pin di uscita 1 sia collegato direttamente a terra e che Vout1 sia a livello logico basso. L'uscita pin2 sul collettore di T1 è collegata direttamente a Vcc e Vout2 è a livello logico alto.
Ora, quando l'interruttore è nella posizione B, le azioni del transistor sono invertite (T1 è in conduzione e T2 è interrotto) e gli stati di uscita sono invertiti.
c. Multivibratore astabile
Circuito multivibratore astabile
Il circuito sopra è un circuito oscillatore. Supponiamo che inizialmente il transistor T1 sia in conduzione e T2 sia in interruzione. L'uscita 2 è a livello logico e l'uscita 1 è a livello logico basso. Quando il condensatore c2 inizia a caricarsi attraverso R4, il potenziale alla base di T2 inizia ad aumentare gradualmente fino a quando T2 inizia a condurre. Ciò diminuisce il suo potenziale di raccolta e gradualmente il potenziale alla base di T1 inizia a diminuire fino a quando non viene completamente interrotto.
Ora, mentre C1 si carica attraverso R1, il potenziale alla base del transistor T1 inizia ad aumentare e alla fine viene portato in conduzione e l'intero processo si ripete. Pertanto, l'uscita si ripete o oscilla costantemente.
Oltre a usare BJT, altri tipi di transistor sono utilizzati anche nei circuiti multivibratore.
2. Utilizzo di porte logiche
per. Multi-vibratore mono-stabile
Circuito multivibratore mono-stabile
Inizialmente il potenziale attraverso il resistore è a livello del suolo. Ciò implica un segnale logico basso all'ingresso della porta NOT. Pertanto, l'uscita è a livello logico alto.
Poiché entrambi gli ingressi della porta NAND sono a livelli logici alti, l'uscita è a livello logico basso e l'uscita del circuito rimane nel suo stato stabile.
Ora, supponiamo che un segnale logico basso sia dato a uno degli ingressi della porta NAND, l'altro ingresso sia a livello logico alto, l'uscita della porta sia logica 1, cioè tensione positiva. Poiché esiste una differenza di potenziale su R, VR1 è a livello logico alto e di conseguenza l'uscita della porta NOT è logica 0. Poiché questo segnale logico basso viene restituito all'ingresso della porta NAND, la sua uscita rimane a logica 1 e la tensione del condensatore inizia ad aumentare gradualmente. Ciò a sua volta provoca la caduta di potenziale attraverso il resistore, cioè VR1 inizia a diminuire gradualmente e ad un punto diventa basso, in modo tale che un segnale logico basso viene inviato all'ingresso della porta NOT e l'uscita è di nuovo al segnale logico alto. Il periodo di tempo per il quale l'uscita rimane nel suo stato stabile è determinato dalla costante di tempo RC.
b. Multi-vibratore astabile
Circuito multi-vibratore astabile
Inizialmente, quando viene fornita l'alimentazione, il condensatore è scarico e un segnale logico basso viene inviato all'ingresso della porta NOT. Ciò fa sì che l'uscita sia a livello logico alto. Quando questo segnale logico alto viene ricondotto alla porta AND, la sua uscita è a logica 1. Il condensatore inizia a caricarsi e il livello di ingresso della porta NOT aumenta fino a raggiungere la soglia logica alta e l'uscita è a livello logico basso.
Anche in questo caso, l'uscita del gate AND è a livello logico basso (l'ingresso logico basso viene reinserito) e il condensatore inizia a scaricarsi fino a quando il suo potenziale all'ingresso del gate NOT raggiunge la soglia logica bassa e l'uscita viene nuovamente commutata alla logica alta .
Questo è in realtà un tipo di circuito oscillatore di rilassamento .
c. Multi vibratore bistabile
La forma più semplice di multivibratore bistabile è lo scrocco SR, realizzato da porte logiche.
Circuito multivibratore bistabile
Supponiamo che l'uscita iniziale sia a un livello logico alto (Set) e il segnale di trigger di ingresso sia a un segnale logico basso (Reset). Ciò fa sì che l'uscita della porta NAND 1 sia a livello logico alto. Poiché entrambi gli ingressi di U2 sono a livello logico alto, l'uscita è a livello logico basso.
Poiché entrambi gli ingressi di U3 sono a un livello logico alto, l'uscita è a livello logico basso, ovvero Reset. La stessa operazione si verifica per un segnale logico alto in ingresso, e il circuito cambia stato tra 0 e 1. Come visto l'utilizzo di porte logiche per multivibratori sono in realtà esempi di circuiti logici digitali.
3. Utilizzo di 555 timer
555 Timer IC è l'IC più comunemente usato per la generazione di impulsi, in particolare modulazione della larghezza di impulso , per circuiti multivibratore.
un. Multi vibratore monostabile
Circuito multivibratore monostabile
Per collegare un timer 555 in modalità monostabile, un condensatore di scarica è collegato tra il pin di scarica 7 e la massa. L'ampiezza dell'impulso dell'uscita generata è determinata dal valore del resistore R tra il pin di scarica, Vcc e il condensatore C.
Se sei a conoscenza del circuito interno del timer 555, devi essere consapevole del fatto che a 555 timer funziona con un transistor, due comparatori e un flip-flop SR.
Inizialmente, quando l'uscita è a segnale logico basso, il transistore T è portato in conduzione e il pin 7 è collegato a massa. Supponiamo che un segnale logico basso venga applicato all'ingresso trigger o all'ingresso del comparatore, poiché questa tensione è inferiore a 1 / 3Vcc, l'uscita del comparatore IC diventa alta, causando il ripristino del flip-flop in modo tale che l'uscita sia ora a un livello logico basso.
Allo stesso tempo, il transistor viene spento e il condensatore inizia a caricarsi tramite Vcc. Quando la tensione del condensatore aumenta oltre 2 / 3Vcc, l'uscita del comparatore 2 diventa alta, determinando l'attivazione del flip-flop SR. Pertanto, l'uscita è di nuovo al suo stato stabile dopo un certo periodo di tempo determinato dai valori di R e C.
b. Multivibratore astabile
Per collegare un timer 555 in modalità astabile, i pin 2 e 6 vengono accorciati e una resistenza è collegata tra i pin 6 e 7.
Circuito multivibratore astabile
Inizialmente, supponiamo che l'uscita del flip-flop SR sia a un livello logico basso. Questo spegne il transistor e il condensatore inizia a caricarsi a Vcc attraverso Ra e Rb in modo tale che, contemporaneamente, la tensione di ingresso al comparatore 2 supera la tensione di soglia di 2 / 3Vcc e l'uscita del comparatore diventa alta. Ciò fa sì che il flip-flop SR venga impostato in modo tale che l'uscita del timer sia a livello logico basso.
Ora, il transistor è portato alla saturazione da un segnale logico alto alla sua base. Il condensatore inizia a scaricarsi attraverso Rb, e quando questa tensione del condensatore scende al di sotto di 1/3 Vcc, l'uscita del comparatore C2 è a livello logico alto. Ciò ripristina il flip-flop e l'uscita del timer è di nuovo a livello logico alto.
c. Multi-vibratore bistabile
Circuito multivibratore bistabile
Un timer 555 in multivibratore bistabile non richiede l'uso di alcun condensatore ma viene utilizzato un interruttore SPDT tra massa e pin 2 e 4.
Quando la posizione dell'interruttore è in modo tale che il pin 2 sia a massa insieme al pin 6, l'uscita del comparatore 1 è a segnale logico basso, mentre l'uscita del comparatore 2 è a segnale logico alto. Ciò ripristina il flip-flop SR e l'uscita del flip flop è logicamente bassa. L'uscita del timer è quindi un segnale logico alto.
Quando la posizione dell'interruttore è in modo tale che il pin 4, o il pin di ripristino del flip-flop sia messo a terra, il flip-flop SR viene impostato e l'uscita è a livello logico alto. L'uscita del timer è al segnale logico basso. Pertanto, a seconda della posizione dell'interruttore, si ottengono impulsi alti e bassi.
Quindi, questi sono i circuiti multivibratori di base utilizzati per la generazione di impulsi. Ci auguriamo che tu abbia una chiara comprensione dei multivibratori.
Ecco una semplice domanda per tutti i lettori:
Oltre ai multivibratori, quali sono gli altri tipi di circuiti utilizzati per la generazione di impulsi?
