multivibradores transistorizados actual

8/16/2019 Multivibradores Transistorizados Actual

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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

ELECTRONICA AD 1

MULTIVIBRADORES TRANSISTORIZADOS.

1. GENERALIDADES.

Los circuitos multivibradores trabajan con transistores en conmutación, disponiendo de dos posibles

estados en la salida (VS1, VS2). Con ellos se puede realizar circuitos para diversas aplicaciones:

Generadores de onda, temporizadores, comparadores, etc. En su forma más simple son dos sencillos

transistores realimentados entre sí, usando redes de resistencias y capacitores.

Se puede encontrar tres configuraciones distintas de circuitos multivibradores:

EL BIESTABLE

EL AESTABLE

EL MONOESTABLE

2.

EL BIESTABLE: CIRCUITO Y FUNCIONAMIENTO.

El circuito biestable es un elemento básico de memoria, el cual dispone de dos posibles estados

estables, pudiendo permanecer en cualquiera de ellos indefinidamente. El cambio de un estado a

otro se realiza mediante una excitación exterior. Al multivibrador biestable se le conoce también

con los nombres de circuito binario, disparador y FLIP – FLOP.

El circuito utilizando BJT es el siguiente:

Uno de los transistores debe empezar cerrado. Para conseguir esto se debe dar al transistor que

deseamos que empiece cerrado, mayor corriente a la base que al otro transistor. Para tener más

corriente de base se debe dar mayor garantía a este transistor en el momento del cálculo.


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ELECTRONICA AD 2

Como se puede ver en el circuito, este posee dos salidas que pueden ser utilizadas de diferentes

maneras ya que con estas podemos comandar a más transistores y así obtener diferentes circuitos

de aplicación.

Para el análisis de todo circuito, siempre es conveniente ir haciendo gráficos pequeños de la parte

de la cual vamos observando su funcionamiento, hasta completar poco a poco el circuito, así secomprenderá más fácilmente el funcionamiento del mismo.

FUNCIONAMIENTO DEL BIESTABLE.

Uno de los transistores debe empezar cerrado (mayor garantía), en este caso y para la explicación

nos imponemos uno cualquiera.

Con Q2 cerrado el circuito queda de la siguiente manera:


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ELECTRONICA AD 3

Al estar cerrado Q2, la base de Q1 está conectada a tierra a través de Q2, ya que este se comporta

como un interruptor cerrado, por lo tanto existe 0 V a la base. No hay circulación de corriente por

lo que este transistor está abierto (Q1).

Para que el transistor Q2 se abra hay que quitarle la corriente de base, esto lo hacemos a través del

pulsante b1.

Al abrirse Q2 circula una corriente Ib2 a través de Rc1 y Rb2 que hace que el transistor Q1 se cierre,

haciendo que a la base de Q2 llegue 0 V, por lo que este transistor no puede funcionar. Si se vuelve

a pulsar b1 no sucede nada ya que Q2 está abierto y es esta la razón por la que se llama circuito de

memoria.

Hace falta pulsar una sola vez para que cambie de estado de funcionamiento el circuito (biestable).

Para que el transistor Q2 se abra hay que pulsar b2 que le quita la corriente de base Ib2, permitiendo

al mismo tiempo que vuelva a circular una corriente Ib1 a través de Rc2 y Rb1, que hace que se

cierre Q2, regresando nuevamente al estado inicial.


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ELECTRONICA AD 4

CÁLCULO DEL BIESTABLE.

Para realizar el cálculo de este tipo de circuitos se debe proceder de la misma manera que en el

análisis de funcionamiento; es decir, calculando el circuito por partes y en los instantes que funciona

cada uno de los transistores.

Si deseamos que Q1 empiece cerrado, se da mayor garantía que a Q2, cuando se calcula la corriente

de base y el resto del cálculo es la simple ley de Ohm que la hemos utilizando.

Ejemplo:

Diseñar y calcular un circuito biestable de manera que se encienda un foco cuando funcione cada

transistor.

DATOS:

= 100

= 12,2

1 = 8

2 = 3

Si los focos son de 12 V la tensión de alimentación debe ser de 12 V.

Cuando Q1 funciona Q2 no funciona por lo tanto no tiene nada que ver en el cálculo de Q1.

Calculamos Ic1

1 = = ⁄ = 2 12 ⁄ = 0.166 = 166


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ELECTRONICA AD 5

Calculamos 1

1 =1

× 1 =

166

100× 8 = 13,28

Calculamos la resistencia de base, si Rb1 está en serie con el foco, el cual tiene cierto valor de

resistencia, podemos calcular la resistencia total serie y luego restar.

= 1 +

=( − 1)

1=

(12 − 0.6 )

13,28 = 0,858

=

=

12

0,166 = 72,29 Ω

1 = − = 858 − 72,29 = 785,51 Ω

El valor de resistencia más cercano es de 820. Si colocamos este valor disminuiremos un poco la

garantía pero no en su totalidad, por lo que puede quedar esta valoración. Si queremos ser más

exactos tenemos que hacer series y paralelos de resistencia para lograr el valor calculado.

Una vez calculada la primera parte procedemos a calcular el circuito del transistor Q2 de la misma

manera que Q1.

El foco no hace falta calcular ya que tiene las mismas características. Directamente calculamos

2.

2 =2

× 2 =

166

100× 3 = 4,98

Calculamos directamente Rb2

2 =( − 2)

2− =

(12 − 0.6 )

4,98 = 2216,8 = 2,216 Ω


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ELECTRONICA AD 6

El valor de resistencia más cercano es de 2,2 Ω.

Si en el circuito existen más transistores, simplemente hay que tomar en cuenta los que funcionan

y cuáles no, observar hacia donde circula la corriente y aplicar la ley Ohm.

3. EL MULTIVIBRADOR AESTABLE.

ESQUEMA Y FUNCIONAMIENTO DEL AESTABLE.

El multivibrador aestable es un circuito oscilador, o generador de onda cuadrada, que puede ser de

frecuencia fija o variable. A continuación se muestra una onda cuadrada cuyos valores

característicos son el “tiempo en alto” (t1), “tiempo en bajo” (t2), que al sumarlos nos da el periodo

T de la onda; los tiempos t1 y t2 no necesariamente son iguales. La onda tiene una amplitud de

voltaje Vcc (voltaje de alimentación).

El esquema de este circuito se representa:

Este circuito es un aestable de frecuencia fija. Partiendo de este se puede obtener algunos tipos.

Considerando que este es un circuito oscilador, no interesa cuál de los transistores se cierra primero,

pero si deseamos que uno de ellos lo esté, lo único que debemos hacer es calcularlo con una mayor

garantía que el otro. Por ello el cálculo de este tipo de multivibrador es muy sencillo.


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ELECTRONICA AD 7

La forma de onda cuadrada se obtiene en los colectores de los transistores (Q1 y Q2), esto es un

caso que vayamos a alimentar otro circuito con esta señal. Si queremos comandar cargas pequeñas

solamente sustituimos las resistencias de colector de los transistores (Rc1 y Rc2) por las cargas, o

podrían ser también las bobinas de un relé que a su vez comande otro tipo de cargas.

En el instante en el que C2 se carga en el otro sentido C1 se vuelve a cargar con la polaridad a travésde Rc1 y está listo a funcionar en el instante en que se cierre Q1.

Lo mismo sucede cuando C1 se carga en el otro sentido, de manera que C2 está listo a trabajar

cuando se cierre Q2.

El tiempo que demoren los transistores abiertos o cerrados dependerá del que se tarden los

condensadores C1 y C2 en cargarse de - Vcc a 0.6v. Este tiempo se puede determinar de la siguiente

manera:

= ∙ ∙ 0,7 t = tiempo de carga de un condensador (t1 o t2)R = resistencia que está en seria al condensador

C = Capacidad del condensador

UNIDADES:

t = segundos

R = ohmios

C = faradios

De aquí se pueden deducir las subunidades.


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ELECTRONICA AD 8

El tiempo que demore Q1 cerrado y Q2 abierto depende del condensador C1. Así:

= ∙ ∙ ,

El tiempo que demore Q2 cerrado y Q1 abierto depende del condensador C2.

= ∙ ∙ ,

La suma de estos dos tiempos (t1 y t2) nos da el período.

= 1 + 2

= 1 ⁄

T = período

F= frecuencia

De estas fórmulas se puede despejar y calcular el valor de los condensadores. El resto de elementosdel circuito se calculan como en el caso del biestable.

CÁLCULO DEL AESTABLE.

El siguiente ejemplo ayuda a una mejor comprensión.

EJEMPLO:

Diseñar y calcular un circuito de manera que se encienda un foco por 2 segundos y cuando este se

apague, se encienda otro por 1 segundo. Los bombillos son de 24 V, 2W.

DATOS:

= 200

1 = 2 = 8

= 24 / 2

1 = 2

2 = 1


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ELECTRONICA AD 9

CIRCUITO:

Dado que las cargas y las características de los transistores son iguales, las corrientes tanto de

colector como de base de ambos transistores serán idénticas y en consecuencia las resistencias de

base Rb1 y Rb2.

Calculamos las resistencias de base.

1 = 2 = 1 =1

1=

2

24 = 0,0833 = 83,3

1 =1

× =

83,3

200× 8 = 3,33

1 = −

1

=24 − 0,6

3,33

= 7,02 Ω

El valor comercial más cercano es de 6,8 Ω

1 = 2 = 6,8 Ω , 1 2 ⁄

Ahora debemos calcular el valor de los condensadores.

1 =1

0,7 ∙ 2=

2

6,8 ∙ 0,7= 0,42

1 = 420

2 =2

0,7 1=

1

6,8 ∙ 0,7= 0,21

2 = 210


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ELECTRONICA AD 10

Los valores comerciales más cercanos son:

1 = 390 ,25

2 = 220 ,25

¿Cuánto es la frecuencia de este oscilador diseñado?

¿Qué sucedería si los tiempos t1 y t2 fuesen iguales?

¿Qué sucede si colocamos condensadores en paralelo?

El colocar valores diferentes a los cálculos afectará el funcionamiento; pero si los valores son

bastante aproximados este error será mínimo.

Si deseamos mayor precisión, debemos tratar de obtener los valores calculados mediante series y

paralelos de resistencias y condensadores.

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