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Astabile
Astabile

 

Il multivibratore astabile

Se colleghiamo due amplificatori a larga banda (cioè non selettivi in frequenza) accoppiati a spira chiusa con reti R-C, in modo che l'uscita dell'uno vada all'entrata dell'altro, otteniamo una spira di reazione positiva in quella porzione di banda di frequenza in cui sia >1 il prodotto dei fattori di amplificazione A1 A2.
Per innescare la reazione è sufficiente che il segnale di rumore, sempre presente in ogni amplificatore, generi un transiente che, amplificato in modo rigenerativo, porta i transistor del circuito a lavorare in zona non lineare, cioè in saturazione o in interdizione.
Prendiamo in esame il caso in cui i due amplificatori siano costituiti da un semplice stadio ad accoppiamento R-C, circuito comunemente noto con il nome di multivibratore astabile a transistor. Partiamo da una possibile condizione in cui entrambi i transistor conducono, basta immaginare per un momento inesistenti i condensatori Cx e Cy e ci troviamo di fronte a 2 normali amplificatori. In queste condizioni una qualsiasi fluttuazione positiva o negativa della tensione su una delle due basi (B1 o B2) di TR1 o TR2 viene amplificata in modo rigenerativo, fino a condurre un transistor in saturazione e l'altro in interdizione.
Partiamo da un istante in cui il segnale di rumore provochi un segnale positivo su B1. Esso viene amplificato da TR1 e compare sulla base B2 con il segno cambiato. Questo segnale su B2 viene a sua volta amplificato da TR2 e riportato su B1 con ulteriore cambiamento di segno, cioè con lo stesso segno del segnale iniziale considerato su B1. Si ottiene così un'azione rigenerativa, che nel caso considerato, si arresta solo quando TR1 raggiunge la saturazione e TR2 l'interdizione. Questa condizione di sbilanciamento corrisponde ad uno stato di equilibrio del sistema. Essa si mantiene per un tempo limitato, determinato dalla costante di tempo RxCx, di accoppiamento collettore-base.
Ecco una semplice realizzazione effettuata con l'ausilio di una basetta millefori. I valori e le sigle dei componenti sono puramente indicativi e si riferiscono a questa specifica soluzione, ma alterandoli con criterio è possibile ottenere risultati differenti.

TR1, TR2 = BC337, o equivalente NPN
D1, D2 = LED rosso da 5 mm
R1, R2 = 270 ohm, 1/4 W
Rx, Ry = 22 Kohm, 1/8 W
Cx, Cy = 47 uF, 16 VL, elettrolitico
Minuterie varie
Le forme d’onda che si generano sui terminali di collettore e di base sono riportate in figura. I fronti d’onda negativi sul collettore e sulle basi hanno un’ampiezza praticamente pari a Vcc se trascuriamo le tensioni Vce e Vbe in saturazione. Cioè possiamo scrivere:

ΔVc = ΔVb = Vcc
La durata degli intervalli di tempo ΔT1 e ΔT2 può essere calcolata facilmente partendo dalle seguenti considerazioni: quando una base subisce il transiente con fronte d’onda negativo si porta praticamente a tensione –Vcc, quindi si ricarica con costante di tempo τ = RC verso la tensione +Vcc secondo la legge esponenziale

Vb(t) = Ae-t/τ + B = Vcc-2Vcce-t/τ
L’istante in cui l’esponenziale si interrompe si ha quando attraversa lo zero, perché assumiamo con buona approssimazione che a questo valore della tensione di base il transistor si porta in conduzione. Perciò la durata dell’intervallo ΔT in uno dei due stati di equilibrio instabile è data da

ΔT = t ln2 = 0.69t 
si vede cioè che le durate sono proporzionali al valore delle costanti di tempo e si può scrivere

ΔT1 = 0.69t1 e ΔT2 = 0.69t2


















Astabile a Transistor
Colori Resistenze
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