Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

Transkriptio

1 Multivibraattorit Elektroniikan piiri jota käytetään erilaisissa kahden tason systeemeissä kuten oskillaattorit, ajastimet tai kiikkut. Multivibraattorissa on vahvistava elementtti ja ristiinkytketyt rvastukset tai kondensaattorit. Multivibraattoreita käytetään sovelluksissa, joissa tarvitaan kanttiaaltoa tai jaksollisia aikoja. Esimerkiksi ennen niitä käytettiin ketjussa taajudeen jakajana. Bistabiili multivibraattori: Molemmat ulostulon tilat ovat stabiileja Ulostulo pysyy tilassa kunnes sisäänmenosignaali pakottaa ulostulon tilan muuttumaan Käyttö: Kiikut, latchit (veräjä, lukko, salpa) Kuva 1: BJT Bistabiili multivibraattori Positiivinen takaisinkytkentä aiheuttaa hystereesin. Siirtofunktio riippuu lähdön tilasta. Piirissä on muistia. Hystereesiä käytetään komparaattoreissa vähentämään herkkyyttä häiriöille. Bistabiilin lähtötasot voidaan rajoittaa vastuksen ja kahden zener diodin avulla helposti helposti.

2 Monostabiili multivibraattori: Toinen ulostulon tilan on stabiili ja toinen metastabiili Ulostulo pysyy m etastabiilissa tilassa tietyn ajanjakson ja palaa sitten stabiiliin tilaansa Voidaan jakaa uudelleen liipaistaviin (retriggerable) ja ei-uudelleenliipaistaviin (nonretriggerable) Ei-uudelleen liipaistavat eivät reagoi liipaisusignaaliin, jos se tuleemultivibraattorin jo ollessa metastabiiissa tilassaan Uudelleen liipaistavat huomioivat liipaisusignaalin myös jo ollessaanmetastabiilissa tilassa Käyttö: Pulssigeneraattori Kuva 2: BJT Monostabiili multivibraattori Astabiili multivibraattori: Molemmat ulostulojen tilat ovat metastabiileja Ulostulo pysyy molemmissa tiloissa määrätyn ajan ennen kuin vaihtaa taas toiseen Käyttö: Oskillaattori

3 Kuva 3: BJT Astabiili multivibraattori

4 Lisätietoa: Astabiili multivibraattori: Astabiili multivibraattori on piiri, jolla voidaan luoda jatkuvaa, vakiotaajuista ulostulosignaalia. Piirin toiminta perustuu kahteen vahvistavaan asteeseen (transistori, operaatiovahvistin...) jotka ovat johtavassa tilassa vuoron perään. Tämä vuorottelu saadaan aikaiseksi sopivalla vastuksien ja kondensaattorien verkolla, jossa kondensaattorin latautuminen ja purkautuminen ohjaa vahvistinasteen johtavuutta. Tällaisella multivibraattorilla on monia oikean maailman käyttötarkoituksia: piirillä voidaan luoda yksinkertaisella tavalla tasaista signaalia sitä vaativiin sovelluksiin, esimerkiksi vanhoissa sähköuruissa käytettiin multivibraattoreita nuottien taajuuksien määrittämiseen. Esimerkkikuvassa on astabiili multivibraattori, jossa on transistorit vahvistinasteina. Kytkentä toimii seuraavan periaatteen mukaan: transistori Q1 on sulkutilassa, jolloin kondensaattorin C1 vasemmalle puolelle tulee käyttöjännite vastuksen R1 läpi kondensaattori siis latautuu täyteen (kuvassa vasemmalle puolelle tulee positiivinen jännite). R3:n läpi kulkee virtaa joka lataa kondensaattoria C2. Kun C2:n vasemmalla puolella jännite nousee yli transistorin Q1 kynnysjännitteen, transistori alkaa johtaa ja C1:n oikea puoli kytkeytyy maahan jolloin sen vasemmalle puolelle muodostuu negatiivinen jännite. Tämä johtuu siitä, että kondensaattorin jännite ei voi muuttua salamannopeasti kun täyteen ladatun kondensaattorin positiivinen puoli kytkeytyy äkisti maihin, täytyy levyjen välisen jännite-eron säilyä jolloin vasemmalle puolelle muodostuu negatiivinen jännite. Tässä vaiheessa transistorin Q2 kannalla on negatiivinen jännite jolloin se ei johda virtaa. Kondensaattori C2 latautuu käyttöjännitteeseen vastuksen R4 läpi, ja hiljalleen R3:n läpi kulkeva virta nostaa kondensaattorin C1 oikean puoleisen levyn jännitettä. Kun C1:n oikealla puolella jännite ylittää transistorin Q2 kynnysjännitteen, transistori alkaa johtaa jolloin kondensaattorin C2 vasemmalle puolelle muodostuu negatiivinen jännite aivan kuten aiemminkin, ja kierto alkaa alusta.

5 Monostabiili multivibraattori: Monostabiileilla Multivibraattoreilla on vain yksi stabiili tila, mikä tekee siitä ns. one- shot pulssi generaattorin. Toinen ulostulon tilan on stabiili ja toinen epästabiili Multivibraattori vaihtaa tilaansa kun se laukaistaan ulkoisella trigger pulssilla, joka voi olla negatiivinen tai positiivinen riippuen kytkennästä. Ulkoisen pulssin jälkeen multivibraattori muuttaa tilaansa ja pysyy siellä tietyn ajan, jonka määräävät kondensaattori ja vastus kytkennässä. Kun tämä tietty aikaperiodi loppuu, multivibraattori automaattisesti palaa takaisin sen alkuperäiseen stabiiliin tilaansa ja jää odottamaan seuraavaa trigger pulssia. Yksi multivibraattorin heikkouksista on kuitenkin se että kondensaattorin tulee latautua sen lähtötilaansa ennen kuin se voi vastaa ottaa uuden trigger signaalin. Piiriä käytetään yleensä pulssigeneraattorina, tietokone logiikka systeemeissä ja navigaatio laitteissa. Lähteet: