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Multivibradores de 2 transistores: astável, monoestável e biestável

Um multivibrador é um circuito que tem dois estados na saída, alto ou “1” e baixo ou “0”. Os circuitos multivibradores podem ser de três tipos: Astável, monoestável ou biestável. Neste post é mostrado o funcionamento e projeto destes circuitos.

Multivibradores astáveis

Este é um multivibrador astável clássico com 2 transistores NPN.

Como funciona? Quando o C1 está carregando, T2 entra em saturação permitindo a passagem de corrente elétrica por T2 e C2 é descarregado. Após a descarga de C2, este passa a carregar por uma corrente que passa por R4 até o terminal da base de T1, permitindo a saturação de T1. Então T1 conduz, C1 é descarregado e o ciclo continua. Nos vídeos mostrados, a parte verde é a tensão positiva, pontos amarelos são a corrente elétrica, parte cinza é a tensão de aterramento, que vale zero. Enquanto o vermelho é a tensão negativa.

Para projetar este circuito, primeiro tem que definir a frequência de oscilação do astável, neste exemplo será 20 Hz. Então, o período T será:

T=\frac{1}{f}=\frac{1}{20}=0,05s

O período deve ser dividido em dois, pois é preciso calcular o tempo de condução dos 2 transistores. T1 e T2 são os períodos dos transistores T1 e T2 respectivamente.

T=T1+T2

T1=0,69\cdot R2\cdot C2

T2=0,69\cdot R1\cdot C1

Os valores dos capacitores C1 e C2 são 10 µF, foi escolhido arbitrariamente. T1 e T2 valem 0,025 s, logo:

T1=0,69\cdot R2\cdot C2

0,025=0,69\cdot R1\cdot 10\mu

R1=3623,1\Omega

Foi usado o valor mais próximo que tenho a disposição, que é 3,9 kΩ. O transistor usado pode ser um BC, eu escolhi o BC548. Os LEDs são vermelhos, portanto vamos considerar a queda de tensão V_{LED} como 2 V. A tensão de alimentação V1 é 6 V.

Rc=\frac{(V1-V_{LED})}{Ic}

O máximo de corrente de coletor Ic que o BC548 pode aguentar é 100 mA, vamos usar 10 mA. Logo as resistências de R3 e R4 são:

Rc=400\Omega

Vamos usar o valor comercial de 470 Ω. Este é o circuito em placa de circuito impresso, para os LEDs piscarem mais devagar, aumente o valor dos capacitores ou resistores.

O sinal de saída no coletor de um dos transistores.

Astável com PNP

É possível fazer um astável com 2 transistores PNP. Usando os mesmos valores do circuito anterior, trocando o BC548 pelo BC558, dará o mesmo resultado.

Os sinais de saída no coletor dos transistores.

Multivibradores monoestáveis

Têm somente um estado estável. Neste circuito, a base de um transistor é ligada ao coletor de outro com um resistor. No estado estável, T2 está em corte enquanto T1 está em saturação e o capacitor C1 está carregado.

Quando o interruptor S1 é fechado, T2 conduz e T1 entra em corte. C1 é descarregado, enviando corrente para o coletor de T2 e o LED D1 é aceso pois o T1 em corte produz uma tensão entre o coletor e o emissor.

A duração do estado instável depende de R1 e C1, abaixo é a fórmula do período.

T=0,693\cdot C1\cdot R1

Estes são o esquemático e a placa de circuito do monoestável respectivamente.

R3 e R4 limitam a corrente de coletor e R2 protege BC548BP_2 do aquecimento e limita a corrente de base. Apertando o botão, o LED ficará aceso por um tempo antes de apagar.

Multivibradores biestáveis

Neste multivibrador biestável, um transistor fica em corte e outro saturado ou vice-versa. Quando a entrada SET vai para em nível baixo, T1 fica em corte e o LED D1 acende pois a tensão está em nível alto no coletor de T1. Enquanto T2 conduz e o LED D2 fica apagado. Se RESET ficar no estado baixo, T2 entra em corte, D2 acende e o T1 satura.


No vídeo abaixo, as saídas mudam com um pulso no nível alto (H).

Na prática, no circuito do começo do tópico, os transistores operam independente um do outro, as saídas podem ficar ambas em nível alto ou baixo. Um flip-flop não funciona assim. Este biestável foi feito para se comportar mais realisticamente como um flip-flop. Se S1 estiver fechado, as duas saídas poderão ficar nos estados iguais alto ou baixo. Com S1 aberto, vai se comportar como o circuito do vídeo acima.

 

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