1. Circuito Astable
El oscilador conmutado conocido como multivibrador astable puede construirse añadiendo
una red de realimentación RC a un Schmitt trigger, como se muestra en la Figura 12.16(a).
Supondremos que el comparador tiene niveles de salida simétricos de +A y -A voltios. El
comparador y las resistencias de realimentación marcadas como Rf, forman un Schmitt
trigger inversor cuyo umbral es de -A/2 y +A/2. A continuación, describiremos el
funcionamiento de este circuito suponiendo que la tensión del condensador es cero cuando
se le aplica la alimentación al circuito en t = 0. La salida del Schmitt trigger puede
inicialmente tomar el valor +A o el valor -A. Esto dependerá del circuito concreto; algunos
circuitos pueden decidirse por un estado u otro por causa de los desequilibrios en la
circuitería interna del comparador. Otros circuitos pueden tener un estado inicial
impredecible. En cualquier caso, la realimentación positiva garantiza que la salida sea
llevada a un estado o al otro. Para el propósito de esta exposición, vamos a suponer que la
salida conmuta a +A cuando se aplica la alimentación en t = 0. Las formas de onda de la
tensión resultante se muestran en la Figura 12.16 (b).Inicialmente, el condensador C se
carga a través de la resistencia R hacia el valor +A.
2. Sin embargo, cuando la tensión del condensador, vc (t), alcanza el valor A/2, la tensión de
salida conmuta a .A. Entonces, la tensión del condensador comienza a decrecer hacia el
valor .A, pero de nuevo cambia de dirección al llegar a .A/2. Por tanto, la tensión en el
condensador oscila entre los extremos !A/2 y .A/2. La tensión en el condensador, vc (t), se
compone de trozos del transitorio de carga exponencial, y es similar a una onda triangular.
La forma de onda de salida vo (t) es una onda cuadrada simétrica. La frecuencia de un
oscilador conmutado puede determinarse aplicando la teórica básica de circuitos para hallar
respuesta transitoria del circuito de temporización
Para determinar las ecuaciones procedamos hacer un pequeño ejemplo de un circuito
Multivibrador Astable:
Diseñar un oscilador de onda cuadrada de 1 kHz usando un amplificador operacional 741
como comparador. Utilizar resistencias y condensadores estándar
Con una tolerancia del 5%. Las tensiones de alimentación son de +-15 V. Utilice
SPICE para verificar el diseño del circuito.
Solución: Para minimizar el tamaño físico y el coste, debemos minimizar el Valor del
condensador. Un condensador pequeño exige una resistencia R grande. Sin embargo, si R es
demasiado grande, la corriente de carga será baja, y puede verse significativamente
afectada por la corriente de polarización del comparador. Puesto que la corriente de
polarización es impredecible en un dispositivo concreto, normalmente no es deseable que el
funcionamiento del circuito dependa grandemente de dicha corriente. La corriente de
polarización máxima de un 741 es de 500 nA según la especificación. Por tanto, realizamos
el diseño para obtener una magnitud mínima de la corriente de carga de 100 x 500 nA = 50
µA.
La tensión en R varía en cada ciclo, alcanzando un mínimo de A/2 justo antes de la
conmutación. Con tensiones de alimentación de +- 15 V, el nivel de salida del 741 es
aproximadamente A = 14 V. Por tanto, deseamos que 50 µA ≈ (A/2)/R = 7/R
Resolviendo esta ecuación, obtenemos R ≈ 140 kΩ Por tanto, seleccionamos un valor
estándar con una tolerancia del 5% de
R = 150 kΩ
3. Utilizando esta ecuación
f = 1/2RC ln (3)
De aquí despejamos el condensador obtenemos:
C = 1/2Rf ln (3)
Sustituyendo R= 150 kΩ y f= 1000, tenemos que C= 3034 pF. Por tanto, seleccionamos el
valor estándar C= 3000 pF
Como suele ser normal en diseño, la selección de valores es arbitraria. Muchas otras
combinaciones de R y C funcionarían igual de bien. Al seleccionar un valor para Rf,
debemos evitar valores muy pequeños que den lugar a una corriente excesiva, y valores
muy altos que hagan que la corriente de polarización afecte al circuito. Cualquier valor
comprendido entre 10 kΩ y 100 kΩ es aceptable. Por tanto, seleccionamos Rf= 100 kΩ
El diagrama de circuito para el diseño final se muestra en la Figura:
