Multivibrátor

Klasický astabilný multivibrátor s bipolárnymi tranzistormi je príkladom pre štandardnú diskrétnu simuláciu elektronického obvodu v časovej oblasti. Z hľadiska simulácie sú komponenty v zapojení ideálne zhodné, pre správne 'naštartovanie' obvodu použiť počiatočné podmienky (prúd, napätie) na správne zvolených komponentoch obvodu.

Na rozdiel od klasickej SPICE simulácie je obvod v gschem zapojený s reálnymi komponentami, t.j. zapojenia vývodov sú zhodné so zapojením ich púzdier podľa katalogových listov výrobcov. Súčasťou gsim je skript, ktorý sa riadi skutočnými menani pinov (t.j. pre bázu tranzistora B, BAZA, BASE) a upraví zapojenie pinov v netliste do štandardu SPICE, t.j. napríklad u tranzistorov NPN/PNP 1-kolektor 2-báza, 3-emitor.

Zapojenie multivibrátora

Analýza obvodu

Pre periódu kmitov astabilného multivibrátora podľa obrázku platí približný vzťah

[math] T ={\ln(2) \cdot (R_1 C_2 + R_2 C_1)} \approx {0.693 \cdot (R_1 C_1 + R_2 C_2)} [/math]

a frekvenciu

[math] f = \frac{1}{T} \approx \frac{1}{0.693 \cdot (R_1 C_1 + R_2 C_2)} [/math]

Pri simulácia multivibrátora použijeme počiatočnú podmienku - napätie 1V na kondenzátore C1 k rozkmitaniu obvodu, preto pri určení parametrov analýzy (.TRAN) musíme použitie počiatočných podmienok explicitne deklarovať doplnkovým parametrom UIC (Use Initial Conditions).

Na obrázku je výsledok simulácie pre napätie na kolektore a báze tranzistora Q1.

Výsledok simulácie

Úlohy

• Odvodte vzťah pre peródu kmitov astabilného multivibrátora. Zdôvodnite pôvod ln(2) vo vzťahu pre periódu kmitov.
• Podľa katalógového listu výrobcu tranzistora BC546 je maximálne dovolené napätie na prechode báza-emitor V_EBO=6V. Nájdite pracovné podmienky multivibrátora, pri ktorých môže dôjsť k prekročeniu povolených parametrov tranzistora a navrhnite úpravu zapojenia, ktorá tomuto zabráni.
• Vlastnosti upraveného zapojenia z predchádzajúcej úlohy preverte simulátorom.