Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4 Hoofdstuk 2 Paragraaf 2.15 Blz 172-177

De term Multivibratoren kom je nog wel eens tegen in de Elektrotechniek. Je vindt deze in als een schakeling die geïntegreerd is. Je komt Multivibratoren niet alleen tegen in de Digitale techniek maar ook in de Analoge techniek. Ben je geïnteresseerd in de werking hiervan? Lees dan verder in dit artikel waar dit uitgebreid met de hulp van afbeeldingen wordt uitgelegd.

Multivibratoren in de Elektrotechniek

Een multivibrator is een schakeling waarvan de uitgangsspanning impulsvormig verandert. In dit artikel worden de multivibratoren met discrete componenten behandeld. Dezelfde schakelingen vinden wij terug in geïntegreerde vorm: enerzijds in de digitale techniek, waarin multivibratoren met poorten gerealiseerd worden.

Anderzijds in de analoge techniek, waarin wij multivibratoren met operationele versterkers aantreffen. Hoewel de uitvoering onder geïntegreerde vorm veel belangrijker zijn geworden, zal de bespreking van de multivibratoren met discrete componenten een beter inzicht verschaffen in de werking en het gebruik van deze zeer belangrijke schakelingen.

De behandeling van dezelfde functies met geïntegreerde schakelingen wordt hierdoor sterk vereenvoudigd. Tevens vormen zij illustratieve voorbeelden van het gebruik van transistors als schakelelementen.

Multivibratoren kunnen onderverdeeld worden in de volgende typen:

  • Bistabiele MultiVibrator, afgekort BMW (flipflop);
  • Monostabiele MultiVibrator, afgekort MMV;
  • Astabiele Multivibrator, afgekort AMW.

Bistabiele Multivebratoren (BMW)

Een bistabiele Multivibrator (BMV) is een multivibrator die meer stabiele toestanden bezit. Bevindt de schakeling zich in één bepaalde toestand, dan is een uitwendige sturing noodzakelijk om de multivibrator in de andere schakeltoestand te brengen. Deze schakeling staat ook bekend onder de benaming flipflop.

Het principeschema van Bistabiele Multivibratoren beter bekend als flipflop

In bovenstaande afbeelding wordt het principeschema van een BMV voorgesteld. De schakeling is opgebouwd uit 2 transistortrappen. Koppeling van de uitgang van de eerste trap naar de tweede gebeurt door middel van de basisweerstand R1 de uitgang van de tweede trap wordt gekoppeld aan de ingang van de eerste door middel van de basisweerstand R2.

De bistabiele multivibrator is een flipflop, het fundamentele geheugenelement. Door middel van twee stuursignalen kan men de stand van de flipflop beïnvloeden. In de ene stand zal de linker transistor sperren en de rechter geleiden, in de andere stand zal de linker transistor geleiden en de rechter sperren.

Deze situatie blijven bestaan, ook als de besturingssignalen wegvallen. De BMV komt vooral voor onder geïntegreerde vorm als een afgeleide digitale bouwsteen. Hij wordt in de digitale technieken vooral gebruikt als geheugenelement (onthouden van de binaire cijfers 0 en 1), als teller en als deler.

Monostabiele multivibratoren (MMV)

Een monostabiele MultiVibrator (MMV) bezit één stabiele toestand. Hij kan tijdelijk in een andere toestand worden gebracht door een uitwendige triggerimpuls. In de labiele toestand wekt de MMV een impuls op met constante breedte en hoogte.

Deze schakeling staat ook bekend onder de benamingen:

  • One-shot;
  • Monoflop.

In onderstaande afbeelding staat de principiële schakeling van de MMV.

Principeschema van een MMV

Door één van de koppelnetwerken van de BMV te vervangen door een tijdsafhankelijk netwerk ontstaat het basisschema van een monostabiele multivibrator. Dit wordt voorgesteld in de schakeling van bovenstaande afbeelding. De monostabiele multivibrator wekt één puls op met een bepaalde breedte als aan de ingang van de schakeling een triggerpuls wordt aangelegd.

De breedte van deze ene puls is weer onder andere afhankelijk van de waarde van de koppelcondensator. De principiële werking van een monostabiele multivibrator volgt uit onderstaande afbeelding.

Een MMV verkeert voor een onbeperkte lange tijd in zijn stabiele toestand. Om hierin verandering te brengen moet een uitwendige triggerimpuls worden aangebracht.

Werking van monostabiele multivibratoren

Hierdoor gaat de MMV over naar zijn labiele toestand. Dit houdt in dat na een zekere tijd – onder andere afhankelijk van de tijdsconstante van het koppelnetwerk – de multivibrator uit zichzelf terugkeert naar zijn oorspronkelijke (stabiele) toestand. De belangrijkste toepassing van de MMV is zijn gebruik als tijdschakelaar.

De Astabiele MultiVibrator (AMV)

Een astabiele MultiVibrator (AMV) bezit geen stabiele toestanden. De schakeling slaat voortdurend uit zichzelf om van de ene naar de andere labiele toestand. Een trigger-netwerk is bijgevolgd overbodig. Andere benamingen zijn nog:

  • Zelfoscillerende multivibrator;
  • Free running multivibrator;
  • Abraham en Bleek multivibrator.

Principiële opbouw van de AMV

Door nu ook het tweede koppelnetwerk te vervangen door een tijdsafhankelijke schakeling ontstaat het basisschema van een astabiele multivibrator. Dit wordt weergegeven in de schakeling van onderstaande afbeelding. De trap wordt al of niet symmetrisch uitgevoerd.

Astabiele Multivibratoren

Bij toepassingen van de voedingsspanning gaat één van de transistors iets meer of iets sneller stroom trekken dan de andere transsistor. Dit leidt – zoals besproken bij de BMV – tot één transistor die volledig geleidt en de andere die volledig spert. We onderscheiden twee mogelijk labiele toestanden.

De duur van deze toestand wordt bepaald door het RC-netwerk. Daardoor zal er afwisselend een spanning op beide uitgangen q en q’ komen. Het gevolg is dat deze schakeling dus bruikbaar is als oscillator en wel als generator van rechthoekvormige spanningen.

Samenvatting Multivibratoren

  • Iedere schakeling, opgebouwd uit twee transistors en waarbij de basissen en collectoren kruiselings met elkaar verbonden zijn, wordt algemeen aangeduid met de naam multivibrator;
  • Als beide koppelingen gebeuren door middel van condensatoren, dan is de multivibrator astabiel;
  • IS een van de koppelende elementen een condensator en het andere een weerstand, dan heet de multivibrator monostabiel;
  • Als een van de beide koppelingen door middel van weerstanden wordt verzorgd, dan noemt men de schakeling een bistabiele multivibrator.

In onderstaande afbeelding is dit nog eens grafisch voorgesteld.

De drie verschillende typen multivibrator

De werking van de multivibratoren beknopt beschreven

De duur van de opgewekte puls wordt bepaald door het volgende: Tp=0.69 keer RC. Door beide koppelnetwerken uit de bistabiele multivibrator te vervangen door tijdsafhankelijke schakelingen, wordt een bistabiele multivibrator herleid tot een astabiele multivibrator

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4 Hoofdstuk 2 Paragraaf 2.15 Blz 172-177

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.