Multivibratori astabile e monostabile con operazionale

2 resistenze da 10 KΩ

1 resistenza da 47 KΩ

1 resistenza da 1,8 KΩ

1 oscilloscopio

1 generatore di funzioni

1 generatore di tensione

1 operazionale TL081

1 condensatore da 10nF

1 condensatore da 100nF

2 diodi 2N4148

Alimentazione a ± 12V

Schema elettrico del multivibratore astabile:

forme d'onda dell'astabile:

Schema elettrico del multivibratore monostabile:

ΔV_i

Formule:

Dalla teoria dei circuiti RC sappiamo che l'intervallo di tempo che una tensione esponenziale impiega per passare da un valore V₁ assunto all'istante t₁ a un valore V₂ assunto all'istante t₂ è definito dalla seguente relazione: 

dove:  V_f è il valore finale a cui tende la tensione sul condensatore, V₁ è il valore della tensione ai capi del condensatore nell'istante t₁, V₂ è il valore della tensione ai capi del condensatore nell'istante t₂, t è la costante di tempo del circuito RC.

Nell'intervallo T1, in cui il condensatore si sta caricando,risulta:

V_f = V_OH = V_sat

V₁ = - bV_sat = V⁺_L

V₂ = + bV_sat = V⁺_H

t = RC

Nell'intervallo T₂, in cui il condensatore si sta scaricando, risulta: 

V_f = V_OL = -V_sat 

V₁ = ß V_sat = V⁺_H 

V₂ = - ß V_sat = V⁺_L 

t = RC

Formule per calcolare i periodi T, la frequenza e il duty-cycle:

in genere noi utilizziamo Vsat al posto di VOH, Vsat al posto di VOL, RC al posto di τ

Parte teorica:

MULTIVIBRATORI

I multivibratori sono circuiti adatti a fornire onde quadre, rettangolari e impulsive, e si distinguono in astabili, monostabili e bistabili.

-Astabile. È caratterizzato da due stati non stabili fra i quali il multivibratori oscilla senza bisogno di comandi esterni. Il periodo dell'oscillazione è determinato dalle costanti di tempo del circuito. L'astabile è un vero e proprio generatore di onde quadre o rettangolari; una sua applicazione fondamentale è la generazione del segnale di clock nei circuiti digitali.

-Monostabile. Questo multivibratori presenta una stato stabile, in cui può rimanere per un tempo indefinito, ed uno stato quasi-stabile. Mediante un segnale di comando in ingresso (segnale di trigger) è possibile far commutare il monostabile dallo stato stabile a quello quasi-stabile; da questo stato il circuito torna automaticamente nello stato stabile dopo un intervallo di tempo determinato dalla costante di tempo del circuito stesso. In definitiva il monostabile genera, in seguito ad un comando, un'unica onda rettangolare (impulso) di durata prestabilita T. il monostabile può essere impiegato come temporizzatore o come ritardatore.

-Bistabile. Questo circuito, detto anche flip-flop, presenta due stati stabili nei quali può permanere indefinitivamente. Il circuito passa da uno stato all'altro solo in seguito ad un comando esterno.

-Trigger di Schmitt. È un particolare bistabile che passa da uno stato all'altro quando la tensione di ingresso vi supera la cosiddetta tensione di soglia superiore VT+. Per tornare allo stato precedente la tensione vi deve scendere al di sotto di un livello, detto tensione di soglia inferiore VT-, più basso del precedente. Questo circuito viene utilizzato per squadrare segnali di varia forma d'onda e come rivelatore di soglia; costituisce inoltre la base di molti circuiti a scatto.

ΔV_i