multivibrador astable con compuertas

MULTIVIBRADOR ASTABLE CON COMPUERTAS LÓGICAS
El multivibrador monoestable produce un pulso digital único de
una duración fija. Si el resistor R de carga se conecta a la salida de la
compuerta 2, en vez de a VDD, el circuito se convierte en un
multivibrador astable, capaz de producir y mantener oscilaciones de
onda cuadrada. El periodo de la onda cuadrada está determinado
únicamente por laconstante de tiempo RC. Note que el circuito no tiene
señal de entrada; la terminal de entrada en la compuerta 1 está
conectada a tierra.

R
C
1

V1

- + V2
VC

2

VOUT

FIGURA Nº 1
Multivibrador astable. El resistor
de carga R esta conectado a la salida
de la compuerta 2, en vez de a VDD

La operación del multivibrador se puede analizar suponiendo que
empieza en un estado con la salida de la compuerta 2alta (VOUT = VDD),
la salida de la compuerta 1 baja (V1 = 0) y el voltaje del capacitor
precargado al valor negativo VC = VIC – VDD, donde VIC, que es mayor
que VDD es el nivel lógico de transmisión de la compuerta 2. Bajo estas
condiciones, el estado del capacitor aparece como en la figura nº 2 (a).
Con V1 bajo, la entrada V2 a la compuerta 2, dada por V1 + VC = 0 + VIC
- VDD, inicialmente seránegativa y verdaderamente forzará la salida de
la compuerta 2 a alto. El capacitor se cargará hacia VDD haciendo que VC
se incremente. Cuando V2 llegue a VIC, la salida de la compuerta 2 se
forzará a bajo, haciendo a su vez que la salida V1 de la compuerta 1 se
fuerce a alto. Justo antes de la operación de conmutación, el capacitor
habrá quedado cargado al valor VC = VIC. Después de la operaciónde
conmutación, el circuito aparecerá como en la figura nº 2 (b) con el
capacitor precargado al valor VC = VIC.

VDD
Corriente
de carga
V1

C

VDD

R
V2

- +
VC = VIC - VDD
(VC es negativo)
(a)

Corriente
de carga

R

C
- +
V2
VC = VIC
(VC es positivo)
(b)

FIGURA Nº 2
Configuración del multivibrador astable cuando
(a) VOUT acaba de pasar a alta y V1 a baja;
(b) VOUT acaba de pasar a bajo y v1 aalto

Con V1 ahora igual a VDD y con VOUT igual a cero, VC empezará a
cargarse en la dirección opuesta hacia –VDD, haciendo por tanto que V2
caiga. Cuando V2 caiga por debajo del nivel de transición lógico VIC, la
salida de la compuerta 2 será conmutada a alto, forzando a V1 a bajo.
Con V2 = VDD + VC, el valor V2 = VIC se alcanzará en el segundo caso
cuando VC = VIC - VDD. Después de la operaciónde conmutación, el
circuito de nuevo aparecerá como el la figura nº 2 (a), con VC cargado a
VIC – VDD, que es la condición del circuito supuesta originalmente. El
ciclo por tanto se repetirá, continuando de manera indefinida. El circuito
producirá una salida en onda cuadrada en VOUT y su complemento lógico
en V1. En la figura nº 3 se muestran las gráficas de los cuatro voltajes
principales delcircuito.

VOUT

V1

VDD

VDD

T/2

T
(a)

t

T/2

T

t

(b)

VC

Hacia VDD

VIC

FIGURA Nº 3
Formas de onda
VIC - VDD
asociadas con el
multivibrador astable
de la figura nº 2 :
(a) salida de la
compuerta 2; (b)
V2
salida de la compuerta
1; (c) voltaje del
VIC + VDD
capacitor; (d) entrada
neta a la compuerta 2.

T
t

T/2
Hacia - VDD

(c)

Hacia - VDD

VIC
Hacia VDD

VIC - VDD

T/2

T

Nivel deconmutación
de la compuerta 2

t

(d)

Se puede calcular el periodo de la onda cuadrada producida por el
circuito determinando el tiempo requerido para que V2 se cargue desde
VIC – VDD hasta VIC en el circuito de la figura nº 2 (a). En el intervalo de
tiempo cuando esta configuración de circuito es válida, V2 será igual a
VC y quedará descrita mediante la ecuación
V2 = (VIC – VDD)e-t/RC + VDD(1 –e-t/RC)
≡ VICe-t/RC + VDD(1 – 2e-t/RC)

ec. Nº 1

Donde t = 0 se define como el punto exacto donde la salida de
compuerta 2 conmuta a alto. Como verificación, notamos que la
ecuación nº 1 da los valores V2 = VIC - VDD en t = 0 y V2 = VDD para

t =∞. (El voltaje del capacitor VC nunca llega a VDD, sino simplemente se
carga hacia VDD, en tanto el circuito cambia de estado y empieza a
cargar el...