Multivibrador astable

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El multivibrador astable es un circuito electrónico que produce una señal periódica de forma cuadrada o rectangular sin la necesidad de una señal de entrada. Es un circuito muy utilizado en la electrónica, especialmente en la generación de pulsos y en la sincronización de sistemas.

Este tipo de multivibrador tiene dos estados estables de operación, los cuales se alternan automáticamente. En uno de los estados, la salida del circuito es alta, mientras que en el otro estado, la salida es baja. La duración de cada estado depende de la constante de tiempo del circuito, la cual se puede ajustar mediante los valores de los componentes electrónicos utilizados.

En este artículo, presentaremos los conceptos básicos del multivibrador astable, sus características y aplicaciones. También discutiremos los diferentes tipos de circuitos astables y cómo se pueden implementar en la práctica.

Funcionamiento

El multivibrador astable es un circuito electrónico que genera una señal de onda cuadrada continua sin necesidad de una entrada de señal externa. Su funcionamiento se basa en la carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia en un circuito oscilante.

Componentes del circuito

  • Resistencias: se utilizan dos resistencias, una en serie con el capacitor y otra en paralelo con el mismo.
  • Capacitor: es el componente clave del circuito, ya que es el encargado de almacenar energía eléctrica y liberarla en forma de corriente eléctrica.
  • Transistores: se utilizan dos transistores, uno NPN y otro PNP, para controlar el flujo de corriente en el circuito.

Funcionamiento

En el multivibrador astable, el capacitor se carga y descarga continuamente a través de las resistencias y los transistores. El proceso de carga y descarga es controlado por la interacción de los dos transistores.

El proceso comienza con el transistor NPN en estado de conducción y el PNP en estado de corte. El capacitor se carga a través de la resistencia conectada al colector del NPN y se descarga a través de la resistencia conectada al emisor del PNP.

Una vez que el capacitor se ha cargado lo suficiente, el NPN entra en estado de corte y el PNP en estado de conducción. En este estado, el capacitor se descarga a través de la resistencia conectada al colector del PNP y se carga a través de la resistencia conectada al emisor del NPN.

Este proceso de carga y descarga continua indefinidamente, generando una señal de onda cuadrada continua. La frecuencia de la señal depende de los valores de las resistencias y del capacitor utilizados en el circuito.

Aplicaciones

El multivibrador astable se utiliza en diversas aplicaciones, como en la generación de señales de reloj en circuitos digitales, la generación de tonos en sistemas de comunicación y la generación de pulsos en circuitos de control.

Su funcionamiento se basa en la carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia en un circuito oscilante, controlado por el intercambio de estados de dos transistores. Este circuito tiene múltiples aplicaciones en la electrónica y es una herramienta útil para cualquier ingeniero o técnico que trabaje con circuitos electrónicos.

Componentes

En el diseño de un Multivibrador astable se requieren varios componentes que permiten su correcto funcionamiento. Estos componentes son:

1. Resistencias

Las resistencias son componentes que limitan la corriente eléctrica que circula por el circuito. En el Multivibrador astable, se utilizan dos resistencias:

  • R1: Esta resistencia se encarga de limitar la corriente que fluye hacia el transistor Q1.
  • R2: Esta resistencia se encarga de limitar la corriente que fluye hacia el transistor Q2.

2. Capacitores

Los capacitores son componentes que almacenan energía eléctrica en forma de carga eléctrica. En el Multivibrador astable, se utilizan dos capacitores:

  • C1: Este capacitor se encarga de almacenar la carga eléctrica que fluye hacia el transistor Q1.
  • C2: Este capacitor se encarga de almacenar la carga eléctrica que fluye hacia el transistor Q2.
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3. Transistores

Los transistores son componentes electrónicos que permiten controlar el flujo de corriente eléctrica de un circuito. En el Multivibrador astable, se utilizan dos transistores:

  • Q1: Este transistor se encarga de controlar la corriente que fluye hacia el capacitor C1.
  • Q2: Este transistor se encarga de controlar la corriente que fluye hacia el capacitor C2.

4. Diodos

Los diodos son componentes electrónicos que permiten el flujo de corriente eléctrica en una sola dirección. En el Multivibrador astable, se utilizan dos diodos:

  • D1: Este diodo se encarga de permitir el flujo de corriente eléctrica desde el capacitor C1 hacia el transistor Q1.
  • D2: Este diodo se encarga de permitir el flujo de corriente eléctrica desde el capacitor C2 hacia el transistor Q2.

Cada uno de ellos tiene un papel fundamental en el circuito y su correcta elección y conexión es esencial para el correcto funcionamiento del Multivibrador astable.

Aplicaciones

El multivibrador astable es un circuito integrado que se utiliza en diversas aplicaciones, como:

Generación de señales

El multivibrador astable se utiliza para generar señales periódicas, como las señales de reloj en dispositivos electrónicos. También se puede utilizar para generar señales de audio y para controlar la frecuencia de oscilación en circuitos de radio.

Sistemas de control

El multivibrador astable se utiliza en sistemas de control para generar pulsos de control que se utilizan para activar o desactivar dispositivos. Por ejemplo, se puede utilizar en un sistema de riego para controlar el encendido y apagado de una bomba de agua.

Circuitos temporizadores

El multivibrador astable se utiliza en circuitos temporizadores para generar pulsos de temporización. Por ejemplo, se puede utilizar en un temporizador de cocina para controlar el tiempo de cocción de un alimento.

Electrónica digital

El multivibrador astable se utiliza en electrónica digital para generar señales de reloj que se utilizan para sincronizar los datos en un sistema digital. También se puede utilizar en circuitos de memoria para controlar el acceso a los datos.

Circuito

En el mundo de la electrónica, un circuito es un conjunto de componentes eléctricos que se conectan entre sí para realizar una función específica. En otras palabras, un circuito es como un camino por el cual fluye la electricidad.

El Multivibrador astable es un ejemplo de un circuito que se utiliza en electrónica para producir una señal de salida que cambia de estado de forma continua y sin un estado estable definido. Este tipo de circuito se utiliza en muchos dispositivos electrónicos, como relojes, osciladores, temporizadores, entre otros.

Componentes del circuito Multivibrador astable

El circuito Multivibrador astable se compone de varios elementos, como:

  • Resistencias: se utilizan para limitar la corriente que fluye a través del circuito.
  • Condensadores: almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico.
  • Transistores: se utilizan para amplificar y controlar la corriente que fluye a través del circuito.
  • Diodos: se utilizan para permitir que la corriente fluya en una dirección y bloquearla en la otra.

Funcionamiento del circuito Multivibrador astable

El circuito Multivibrador astable funciona de la siguiente manera:

  1. Cuando se aplica una señal de entrada al circuito, el condensador comienza a cargarse a través de la resistencia.
  2. A medida que el condensador se carga, la tensión en el circuito aumenta gradualmente.
  3. Cuando la tensión alcanza un cierto nivel, el transistor se activa y comienza a conducir corriente.
  4. La corriente fluye a través del transistor y descarga el condensador a través de la resistencia.
  5. A medida que el condensador se descarga, la tensión en el circuito comienza a disminuir.
  6. Cuando la tensión alcanza otro nivel, el transistor se desactiva y deja de conducir corriente.
  7. El ciclo se repite continuamente, produciendo una señal de salida que cambia de estado de forma continua y sin un estado estable definido.

Se compone de varios elementos, como resistencias, condensadores, transistores y diodos, y su funcionamiento se basa en el ciclo de carga y descarga del condensador.

Condiciones de estabilidad

El multivibrador astable es un circuito electrónico que, a diferencia del multivibrador monoestable y el bistable, no tiene un estado estable. Es decir, su salida oscila continuamente entre dos estados en un patrón repetitivo.

Para que la oscilación del multivibrador astable sea estable, es necesario cumplir con ciertas condiciones:

1. Ganancia del circuito

La ganancia del circuito debe ser mayor a la unidad para que la señal de salida sea lo suficientemente fuerte como para retroalimentarse y mantener la oscilación.

2. Frecuencia de la señal de retroalimentación

La frecuencia de la señal de retroalimentación del circuito debe ser tal que la fase de la señal de salida se desplace 180 grados respecto a la fase de la señal de entrada. Este desfase en la fase es necesario para que la retroalimentación sea positiva y mantenga la oscilación.

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3. Relación de tiempo de carga y descarga de los capacitores

La relación entre el tiempo de carga y descarga de los capacitores del circuito debe ser tal que la duración de cada estado del multivibrador sea igual. Esto se logra mediante la selección adecuada de los valores de los componentes del circuito.

4. Simetría del circuito

El circuito debe ser simétrico para que los tiempos de carga y descarga de los capacitores sean iguales. Esto implica que los componentes del circuito deben ser idénticos y estar ubicados de manera simétrica.

Si se cumplen estas condiciones, el multivibrador astable oscilará en un patrón repetitivo y estable, generando una señal cuadrada o rectangular con una frecuencia determinada por los componentes del circuito.

Características

Un multivibrador astable es un circuito electrónico que produce una señal periódica de forma cuadrada o rectangular. Estas son algunas de sus principales características:

1. Oscilación automática

El multivibrador astable es capaz de generar una oscilación automática sin necesidad de una señal de entrada. Esto lo hace especialmente útil en aplicaciones donde se requiere una señal de frecuencia constante y estable, como por ejemplo en relojes digitales.

2. Ciclo de trabajo variable

El ciclo de trabajo de la señal producida por un multivibrador astable puede ser ajustado a través de la elección de los valores de los componentes del circuito. El ciclo de trabajo representa la relación entre el tiempo que la señal está en un estado alto y el tiempo que está en un estado bajo. Un ciclo de trabajo del 50% significa que la señal está en un estado alto la mitad del tiempo y en un estado bajo la otra mitad del tiempo.

3. Frecuencia ajustable

La frecuencia de la señal producida por un multivibrador astable también puede ser ajustada a través de los valores de los componentes del circuito. La frecuencia representa la cantidad de ciclos por segundo y se mide en Hertz (Hz). Por ejemplo, un multivibrador astable con una frecuencia de 1 kHz produce 1000 ciclos por segundo.

4. Bajo costo

Los componentes necesarios para construir un multivibrador astable son relativamente económicos y fáciles de conseguir. Esto lo hace una opción atractiva para proyectos de electrónica casera o de bajo presupuesto.

5. Amplia variedad de aplicaciones

Los multivibradores astables tienen una amplia variedad de aplicaciones en la electrónica, incluyendo:

  • Generación de señales de reloj
  • Generación de señales de control en sistemas digitales
  • Generación de señales de audio en sintetizadores
  • Generación de señales de temporización en circuitos de encendido de motores

Su capacidad para generar una señal periódica automática con ciclos de trabajo y frecuencias ajustables lo hace especialmente útil en proyectos de electrónica.

Tiempos de conmutación

El Multivibrador astable es un circuito muy utilizado en electrónica para generar señales de onda cuadrada o pulsos de frecuencia determinada. Uno de los aspectos más importantes a considerar en este tipo de circuitos son los tiempos de conmutación, los cuales influyen directamente en la frecuencia de la señal generada.

¿Qué son los tiempos de conmutación?

Los tiempos de conmutación hacen referencia al tiempo que tarda el circuito en cambiar de un estado a otro. En el caso del Multivibrador astable, esto se refiere al tiempo que tarda en cambiar de un estado de carga a otro, es decir, del estado en el que el condensador se está cargando al estado en el que se está descargando.

¿Cómo influyen los tiempos de conmutación en la frecuencia de la señal generada?

Los tiempos de conmutación son una parte fundamental en el cálculo de la frecuencia de la señal generada por el Multivibrador astable. Estos tiempos dependen de los valores de las resistencias y el condensador utilizados en el circuito.

En general, cuanto más cortos sean los tiempos de conmutación, mayor será la frecuencia de la señal generada. Por el contrario, si los tiempos de conmutación son más largos, la frecuencia de la señal generada será menor.

¿Cómo se calculan los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable?

Los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable se pueden calcular utilizando las siguientes fórmulas:

  • Tiempo de carga (Tc) = 0.69 x R1 x C1
  • Tiempo de descarga (Td) = 0.69 x R2 x C1

Donde R1 y R2 son las resistencias utilizadas en el circuito y C1 es el condensador utilizado.

Una vez obtenidos los tiempos de carga y descarga, se puede calcular la frecuencia de la señal generada utilizando la siguiente fórmula:

  • Frecuencia (f) = 1.44 / (Tc + Td)

¿Por qué es importante considerar los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable?

Los tiempos de conmutación son importantes porque influyen directamente en la frecuencia de la señal generada por el Multivibrador astable. Si estos tiempos no se calculan correctamente o no se utilizan los valores adecuados de resistencias y condensador, la frecuencia de la señal generada no será la deseada.

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Por lo tanto, es fundamental tener en cuenta los tiempos de conmutación al diseñar un circuito de este tipo y utilizar los valores adecuados para obtener la frecuencia deseada.

Conclusión

Es importante tener en cuenta estos tiempos y utilizar los valores adecuados de resistencias y condensador para obtener el resultado deseado.

Tiempos de conmutación

El Multivibrador astable es un circuito muy utilizado en electrónica para generar señales de onda cuadrada o pulsos de frecuencia determinada. Uno de los aspectos más importantes a considerar en este tipo de circuitos son los tiempos de conmutación, los cuales influyen directamente en la frecuencia de la señal generada.

¿Qué son los tiempos de conmutación?

Los tiempos de conmutación hacen referencia al tiempo que tarda el circuito en cambiar de un estado a otro. En el caso del Multivibrador astable, esto se refiere al tiempo que tarda en cambiar de un estado de carga a otro, es decir, del estado en el que el condensador se está cargando al estado en el que se está descargando.

¿Cómo influyen los tiempos de conmutación en la frecuencia de la señal generada?

Los tiempos de conmutación son una parte fundamental en el cálculo de la frecuencia de la señal generada por el Multivibrador astable. Estos tiempos dependen de los valores de las resistencias y el condensador utilizados en el circuito.

En general, cuanto más cortos sean los tiempos de conmutación, mayor será la frecuencia de la señal generada. Por el contrario, si los tiempos de conmutación son más largos, la frecuencia de la señal generada será menor.

¿Cómo se calculan los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable?

Los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable se pueden calcular utilizando las siguientes fórmulas:

  • Tiempo de carga (Tc) = 0.69 x R1 x C1
  • Tiempo de descarga (Td) = 0.69 x R2 x C1

Donde R1 y R2 son las resistencias utilizadas en el circuito y C1 es el condensador utilizado.

Una vez obtenidos los tiempos de carga y descarga, se puede calcular la frecuencia de la señal generada utilizando la siguiente fórmula:

  • Frecuencia (f) = 1.44 / (Tc + Td)

¿Por qué es importante considerar los tiempos de conmutación en un Multivibrador astable?

Los tiempos de conmutación son importantes porque influyen directamente en la frecuencia de la señal generada por el Multivibrador astable. Si estos tiempos no se calculan correctamente o no se utilizan los valores adecuados de resistencias y condensador, la frecuencia de la señal generada no será la deseada.

Por lo tanto, es fundamental tener en cuenta los tiempos de conmutación al diseñar un circuito de este tipo y utilizar los valores adecuados para obtener la frecuencia deseada.

Conclusión

Es importante tener en cuenta estos tiempos y utilizar los valores adecuados de resistencias y condensador para obtener el resultado deseado.

En conclusión, el multivibrador astable es una herramienta importante en la electrónica moderna. Su capacidad para generar pulsos periódicos lo hace ideal para una variedad de aplicaciones, desde controlar luces intermitentes hasta generar señales de reloj para circuitos digitales. Además, su simplicidad y bajo costo lo hacen accesible para cualquier persona que quiera experimentar con electrónica. En resumen, el multivibrador astable es una pieza fundamental en el mundo de la electrónica y es una herramienta valiosa que todo ingeniero y aficionado debería conocer.

En conclusión, el Multivibrador Astable es un circuito electrónico que se utiliza para generar señales de onda cuadrada o rectangular. Es un circuito muy útil en la electrónica y la tecnología, ya que se puede utilizar en una gran variedad de aplicaciones, desde la generación de señales de reloj hasta la activación de pulsos en sistemas electrónicos. Además, es un circuito muy versátil y fácil de implementar, lo que lo hace ideal para proyectos de nivel básico y avanzado en electrónica. En resumen, el Multivibrador Astable es un elemento fundamental en la construcción de circuitos electrónicos y es esencial para el desarrollo de diversos dispositivos tecnológicos.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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