Un multivibrateur est un oscillateur électronique dont un seul élément stocke les charges qui circulent dans le circuit.
Types de multivibrateurs
Le multivibrateur astable
Le multivibrateur astable oscille toujours entre deux états jamais stables.
Ci-contre un exemple de schéma de multivibrateur astable. Les sorties sont situées au niveau du collecteur de Q1 et de Q2.
Si l'on néglige les temps de montée, le signal de sortie produit par le multivibrateur est un signal carré.
Les sorties sont inversées l'une par rapport à l'autre.
La durée de l'état 1 (sortie à l'état bas) est relié à la constante R2C1 correspondant à la charge de C1, et la durée de l'état 2 (sortie à l'état haut) sera reliée à R3C2 correspondant à la charge de C2. Vu qu'ici les charges des condensateurs sont indépendantes, il est aisé d'obtenir un rapport cyclique différent.
La tension aux bornes d'un condensateur avec une charge initiale non-nulle est donnée par :
En regardant C2, juste avant que Q2 commute, la patte gauche de C2 est au potentiel base-émetteur de Q1 (VBE_Q1) et sa patte droite est à VCC ("VCC" est utilisé ici à la place de "+V" pour faciliter la lecture). La tension aux bornes de C2 est VCC moins VBE_Q1 . Juste après la commutation de Q2, la patte droite de C2 est maintenant à 0 V ce qui conduit l'autre patte de C2 à 0 V moins (VCC - VBE_Q1) ou VBE_Q1 - VCC. À cet instant, la patte gauche de C2 doit se charger de nouveau jusqu'à VBE_Q1. C'est le temps de cette charge qui va fixer la moitié de la période du multivibrateur (l'autre provenant de C1, est suivant le même raisonnement). Dans l'équation de charge d'un condensateur présentée au-dessus, en remplaçant les variables : par VBE_Q1, par (VBE_Q1 - VCC) et par VCC on obtient : .
Ce qui nous donne une équation pour t :
Pour que ce circuit fonctionne, VCC>>VBE_Q1 (par exemple: VCC=5 V, VBE_Q1=0,6 V), on peut alors simplifier l'équation précédente : ou ou
La période de chaque «moitié» du multivibrateur est alors donnée par : t = ln(2)RC.
Une des plus célèbres réalisations de multivibrateur astable en technologie TTL est le circuit intégré NE555 (1970).
Le multivibrateur monostable
Un multivibrateur monostable peut avoir en sortie deux états : haut ou bas.
Une courte impulsion négative sur son entrée active la sortie à l'état haut, qui va revenir à son état initial après une période de temps déterminée par le temps de charge du condensateur. Si, toutefois, l'impulsion négative est maintenue, la sortie ne pourra pas revenir à son état initial. Elle y retournera une fois l'impulsion négative arrêtée.
Le multivibrateur bistable
Un multivibrateur bistable est un type de circuit dont la sortie change d'état lors de la modification de l'état d'une de ses entrées et qui garde cette position jusqu'à ce qu'un nouveau signal vienne rétablir la sortie à son niveau d'origine.
Ce type de circuit possède deux entrées et une ou deux sorties. Les entrées sont nommées Set et Reset. L'activation de Set modifie l'état de la sortie, alors que l'activation de Reset la renvoie à son état d'origine.
Tous les multivibrateurs possèdent un état interdit, c’est-à-dire un état dans lequel le multivibrateur ne doit pas être. Cet état est créé lorsque l'entrée Set et l'entrée Reset sont actionnées en même temps.
复振器是一种用来产生在两种状态间变化的系统的电子电路,譬如说振荡器、定时器、触发器等等。最常见的形式是用来产生方波的非稳态振荡器。
复振器大致上可以分成3种:
非稳态复振器(astable multivibrator),这种电路不管在哪一种状态中都不是稳定的;它持续的由一种状态转变到另一种状态,这种复振器又被称为弛张振荡器。
单稳态复振器(monostable multivibrator),它所处的两种状态中有一种是稳态。这种电路会在外部信号触发时落入非稳态,但是在非稳态持续一段时间后还是会回到稳态。这种电路适用于对外部事件产生持续固定长度的信号,也有人称这一类的电路叫单稳态触发器(One Shot)电路,常见于用来除去Switch Bounce的现象。
双稳态复振器(bistable multivibrator),这种电路的两种状态都是稳态。如果没有特定信号触发的话,它会一直处在其中一种状态。若是有特定信号触发,此电路可以由一种状态转变到另一种状态。它可以在创建基础的记忆组件,如电脑中的内存或是中央处理器内部的暂存器。此电路也被称为正反器或闩锁。有一种类似的电路是施密特触发器。
最简单的复振器是由两个交互偶合的晶体管构成的,并在电路中使用不同的RC电路以决定处于不同状态的时间。
复振器常见于需要产生方波或定宽时脉的系统中,不过简单的电路也意味着不够精确的时脉控制,因此在时间因素非常重要的系统中较少见到复振器。
555计时器是一种广泛使用的集成电路版本的复振器。555计时器中使用了更精密的设计以解决一般复振器定时不准的问题。
非稳态复振器电路
Q1导通
Q1的集极电压为接近0V
C1由流经R2及Q1的电流充电
Q2基极的电压等于C1两端跨压,此电压将随着C1充电的过程持续上升(尚未达到0.6V)
Q2截止(假设Q2的基极电压小于0.6V)
C2经由R3及R4放电
输出电压为高(但因C2经由R4放电的缘故,较电源电压稍低)
此状态一直持续到Q2的基极电压达到0.6V以前。当Q2基极电压达0.6V时,Q2导通:此电路进入状态二
Q2导通
Q2的集极电压(即是输出电压)由高电位变为接近0V
C2把Q2集极电压变化耦合到Q1的基极,使Q1瞬间截止
Q1截止,使得Q1集极电压上升到高电位
C1经由R1及R2放电
C2从低电位利用流经R3的电流充电,使C2由0V渐渐充电至0.6V
因Q1的基极电压等于C2两端跨压,所以随着C2充电,Q1的基极电压也渐渐升高
此状态一直持续到Q1的基极电压达到0.6V以前。当Q1基极电压达0.6时,Q1导通:此电路进入状态一