แผนกวิชาช างอิเล็กทรอน ิกส ใบเนื้อหา หน าที่ 1 วิทยาลัยเท ... · (Multivibrator Circuit)

แผนกวชาชางอเลกทรอนกส ใบเนอหา หนาท 1 วทยาลยเทคนคสตหบ

รหส 3105-2002 วชา วงจรพลสเทคนค ระดบ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารยเสกสรร ศรจนทร

บทท 8 วงจรมลตไวเบรเตอร

(Multivibrator Circuit)

5.1 วงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอร แบบคอลเลกเตอรคปเปล 5.1.1 ชนดของวงจรมลตไวเบรเตอร วงจรมลตไวเบรเตอร (Multivibrator) จดไดวาเปนวงจรสวตชแบบหนงซงสามารถผลตพลส ความถตางๆออกมาได ซงสามารถจดแบงออกเปนประเภทใหญๆ ได 3 ประเภท ไดแก วงจร โมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร (Monostable Multivibrator) วงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอร (Bistable multivibrator) และวงจร อะสเตเบลมลตไวเบรเตอร (astable Multivibrator) และนอกจากนในแตละประเภทของวงจรมลตไวเบเตอรยงสามารถจดเปนชนดยอยไดเปนสองชนดคอวงจรชนดอมตว (Saturated) และชนดไมอมตว (Nonsaturated) วงจรมลตไวเบรเตอรเหลานเมอพจารณาดใหดจะเหนวาประกอบขนมาจากวงจรงายๆ สองวงจรตอรวมกนโดยทสญญาณเอาตพตของวงจรหนง จะถกนามาเปนสญญาณอนพตปอนใหแกวงจรสวตชวงจรหนง และสญญาณเอาตพตของวงจรทสองนจะถกปอนกลบไปใชเปนอนพตของวงจรแรก การคปปลง (Coupling) สญญาณวงจรหนงไปยงวงจรหนงอาจทาไดในลกษณะตางๆกน ดงนนจงทาใหมการแบงวงจรมลตไวเบรเตอรออกเปนประเภทตางๆได แตวธทใชกนมากคอ วธคอลเลกเตอรคปเปล (Collector couple) และอมตเตอรคปเปล (Emitter couple) ในบทนจะกลาวถงเฉพาะวงจรไบสเตเบล มลตไวเบรเตอร สาหรบวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร และวงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร จะไดกลาวถงในบทตอไป 5.1.2 คณสมบตทวไปของวงจรมลตไวเบรเตอร วงจรไบสเตเบล มลตไวเบรเตอร คอวงจรมลตไวเบรเตอรประเภทหนง ซงมสถานะการทางานทแนนอนได สอง ลกษณะ วงจรนนยมเรยกงายๆวา “วงจรฟลบ-ฟลอบ” (Flip-flop circuit) และในปกตในวงจรพนฐานจะประกอบดวยสงประดษฐประเภทแอคทฟ (active element) 2 ตว สงประดษฐดงกลาวนอาจจะเปนทนเนลไดโอด(tunnel diodes) หรอทรานซสเตอรแบบรอยตอ(junction transistor) กได เพอใหงายตอการศกษาการทางานของวงจรไบสเตเบล มลตไวเบรเตอร เราจะพจารณาวงจรพนฐานงายๆ ของวงจรนโดยใชวงจรทรานซสเตอรแบบรอยตอสองตว ดงแสดงในรปท 5.1



รปท 5.1 แสดงวงจรพนฐานของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอร

กลาวคอ ประกอบดวยวงจรสวตชสองวงจร วงจรท 1 มทรานซสเตอร T1 เปนสงประดษฐประเภทแอคทฟ และในวงจรท 2 มทรานซสเตอร T2 เปนสงประดษฐประเภทแอคทฟเชนเดยวกน

วงจรสวตชทงสองนตอรวมกนอย โดยทสญญาณเอาตพตของวงจรท หนงจะถกนามาใชเปนสญญาณอนพตปอนเขาวงจรสวตอกวงจรหนง หลกการทางานของวงจรนกคอ เมอมแรงดนอนพตจากภายนอกปอนเขาทอนพตของวงจรสวตชวงจรหนงวงจรใด จะทาใหวงจรสวตชทงสองทางานในสภาวะตรงกนขาม (ON และ OFF) และจะคงสภาพนตลอดไป กระทงเมอไดรบสญญาณอนพตใหมเขามาทอนพตของวงจรสวตชทอยในสภาวะ OFF การทางานของวงจรสวตชทงสอง กจะกลบเปนตรงกนขาม กลาวคอจากสภาวะ ON เปนสภาวะ OFF และจากสภาวะ OFF เปนสภาวะ ON และจะคงสภาพเชนนตอไปอกจนกระทงมสญญาณอนพตใหมเขามาจงจะมการเปลยนแปลงเกดขน

5.1.3 การทางานของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอร แบบคอลเลกเตอรคปเปล

โดยการพจารณาวงจรจากรปท 5.1 วงจรสวตชท 1 และวงสวตชท 2 กคอวงจรกลบสญญาณ (Inverter circuit) ทเหมอนกนทกประการ สมมตวาวงจรสวตชท 1 อยในสภาวะ OFF และวงจรสวตชท 2อยในสภาวะ ON ดงนนทรานซสเตอร T1 จะคตออฟ (Cut off)



แรงดนระหวางคอลเลคเตอรและอมตเตอรของทรานซสเตอร T1 คอ +VCC ซงแรงดน + VCC นจะเปน

สญญาณอนพตของวงจรสวตท 2 อนจะทาใหทรานซสเตอร T2 ไดรบไบแอสตรง จงทาใหทรานซสเตอร T2 ทางานไดในสภาวะ ON และสมมตวา ขนาดของแรงดน + VCC มคามากพอทจะทาใหทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะอมตว ไดทาใหแรงดนสวตชของวงจรสวตชวงจรท 2 มคาเปน 0 และเนองจากแรงดนระหวางคอลเลกเตอรและ อมตเตอรของทรานซสเตอร T2 ซงเปนแรงดนอนพตของวงจรสวตชท 2 ถกปอนกลบไปเปนสญญาณอนพตของ วงจรสวตชวงจรท 1 ดงนนในกรณทไมมสญญาณอนพตใดๆปอนใหแกวงจรสวตชท 1 แลว แรงดนลบ คอ –Vbb ทเบสของ T1 กจะทาใหทรานซสเตอร T1 คตออฟ และวงจรสวตชทงสองกจะคงสภาพเชนนตลอดไป แรงดนไฟฟาลบทปรากฏทเบสของทรานซสเตอร T1 ไดรบแรงดนทตกครอมตวตานทาน R1 ซงมาจากแหลงจายแรงดน –Vbb

ดงนนในขณะนวงจรสวตชวงจรท 1 จะคงสถานะ OFF และวงจรสวตชท 1 จะคงสถานะ ON ตอไปและ

สถานะของวงจรสวตชทงสองนจะเปลยนแปลงไปไดกตอเมอมแรงดนภายนอกถกปอนเขามาทอนพตของวงจรสวตชซงมสถานะเปน OFF เชนเมอมสญญาณอนพตเขาทวงจรสวตชท 1 และทาใหทรานซสเตอร T1 ทางานในสภาวะอมตว แลวดงนนแรงดนเอาตพต ของวงจรสวตชท 1จะมคาเปลยน –VCC เปน 0 โวลต (หรอนอยมาก) นนคอแรงดนอนพตของวงจรสวตชท 2 จะมคาเปนศนย ทาใหทรานซสเตอร T2 เปลยนสถานะจาก ON เปน OFF และมผลทาใหแรงดนเอาตพตของวงจรสวตชท 2 เปลยนจาก 0 โวลต เปน + Vcc ซงแรงดนนกคอแรงดนอนพต ของวงจรสวตช ท 1 ดงนนถงแมวาไมมสญญาณอนพตจากภายนอกเขามาอกกตาม ทรานซสเตอร T1 กยงสามารถทางานอยในสถานะ ON ไดตลอดไปเนองจากมสญญาณอนพตจากภายในปอนอยตลอดเวลานนคอ วงจรสวตช วงจรท 1 จะ ON และวงจรสวตชท 2 จะ OFF และจะคงสถานะนตอไปจนกวาจะมการเปลยนแปลงใดๆทอนพตของวงจรสวตชท 2 วงจรสวตชในรปท 5.1 อาจเขยนใหมไดดงแสดงในรปท 5.2 ซงจะเหนวาเปนวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอรคปปลง (collector – coupling) โดยทรานซสเตอรตวหนงจะทางานอยในสภาวอมตว และอกตวหนงจะอยในสภาวะคตออฟ ทงนเนองจากคาความตานทานของตวตานทานของวงจรสวตชทงสองแตกตางกนบางเลกนอย วงจรนจะคงสภาพเชนนตลอดไปจนกวาจะมการเปลยนแปลงใดๆท อนพตหรอมวงจรทรกเกอร (trigger circuit) ถกนามาตอรวม

ดวย วงจรนเรยนวา “วงจรจดฉนวน” ซงจะมผลทาใหวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอร มการทางานไดและถกนาไปใชงานไดอยางมประโยชนยงวงจรจดชนวนนจะกลาวถงโดยละเอยดในบทตอๆไป



รปท 5.2 แสดงวงจรมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอรคปเปล

5.2 พารามเตอรของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอรคปเปล 5.2.1 การหาคาอปกรณทประกอบเปนวงจร ตวอยางท 1 จากวงจรทแสดงในรปท5.2 จงออกแบบวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอรคปปลงชนดอมตว (saturated collector-coupling bistable multvibrator) ใหคณสมบตดงน e0 = 10 vpeak , Ic = 30 mA วงจรนทางานไดในยานอณหภมสงถง 65 °C โดยกาหนดใหทรานซสเตอรทใชเปนซลกอนแบบ NPN มคา hFEmin = 30 , ICBO = 0.5 µA ทอณหภม 20°C และมแหลงจายแรงดนกระแสตรง (D.C. Sources) คา 10 โวลตอย 2 ตว วธทา สมมตวา VBEoff = -0.5 V. ดงนนการอกกแบบวงจรกคอการกาหนดคา R1,R2 และ RL ในวงจรท 5.2 นนเอง ขนตอนในการออกแบบกคอ

หาคา RL จากการพจารณาขณะททรานซสเตอรทางานในสภาวะ ON ดงในรปท 5.3



รปท 5.3 แสดงลกษณะทรานซสเตอรในสภาวะ ON

นนคอ mA30

)3.0()10(I

VVRC

CEsatCCL

+−+=−=

Ω== 324mA307.9

คาความตานทานทวางขายมกมคา 300 Ω ดงนนเราจงควรเลอกคา RL = 300 Ω เพอใหแนใจวาจะทาใหได

กระแส IC = 30 mA

2. จากวงจรดงกลาวในรปท 5.2 พจารณาวา T2 อยในสภาวะ ON และ T1 อยในสภาวะ OFF ดงนนสวนหนงของวงจรอาจเขยนเปรยบเทยบไดดงในรปท 5.4 3. จากวงจรเปรยบเทยบในรปท 5.4 สามารถเขยนสมการโหนด (node equation) ไดนนคอสมการกระแสของวงจรเปรยบเทยบนเขยนไดวา 321 III +=



รปท 5.4 แสดงวงจรเปรยบเทยบของสวยหนงของวงจรในรปท 5.2 เมอพจารณาวา T2 อยในสภาวะ ON และ T1 อย ในสภาวะ OFF

ดงนน B22R

1L)RR( IR

VRR

V 1L +=++

หรอ B2

bbBEsat

1L

BEsatCC IRVV

RRVV

+−

=+−

( ) [ ] ( ) ( )

mA1R107.0

Rk3.07.010

21+

−−+=+

+−+

mA1R7.10

Rk3.03.9

21+=+ (สภาวะ ON)

4. จากวงจรดงแสดงในรปท 8.2 พจารณาวา T2 อยในสภาวะ ON และ T1 อยในสภาวะ

OFF ดงนนสวนหนงของวงจรอาจเขยนวงจรเปรยบเทยบไดดงในรปท 5.5

5. จากวงจรเปรยบเทยบในรปท 5.5 สามารถเขยนสมการโหนดได



รปท 5.5 แสดงวงจรเปรยบเทยบของสวนหนงของวงจรในรปท 5.2 เมอพจารณาวา T1 อยในสภาวะ OFF และ T2 อยในสภาวะ ON

นนคอ สมการกระแสของวงจรเปรยบเทยบนเขยนไดวา CBO12 III += โดยท A5.0ICBO µ= ทอณหภม 25ο C หรอ A0.1 µ= ทอณหภม 35ο C A0.2 µ= ทอณหภม 45ο C A0.4 µ= ทอณหภม 55ο C A0.8 µ= ทอณหภม 65ο C

ดงนน CBO1

R

2

R IRV

RV 12 +=

CBO1

BEoffCEsat

2

bbBEoff IR

VVR

VV+

−=

−

( ) ( ) ( ) ( )

mA008.0R

5.03.0R

105.0

12

++−+

=−−−

จะเหนวากระแส CBOI มคานอยมากเมอเปรยบเทยบกบกระแสอน ดงนนอาจไมนามาพจารณากได นนคอ



12 R8.0

R5.9 =

หรอ 12 R9.11R = (สมการ OFF) เมอแทนคา 2R ในสมการ ON จะไดวา

mA1R9.117.10

Rk3.03.9

11

+=+

mA1R

9.0Rk3.0

3.911

+=+

0k27.0R1.8RmA1 12

1 =+−⋅ จากสมการขางบนสามารถหาคา R1 ได โดยใชวธการแกสมการกาลงสอง

ดงนน ( ) ( )

mA12k27.0mA141.81.8

R2

1 ×

××−±=

R1 Ω= k1.8

แตคาความตานทานทวางขายและมคาใกลเคยงกบคาทคานวณไดกคอ 6.8 kΩ และ 8.2 kΩ ดงนนเราจงเลอกคา R1 = 6.8 kΩ ทงนกเพอใหแนใจไดวาจะทาใหไดกระแสเบสทมคามากพอสาหรบการทาใหทรานซสเตอรทางานในสภาวะ ON ไดอยางเตมท

และดงนน 12 R9.11R = Ω×= k1.89.11

R2 Ω= k4.96

5.2.2 เลอกอปกรณตามคามาตรฐาน คาความตานทานทมคามาตรฐานใกลเคยงกบคาทคานวณได คอ 82 kΩ และ 100 kΩ ดงนนเราจง

เลอกคา R2 = 82 kΩ ทงนเพอใหแนใจวา ทรานซสเตอร OFF อยางสมบรณ ดงนนจงสรปไดวาคาตาง ๆ ทใชในวงจรกคอ R1 = 6.8 kΩ, R2 = 82 kΩ, และ RL = 300 Ω ตวอยางท 1 จากวงจรในรปท 5.6 ซงไดจากการคานวณออกแบบ จงแสดงใหเหนวา ผลจากการคานวณออกแบบวงจรนเปนไปอยางถกตอง และวงจรนสามารถทางานตามทตองการไดอยางสมบรณจากโจทยสรปไดวา

1. จะตองพสจนใหเหนวาทรานซสเตอรสามารถทางานในสภาวะ ON ไดอยางสมบรณ คอเปนสภาวะอมตว



รปท 5.6

2. จะตองพสจนใหเหนวา ทรานซสเตอรสามารถทางานในสภาวะ OFF ไดอยางสมบรณ คอเปนสภาวะคตออฟ การวเคราะหขนท 1 สามารถทาไดดงน คอ

3. จากวงจรแสดงใหเหนในรปท 5.6 เขยนวงจรเปรยบเทยบการทางานสวนหนงของวงจรไดดงในรปท 5.7

โดยพจารณาวาทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ ON และทรานซสเตอร T1 อยในสภาวะ OFF พจารณาจากรปท 5.7 จะเหนวาสามารถเขยนสมการโหนดได ดงน B21 III +=

B2

bbBEsat

L1

BEsatCC IR

VVRRVV

+−

=+

−

( ) ( ) ( ) ( )

mA1k82107.0

k3.0k8.67.010

+−−+

=++−+

BIk827.10

k1.73.9 +=

mA18.1I B =

กระแสเบสนคอคาทคานวณได และไหลจรงในวงจรซงไดจากการออกแบบวงจรดงกลาวมาแลว และจากรปท 5.8 ซงเปนวงจรเปรยบเทยบแสดงการทางานอกสวนหนงของวงจรจะสามารถเขยนสมการไดดงน



รปท 5.7 และรปท 5.8

( ) ( )

mA3.32k3.0

3.010R

VVII

1

CEsatCCC1 =

+−+=

−=+

และเมอพจารณาวากระแส ICBO = 0 ดงนน 21 II =

โดย 21

CEsatbb1 RR

VVI

+

−=

( ) ( )

k8.883.10

k82k8.63.010

=+

−−=

mA117.0= ดงนน ( ) mA117.0mA3.32IIII 1C1C −=−+= Ic mA2.32=



จาก minFEBc hI

I =

ดงนน mA07.1mA30mA2.32

hII

minFE

CB ===

คากระแส IB คอกระแสเบสทนอยทสดทจะทาใหทรานซสเตอร T2 ทางานในสภาวะ ON ไดอยางอมตว

อยางสมบรณ ซงจะทาใหไดคากระแส IB ทไดจากการออกแบบ IB = 1.24 mA มคามากพอ ( มากกวา IB = 1.07 mA ) ทจะทาใหทรานซสเตอร T2 ทางานในสภาวะ ON ไดอมตวอยางสมบรณ การวเคราะหขนตอนท 2 สามารถทาไดดงนคอ

จากวงจรเปรยบเทยบแสดงการทางานสวนหนงของวงจรในรปท 5.6 ซงแสดงไดในรปท 5.8 โดยพจารณาวา T2 อยในสภาวะ ON และ T1 อยในสภาวะ OFF สามารถเขยนสมการโหนดไดวา

CBO12 III +=

CBO1

BEoffCEsat

2

bbBEoff IR

VVR

VV+

−=

−

( ) ( )

CBO1

BEoffBEoff IR

V3.0k82

10V+

−+=

−−

BEoffBEoff Vk82k6.24k8.6Vk8.6 ⋅−≅+⋅

ดงนน 488.0VBEoff −=

ซงปกตเมอทรานซสเตอร T1 ทางานในยานคตออฟ อยางสมบรณ คาของ VBEoff = 0.0 V ดงนนผลจากการออกแบบวงจรใหคา VBEoff = 0.488 V ซงมคานอยกาวา 0.0 V ทาใหเชอไดวาทรานซสเตอร T1 จะทางานยานคตออฟไดอยางสมบรณ

การวเคราะหทงสองขนดงกลาวมาแลวนนเปนการพสจนวาทรานซสเตอร T1 ทางานในสภาวะ ON ไดอมตวอยางสมบรณ ดงนนผลการออกแบบวงจรดงแสดงในรปท 8.6 จงเปนไปอยางถกตองโดยทวงจรสามารถทางานไดผลตามทตองการทกประการ



5.3 คณสมบตของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปล วงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปลนมลกษณะคลายกบวงจรไบสเตเปลมลตไวเบรเตอร

แบบคอลเลกเตอรคปเปล ซงไดกลาวมาแลวในเรองท 8 แตกมสวนทแตกตางกนบางทาใหมคณสมบตทแตกตางกน ซงจะกลาวตอไปในเรองน รวมทงขอดและขอเสยของวงจรแบบน เมอเปรยบเทยบกบวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอรคปเปลกจะไดถกนามาพจารณาดวย

5.3.1 วงจรพนฐาน ลกษณะวงจรพนฐานของ วงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปล แสดงไดดงรปท 5.9 การทางานของวงจรแบบน โดยทวไปนยมใชแบบอมตว มากกวาแบบไมอมตว โดยเฉพาะในงานอตสาหกรรม ซงทรานซสเตอรทใชในวงจรแบบอมตเตอรจะตองมคา“เวลาสะสม” (storage time) นอยมาก อยางไรกดวงจรแบบไมอมตวกสามารถนาไปใชงานไดไดเปนอยางด โดยเฉพาะในงานประเภททเปนสวตชซงมความเรวในการทางานสงมาก และในบทนจะกลาวถงเฉพาะกรณของวงจรซงมการทางานแบบอมตว หลกการงาย ๆ ของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปลนเหมอนกนกบวงจรของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบคอลเลกเตอร กลาวคอเมอทรานซสเตอรตวหนงในวงจรทางานอยในสภาวะ ON อยางอมตว ทรานซสเตอรอกตวหนงกจะไมทางานคอ OFF และอยในยานคตออฟ และจะอยในสภาวะนตลอดไปจนกวาจะมแรงดนไบอสจากภายนอกถกปอนเขามาสถานะการทางานกจะกลบเปนตรงกนขาม โดยทรานซสเตอรซง ON จะเปลยนเปน OFF และทรานซสเตอรซง OFF จะเปลยนเปน ON ซงเวลาของการเปลยนแปลงสถานะการทางานนจะเรวมาก วงจรพนฐานจากรปท 5.9 สามารถเขยนใหมไดดงแสดงในรปท 5.10 เพอสะดวกแกการนาไปใชประกอบการอธบายการทางานของวงจรน

รปท 5.9 แสดงวงจรพนฐานของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปล



5.3.2 การทางานของวงจร จากรปท 5.10 สมมตวาทรานซสเตอรT1อยในสภาวะ ON และเปนยานอมตวทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ OFF โดยอยในยานคตออฟ กระแสอมตเตอร ของทรานซสเตอร T1จะไหลผานตวตานทานอมตเตอรรวม RE ดงนนจงทาใหเกดแรงดนตกครอมตวตานทาน RE แรงดนทตกครอม RE นจะมผลทาใหทรานซสเตอร ทงสองไดรบแรงดนไบแอสยอนกลบ กระแส I2 ซงไหลจากกราวดผานตวตานทาน R2 ตรงไปยง Vcc จะทาใหเกดแรงดนตกครอม R2 ซงมผลทาใหทรานซสเตอร T1 ไดรบแรงดนไบแอสตรง (ดงในรป) ดงนน T1 จะสามารถทางานในสภาวะ ON และอยในยานอมตวไดกตอเมอแรงดนตกครอม R2 มคามากกวา ผลรวมของแรงดนตกครอม RE และ VBEsat จากททรานซสเตอร T1 อยในสภาวะ ON จะทาให T2 อยในภาวะ OFF เนองจากแรงดนทตกครอม RE จะมคามากกวาแรงดนทตกครอม R4 พจารณาจากรปท 5.10 ถาหากทจด 2 (เบสของทรานซสเตอร T1 ) มศกดาเปนศนย (เมอเทยบกบกราวด) ทรานซสเตอร T1 กจะเรมหยดทางานเปลยนเปนสภาวะ OFF ศกดาทคอลเลกเตอรของทรานซสเตอร T1 จะมคาเพมเปน Vcc ดงนนทจด4 (แรงดนตกครอม R4 ) จะมคาเปนบวกเพมมากขน ผลจากแรงดนตกครอม R4 เพมขนนเองจะทาใหทรานซสเตอร T2 ไดรบแรง ดนไบแอสตรงและเรมทางานเปลยนเปนสภาวะ ON และแรงดนทจด 1 กจะมคาลดลงดวย นนคอเมอมการลดวงจรจากจด 2 และกราวดชวขณะหนง ขณะใดกตามจะมผลทาใหเกดการเปลยนแปลงสถานการณการทางานของวงจรทนท

รปท 5.10 แสดงวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอตมเตอรคปเปล



5.4 พารามเตอรของวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปล 5.4.1 การคานวณออกแบบวงจรไบสเตเบล มลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปล ตวอยางท 1 จากวงจรดงแสดงในรปท 5.9 จงออกแบบวงจรไบสเตเบลแบบอมตเตอรคปเปลซงมคณสมบตดงน EO = 10 Vpeak ,IC = 20 mA กาหนดใหทรานซสเตอรทงสองตวทใชเปนชนดซลกอนชนดNPN มคา hFEmin = 15 , ICBO ≅ 0 และมแหลงจายแรงดนกระแสตรง 15 V สมมตวา VBEoff = -0.5 Vโดยใหคานวณหาคาทเหมาะสมของ R1, R2, RL และ RE ตามลาดบ

วธทา ขนตอนท 1 หาคาความตานทานของ RL และ RE ไดจากการพจารณาวงจรของทรานซสเตอรทอยในสภาวะ ON ดงในรปท 5.11 โดย

รปท 5.11 แสดงวงจรของทรานซสเตอรทอยในสภาวะ ON

0RIVRIV EE)sat(CELCCC =−−− ………………(1) เมอ CE II ≈

ดงนน 0RIVRIV EC)sat(CELCCC =−−− ……………...(2) ( ) )sat(CECCELC VVRRI +−=+− ……………...(3)

( )C

)sat(CECCEL I

VVRR −=+ ……………...(4)

( )mA20

V3.0V15RR EL

−=+

( ) Ω=+ 735RR EL



จากสมการท 1 จะไดวา 0VVVV E)sat(CERCC L =−−− ………………….(5) )VV(VV )sat(CERCCE L +−= ………………….(6) )V3.0V10(V15VE +−= V7.4VE =

(min)FE

CB h

II = ………………….(7)

15mA20

IB =

mA33.1IB = CBE III += ………………….(8) mA20mA33.1IE += mA33.21IE =

E

EE I

VR = …………………(9)

mA33.21V7.4

R E =

Ω= 220R E

เลอกคา RE ทใชงานจรงเทา 220 โอหม

( ) EELL RRRR −+= …………………(10) ΩΩ−= 220735R L Ω= 515R L

เลอกคา RLทใชงานจรงเทา 510 โอหม



ขนตอนท 2 จากรปท 5.9 อาจเขยนเปนวงจรเปรยบเทยบแสดงการทางานบางสวนไดดงแสดงในรปท 5.12 โดยททรานซสเตอร T1 อยในระหวาง OFF และทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ ON

รปท 5.12 แสดงวงจรเปรยบเทยบการทางานบางสวนของวงจรสมบรณ เมอ ทรานซสเตอร T1 อยในระหวาง OFF และทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ ON

จากรปท 5.12 เขยนสมการโหนดไดดงน

B21 III += ……………………(11)

B2

R

1L

RR IRV

RRVV 21L +=

++

……………………(12)

B2)sat(BEE

1L)sat(BEECC IR

VVRRVVV

++

=++− ……………………(13)

mA33.1RV7.0V7.4

R515V7.0V7.4V15

21+

+=+

+−Ω

สมการ ON mA33.1R

V4.5R515

V6.9

21

+=+Ω

……………………(14)



ขนตอนท 3 จากรปท 5.9 อาจเขยนเปนวงจรเปรยบเทยบแสดงการทางานบางสวนไดดงแสดงในรปท 5.13 โดยททรานซสเตอร T1 อยในระหวาง ON และทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ OFF

รปท 5.13 แสดงวงจรเปรยบเทยบการทางานบางสวนของวงจรสมบรณเมอทรานซสเตอร T1 อยในระหวาง ON และทรานซสเตอร T2 อยในสภาวะ OFF

จากรปท 5.13 เขยนสมการโหนดไดดงน

CBO12 III += ………………….(15)

CBO1

R

2

R IRV

RV 12 += ………………….(16)

CBO1)OFF(BEEC

2)OFF(BEE IR

VVVRVV 1 +

+−=

+ ………………….(17)

CBO1)OFF(BEE)sat(CEE

2)OFF(BEE IR

VVVVRVV

++−+

=+ ….………(18)

( ) ( ) ( )( )

V0RV5.0V7.4V3.0V7.4

RV5.0V7.4

12+

−+−+=

−+

V0R

V2.4V5R

V2.4

12

+−

=

21 R8.0R2.4 =

8.0R2.4

R 12 =

สมการ OFF 12 R25.5R = ..……………….(19)



ขนตอนท 4 ใชสมการ ON และสมการ OFF ในการหาคาความตานทาน R1 และ R2 นาสมการท(19) แทนลงในสมการท (14)

mA33.1R25.5V4.5

R515V6.9

11

+=+Ω

..………………..(20)

จดใหอยในรปสมการกาลงสอง 3

11

1033.1R25.5

4.5R515

6.9 −×+=+

3

11

1033.1R03.1

R5156.9 −×+=+

( )1

13

1 RR1033.103.1

R5156.9 ××+=+

−

( ) ( )( )113

11 R515R1033.1R51503.1R6.9 +××++= − 2

13

111 R1033.1R685.0R03.145.530R6.9 −×+++= 2

13

11 R1033.145.530R715.1R6.9 −×+=− 2

13

1 R1033.145.530R885.7 −×+= 045.530R885.7R1033.1 1

21

3 =+−× − หาคา R1 ดวยสมการควอดราตก

a2

ac4bbR2

1−±−=

332

1 1033.12)45.5301033.14()885.7()885.7(R −

−

×××××−−±−−=

31 1066.282.217.62)885.7(R

−×−±−−=

31 1066.270.7885.7R−×

±=

ΩΩ= 54.69หรอ02.5859R1



เลอกคา R1 ทใชงานจรงเทากบ 5.6 กโลโอหม หาคา R2 โดยแทนคา R1 ในสมการท (19) จะได 12 R25.5R = Ω×= 02.585925.5R 2 Ω= 86.30759R 2 เลอกคา R2 ทใชงานจรงเทากบ 27 กโลโอหม 5.4.2 การเลอกอปกรณตามคามาตรฐาน ในขนตอนท 1 เราเลอกใชคา RE คา 220 โอหม ได เนองจากมวางขายในทองตลาด สวนคา RLทมวางขายและใกลเคยงคาทคานวณ (515 โอหม)ไดกคอ 510 โอหม และ 560โอหม ดงนนเราจงเลอกใชคา RL เทากบ 510 โอหม เพอใหแนใจวากระแส IC จะตองมคาไมนอยกวา 20 มลลแอมป ในขนตอนท 5 พจารณาวา R1 เปนโหลดของทรานซสเตอรซงอยในสภาวะ OFF ดงนนคา R1 จงควรมคามากเพอแนใจวา ทรานซสเตอรจะคตออฟไดอยางสมบรณ เราจงควรเลอกคา R1 เทากบ 5.859 กโลโอหม แตคามาตรฐานทวางขายม 5.6 กโลโอหม และ 6.8 กโลโอหม ดงนนคา R1 ทเลอกใชกคอ 5.6 กโลโอหม เพอแนใจวากระแสเบสมคามากพอสาหรบวงจรขณะทางานในภาวะ ON สวนคา R2 ทมวางขายและใกลเคยงคาทคานวณ (30.75 กโลโอหม)ไดกคอ 27 กโลโอหม และ 33 กโลโอหม ดงนนเราจงเลอกใชคา R2 เทากบ 27 กโลโอหม เพอใหแนใจไดวาจะทาให ทรานซสเตอรคตออฟไดอยางสมบรณ สรปไดวาเพอใหวงจรทางานไดอยางสมบรณ และถกตองตามตองการคาความตานทานทเหมาะสมกคอ RL เทากบ 510 โอหม RE เทากบ 220 โอหม R1 เทากบ 5.6 กโลโอหม และ R2 เทากบ 27 กโลโอหม ดงแสดงในรปท 5.14



รปท 5.14 แสดงวงจรไบสเตเบลมลตไวเบรเตอรแบบอมตเตอรคปเปลทสามารถทาไดจรง 5.5 คณสมบตของวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร ( Monostable multivibrator ) วงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรเปนวงจรมลตไวเบรเตอรทมการเปลยนแปลงการทางานเมอมสญญาณอนพตมาควบคมการทางาน การทางานของวงจรแตละครงจะทางานเพยงสภาวะเดยว โดยทวงจรหนงจะทางานตลอดเวลาสวนอกวงจรหนงจะคตออฟตลอดเวลา วงจรจะอยในสภาวะเชนนจนกวาจะมสญญาณอนพตมากระตน สภาวะการทางาสนจะกลบกนชวขณะ คอวงจรททางานอยจะคตออฟ วงจรทคตออฟอยจะทางานแทน หลงจากชวงเวลาทกาหนดไวหมดลง วงจรจะกลบไปอยในสภาวะเดม เวลาดงกลาวจะถกกาหนดโดยคาของเวลาคงท RC วงจรจะกลบไปอยในสภาวะเดมจนกวากระทงมอนพตใหมปอนเขามาอก วงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร นจะประกอบไปดวยวงจรกลบสญญาณ (inverter circuit) สองวงจร ซงเอาตพตของวงจรกลบสญญาณวงจรแรก จะถกนามาเปนอนพตของวงจรทสอง โดยวธ อาร-ซ คปปลง (R-C coupling) และเอาตพตของวงจรทสองจะถกนาเอามาเปนอนพต ของวงจรแรกโดยวธรซสทฟคปปลง (resistive coupling) สญญาณแรงดนทใชเปนสญญาณทรกเกอรของวงจรน โดยปกตมกมลกษณะแบบสญญาณดฟเฟอเรนชเอต ทมครงลางเพยงครงเดยว และจะทาใหทเอาตพตของวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรนมรปรางเปนคลนรปสเหลยมมมฉาก (rectangular) สญญาณเอาตพตทไดน มกถกนาไปใชในการควบคมวงจรพลสอนๆ เชน วงจรเกต (Gate circuit) เปนตน และวงจรมลตไวเบรเตอรแบบนอาจถกเรยกอกอยางหนงไดวา "วงจรถวงสญญาณ" (delay circuit) และวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรนบางครงกจะเรยกวา "วนชอตมลตไวเบรเตอร" (one-shot multivibrator)แสดงดงรปท 5.15



( ก ) วงจร

(ข) รปของสญญาณตามจดตางๆ

รปท 5.15 วงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร



5.5.1 การทางานของวงจร จากรปท 5.15 เปนวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร ประกอบดวยทรานซสเตอร 2 ตว ในการทางานสภาวะปกตทยงไมมสญญาณอนพตปอนเขามา ทรานซสเตอร Q1 จะไมนากระแส (OFF) สวนทรานซสเตอร Q2 จะนากระแส (ON) เปนสภาวะเสถยรภาพของวงจร ตวเกบประจ C จะประจแรงดนถงคา VCC มขวแรงดนซายบวกขวาลบแสดงดงรป ทเวลา t-1 วงจรแบงแรงดน R1 และ R2 รวมกบแหลงจายแรงดน VBB จายแรงดนไบแอส ยอนกลบใหทรานซสเตอร Q1 ทาใหทรานซสเตอร Q1 ไมนากระแส (OFF) ในสภาวะเสถยรภาพน เมอมสญญาณพลสแบบลบปอนเขามาทเบสของทรานซสเตอร Q2 ทเวลา t+1 ทาใหทรานซสเตอร Q2 กลบไปอยในสภาวะไมนากระแส (OFF) ขาคอลเลกเตอรของทรานซสเตอร Q2 จะมแรงดนคอยๆ เพมขนจนถงคา VCC มผลทาใหขาเบสของทรานซสเตอร Q1 นากระแส (ON) จนถงจดอมตวเสมอนขาคอลเลกเตอรของทรานซสเตอร Q1 ถกตอลงกราวด ทาใหแผนเพลตขงบวกของตวเกบประจ C ถกตอลงกราวดแสดงไดดงรปท 5.16

รปท 5.16 แสดงสภาวะการคายประจของ C ผานทรานซสเตอร

ทเวลา t+1 ทรานซสเตอร Q2 ไดรบแรงดนไบแอสกลบมขนาดแรงดนเทากบ VCC ตวเกบประจ C ประจแรงดนจาก -VCC จนถง +VCC ผานตวตานทาน R และทรานซสเตอร Q1 แรงดนทถกประจไวทตวเกบประจ C เปนแรงดน 0 V ทรานซสเตอร Q2 เรมนากระแสอกครงเมอตวเกบประจ C เรมประจแรงดนเปนขวตรงขามชวงเวลาททรานซสเตอร Q2 ไมนากระแส คอชวงเวลาทเปนแรงดนพลสออกเอาตพต eOในชวงเวลา t ตามรปท 5.16 ( ข )แรงดนทตกครอมตวเกบประจ C จะทาใหทรานซสเตอร Q2 ไดรบแรงดนไบแอสยอนกลบดงนน



ทรานซสเตอร Q2 จะคงสภาพ OFF ตอไป กระทงแรงดนนมคาเปน 0 V ชวงเวลาซงทรานซสเตอร Q2 มสภาพ OFF อยนกคอ "ขนาดความกวางของพลส" (pulse duration time) t ทเอาทพตนนเอง 5.5.2 ความกวางของพลสทเอาตพต

จากรปวงจรท 5.16 ชวงเวลาซงตวเกบประจ C ใชในการเกปประจกระทงมแรงดนตกครอมเปน 0 V โดยทาใหมกระแสไหลผานตวตานทาน R อาจหาไดจากสมการของการเกบประจดงน ( ) RC/t

COC EEEe −ε±−= ซงในกรณของวงจรโมโนสเตเบลเมอแทนคาตางๆ ลงในสมการจะเขยนไดวา

( ) RC/tCCCCCC VVV0 −ε+−=

RC/tCCCC V2V0 −ε−=

RC/tCCCC VV2 −ε=

2RC/t =ε+

( )434.0

301.0RClog

2logRCt

1010 =ε=

RC69.0t = ในทางปฏบตคารงดนทตกครอมตวเกบประจจะมคาเพยง 90 % ของคา VCC

( ) CR/tCOC LEEEe −ε±−=

( ) CR/tCCCCCC Lre0VVV9.0 −ε+−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ε

−= CR/tCC

CCCC Lre

VVV9.0

CCCR/tCC V1.0V

Lre=

ε

10CR/t Lre =ε

( )

434.00.1CR

log10logCR

t L10

10Lre =ε=

CR3.2 L= ดงนนชวงเวลาอยางนอยทสดจะตองใหสาหรบการทรกเกอรวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรกคอ T

โดยท rettT += CR3.2RC69.0 L+= T ( )CR3.2R069 L+=



แรงดนทไบอสกลบทจายใหรอยตอทจายใหอมตเตอรกบเบสของทรานซสเตอร Q2 ทเวลา t+1 มคาเทากบแหลงจาย VCC ถาแรงดนทไบอสกลบทปอนใหรอยตออมตเตอรกบเบสมคามากกวาคาทนไดของทรานซสเตอร ( VEBO ) ทรานซสเตอรอาจจะชารดเสยหาไดทนท การปองกนทาไดโดยตอไดโอดอาดบเขากบขาอมตเตอรของทรานซสเตอร Q2 กอนลงกราวดแสดงดงรปท 5.17

รปท 5.17 วงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรชนนดตอเพมไดโอดทขาอมตเตอร Q2

จากรปท 5.17 เปนวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอรชนดตอเพมไดโอดทขาอมตเตอรของทรานซส Q2

ชวยปองกนการพงของรอยตออมตเตอรกบเบส ซงเมอตวเกบประจ C ประจแรงดนถงแหลงจาย VCC จายมาตกครอมขาแบสกบกราวดของทรานซสเตอร Q2 เปนไบอสกลบจะเปนแรงดนตกครอมรอยตออมตเตอรกบเบสสวนหนง และเปนแรงดนตกครอมไดโอด D อกสวนหนง ไดโอด D ทาหนาทเปนวงจรแบงแรงดนไบอสกลบของ VCC ทจายใหชวยปองกนมใหแรงดนไบอสกลบทตกครอมระหวางรอยตออมตเตอรกบเบสมคาสงเกนกวาแรงดน VEBO ททรานซสเตอร Q2 จะทนได 5.6 พารามเตอรของวงจรโมโนสเตเบลมลตไวเบรเตอร 5.6.1 การออกแบบวงจร

จากวงจรโมโนสเตเบล มลตไวเบรเตอรดงแสดงในรปท 5.17 เรามาลองออกแบบวงจรดงตอไปนกาหนดให eO = 12 Vpeak , IC = 20 mA , Output pulse duration = 20 µsec , Q = 1200 pC ทรานซสเตอรทงสองตวทใชเปนซลกอนแบบ NPN มคา hFEmin = 20 , ICBO ≅ 0 , VEBO = 5 V , PIV = 60 V , ไดโอดทใชเปน ซลกอนไดโอด , ใชแหลงจายไฟ 12 V และ 6 V อยางละ 1 ตวและคา VBEoff = -0.5

จงหาคานวณหาคา R , R1 , R2 , RL , C , C1 และ C2



ลาดบขนการพจารณา 1. จากทรานซสเตอรอยในสภาวะนากระแส (ON) หาคา RL = RL1 = RL2 โดยใชกฎของโอหม

Ω=== 600mA20V12

IVR

CCC

L

แต RL ทใชงานจรง Ω= 620 2. หาคากระแส (IB) ตาสดททาใหทรานซสเตอรทางานถงจดอมตว

mA120mA20

hII

minFEC

B ===

3. หาคาความตานทาน R ทจะจากดกระแสเบสตามขอท 2

mA1V7.0V12

IVVR

BBEsatCC −

=−=

Ω= k3.11R 4. ในกรณทวงจรทรานซสเตอรขณะหยดนากระแส (OFF) แสดงดงรปท 5.18 เขยนสมการของ VBE(OFF) ในเทอมของแหลงจายแรงดน VBB และเขยนสมการ OFF ในเทอมของ R1 และ R2

รปท 5.18 แสดงวงจรขณะ Q1 OFF สมการ OFF 21CBO III +=

2

BBBEof

1

CEsatBEoffCBO R

VfVR

VVI

−+

−=

( ) ( ) ( )

21 R65.0

R05.0

0−−−

++−

=

21 R5.5

R5.00 +−=



12 R11R = ………………….( 1 ) 5. ในกรณทวงจรทรานซสเตอรขณะนากระแส (ON) แสดงดบรปท 5.19 เขยนสมการวงจร ON ดวยโหนด (node equation) ในเทอมของ R1 และ R1

รปท 5.19 แสดงวงจรขณะ Q1 ON

สมการ ON B21 III +=

B2BBBEsat

12LBEsatCC IR

VVRR

VV +−=+−

( )

mA1RV6.0V7.0

Rk62.0V7.0V12

21+

−−=+

−Ω

mA1RV7.6

Rk62.0V3.11

21+=+Ω ………………………..(2)

6. ใชสมการ ON และสมการ OFF ในการหาคาความตานทาน R1 และ R2 นาสมการท (1) แทนลงในสมการท (2)

mA1R11V7.6

Rk62.0V3.11

11+=+Ω

[ ] [ ])R11()Rk62.0(mA1)Rk62.0(7.6R113.11 1111 +++=× ΩΩ 2

1111 R011.0R82.6R7.64154R3.124 +++= 4154R011.0R82.6R7.6R3.124 2

1111 +=−− 4154R011.0R110 2

11 +=



04154R110R011.0 121 =+−

หาคา R1 ดวยสมการควอดราตก (quadratic equation)

จากสตร a2ac4bbR

21

−±−=

011.02)4154011.04()110()110(R

21 ×

××−±−−=

022.0182100,12110 −±=

Ω≅+= 9954022.0109110R1

เลอกคา R1 ใชงานจรง Ω= k10 ใชคา Ω= k10R1 แทนคาลงในสมการท (1) Ω×== k1011R11R 12 Ω= k110R2 เลอกคา R2 ใชงานจรง Ω= k100 7. ใชสมการการประจของตวเกบประจหาคาความจของตวเกบประจ C ทประจแรงดนจาก –VCC ถง 0 V ในเวลา

sec200 µ โดยตวเกบประจจะประจผานตวตานทาน R และแหลงจาย VCC จาก R693.0

tC =

F0289.01010693.010200

k10693.0sec200

C 36

µΩµ

=××

×=×=−

เลอกคา C ใชงานจรง F03.0 µ= 8. ใชสมการประจไฟฟาหาคาตวเกบประจ C1 และ C2

CCin1 VQ

eQC ==

pF100V12pC1200

C1 ==

เลอกคา C1 ใชงานจรง pF100=

V10pC1200

eQCin2 ==

pF120C2 = เลอกคา C2 ใชงานจรง pF100=



5.6.2 การเลอกอปกรณตามคามาตรฐาน วงจรจากการออกแบบสามารถเขยนเปนวงจรใหมไดดงรปท 5.20

รปท 5.20 วงจรทออกแบบไดตามตวอยาง

5.7 วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร ( Astable multivibrator circuit ) วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร เปนวงจรมลตไวเบรเตอรชนดหนง ซงบางครงนยมเรยกวา”ฟรรนนงค มลตไวเบรเตอร” (Free running multivibrator) และโดยปกตมกถกนาไปใชเปนวงจรผลตคลนจตรส(square-wave) วงจรชนดนประกอบดวยวงจรกลบสญญาณสองวงจร โดยทเอาตพตของวงจรแรกจะถกนาไปเปนอนพตของวงจรทสอง และเอาตพตของวงจรทสองจถกนาไปเปนอนพตของวงจรแรก การปอนสญญาณจากเอาตพตกลบไปเปนอนพตใชวธอารซคปปลง ดงแสดงในรปท 5.21

วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร คอวงจรทางอเลกทรอนกสทมสภาวะกงเสถยรภาพ 2 สภาวะ ระยะเวลาของแตละสภาวะกงเสถยรภาพทงสองจะขนอยกบคาเวลาคงทของ อาร-ซ ในวงจรมลตไวเบรเตอร ถงแมวาไมมสญญาณพลสจากอนพตปอนเขามากระตนการทางาน วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอรกสามารถกาเนดสญญาณคลนสเหลยมออกเอาตพตได วงจรจะทางานคลายกบวงจรกาเนดความถ (oscillator)

5.7.1 การทางานของวงจร จากรปท 5.21 เปนวงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอรชนดคอลเลคเตอรคปเปล การทางาน ของวงจรอธบายไดดงน ทเวลา t+0 ทรานซสเตอร Q2 จะนากระแสถงจดอมตว สวนทรานซสเตอร Q1 จะคตออฟ กระแสเบสของ



ทรานซสเตอร Q2 กคอกระแสทไหลเพอทาใหตวเกบประจ C2 ทาการเกบประจ กระทงแรงดนตกครอม C2 มคาเปน VCC ทาใหแรงดนทขาคอลเลคเตอรของทรานซสเตอร Q1 คอยๆ เพมขนแบบเอกโพเนนเชยลจนถงคาแรงดน VCC ตามการเกบประจ C2 ตวความตานทาน RB2 ควรเลอกคาทเหมาะสมสาหรบการควบคมใหทรานซสเตอรQ2 ทางานถงจดอมตวในสภาวะ ON นนคอทรานซสเตอร Q2 จะทางานถงจดอมตวหลงจากตวเกบประจ C2 ประจแรงดน VCC

รปท 5.21 วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร



ในทานองเดยวกน ตวเกบประจ C1 จะประจแรงดนถงคาแรงดน VCC เมอทรานซสเตอร Q1 ทางานถงจดอมตวเชนกน ขณะทรานซสเตอร Q2 นากระแสถงจดอมตว เสมอนเปนสวตชทตอวงจร ตอแผนเพลตทประจแรงดนบวกของตวเกบประจ C1 ลงกราวด แสดงใหเหนดงรปท 5.22

รปท 5.22 แสดงสภาวะคายประจของ C1 ผานทรานซสเตอร Q2

จากรปท 5.22 จะเหนไดวาตวเกบประจของ C1 ตอขนานกบรอยตอเบสกบอมตเตอรของทรานซสเตอร Q1

และจากทตวเกบประจ C1 มแรงดนประจอยแลวเทาแหลงจาย VCC จงทาใหมแรงดน VCC จายเปนแรงดนไบอสกลบใหตวทรานซสเตอร Q1 ทเวลา t+0 มคาเปน –VCC ทรานซสเตอร Q1 อยในสภาวะ OFF

ทเวลา t+0 น ตวเกบประจ C1 จะเรมประจแรงดนอกจาก –VCC ถง +VCC แสดงดงรปท 5.22 (ข) ทรานซสเตอร Q1 จะยงคง OFF จนกระทงถงชวงเวลา t-1 เพราะในขณะเวลาดงกลาวไบแอสททรานซสเตอร Q1 เปน 0 V เมอถงชวงเวลา t+1 รอยตอเบสกบอมตเตอรของทรานซสเตอร Q1 จะไดรบไบแอสตรง ทาใหทรานซสเตอร Q1 เรมนากระแส เพราะทรานซสเตอร Q1 นากระแสทเวลา t+1 ทาใหแผนเพลตทประจแรงดนบวกของตวเกบประจ C2 ถกตอลงกราวด ดงนนแรงดนทประจในตวเกบประจ C2 กลายเปนแรงดนไบแอสกลบใหกบตวทรานซสเตอร Q2 แสดงไดดงรป 5.23

รปท 5.23 สวนประกอบของรปท 5.21 สภาวะการคายประจของ C2 ผานทรานซสเตอร Q1



ทเวลา t+1 ตวเกบประจ C2 เรมจะประจแรงดนจาก –VCC ผานทานซสเตอร Q1 ขณะ ON และผาน RB2 ทรานซสเตอร Q2 จะ OFF จนกวาตวเกบประจ C2 จะมประจตกครอมเปน 0 V ทรานซสเตอร Q2 จงจะเรมนากระแสอกครงในเวลา t+2

ชวงเวลาระหวาง t+1 ถงชวงเวลา t-2 ตวเกบประจ C1 จะประจแรงดนถงคา VCC มกระแสเบสไหลเนองจากทรานซสเตอร Q1 ON การทางานของวงจรจะเปนเชนนโดยสลบกนทางานเรอยไป ทาใหเอาตพตไดรปสญญาณสเหลยมมมฉาก แสดงดงรปท 5.21 (ข) ความแรงของแรงดนเอาตพตมคา VCC–VCEsat

จากรปท 5.21 จะไดวา t1 – t0 = เวลา tA และ t2 – t1 = เวลา tB ให T = เวลา 1 คาบ (period)

ดงนน T = tA + tB เมอ tA = 0.69 RB1C1

tB = 0.69 RB2C2 แทนคา T = 0.69 RB1C1 + 0.69 RB2C2 ตามปกตให R = RB1 = RB2 จะได T = 0.69 R(C1 + C2) ในกรณทวงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอรเปนแบบสมมาตร จะได

C = C1 = C2 ดงนน T = 0.69 R(C + C)

T = 0.69 R(2C) จะได T = 1.38 RC

5.7.2 ตวอยางการนาวงจรไปประยกตใชงาน

วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร คอวงจรทางอเลกทรอนกสทมสภาวะกงเสถยรภาพ 2 สภาวะ ระยะเวลาของแตละสภาวะกงเสถยรภาพทงสองจะขนอยกบคาเวลาคงทของ อาร-ซ ในวงจรมลตไวเบรเตอร ถงแมวาไมมสญญาณพลสจากอนพตปอนเขามากระตนการทางาน วงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอรกสามารถกาเนดสญญาณคลนสเหลยมออกเอาตพตได วงจรจะทางานคลายกบวงจรกาเนดความถ (oscillator) รปคลนสเหลยมใชเปนสญญาณนาฬกาในวงจอเลกทรอนกสและดจตอล



5.8 พารามเตอรของวงจรอะสเตเบล มลตไวเบรเตอร 5.8.1 การออกแบบวงจร ตวอยางการออกแบบวงจร ตองการออกแบบวงจรอะสเตเบลมลตไวเบรเตอร ซงมคณสมบตดงน คอ eO = 10 Vpeak เปนพลสบวก มความกวาง 20 µsec โดยชวงเวลาระหวางพลส มคา 10 µsec และ ICon = 10 mA กาหนดให มแหลงจายศกดาคา 0 ~ 30 V 1 เครอง ขนาด 0 ~ 250 mA ทรานซสเตอรทใชเปนซลกอนชนด NPN มคา hFemin = 20 , VEBOmax = 15 V, ICBO = 0

วธทา CCO VV10e ==∆

mA107.9

mA103.010

IVVR

CCEsatCC

L =−=−=

Ω= 970RL เลอกใชคา Ωk1 แทน

mA5.020mA10

hII

minFEC

B ===

B

CECC2B1BB I

VVRRR −===

mA5.03.9

mA5.07.010RB =−=

Ω= k16RB เลอกใชคา Ωk18 แทน ( ) =− 12 tt ความกวางของพลสทเอาตพต sec20 µ=

RC69.0t =

( ) )1018(69.0

1020R69.0

tC 36

2B2 ××==

−

F1061.1C 92

−×= F0016.0C2 µ= เลอกใชคา F0015.0 µ ( ) =− 01 tt ชวงเวลาระหวางพลส sec10 µ=

( ) )1018(69.0

1010R69.0

tC 36

1B1 ××==

−

F10805.0C 91

−×= เลอกใชคา F00082.0 µ แทน

สาหรบการปรบแตงเพอใหไดพลสทมความกวางเทากบ sec20 µ พอดนน สามารถทาไดโดยการแทนคา

2BR ดวยตวความตานทานคาคงทคาหนงกบตวความตานทานซงปรบคาไดอกตวหนงดงนน 212B RRR +≥

โดยท 1R มคาคงท , 2R ปรบคาได



ΩΩΩ +≥ k10k8.6k18

2k10

k8.6R 2BΩ

Ω += Ω= k8.11

( ) )108.11(69.0

1020R69.0

tC 36

2B2 ××==

−

92 1045.2C −×=

C2 F00245.0 µ= ใชคา F0022.0 µ แทน 5.8.2 การเลอกอปกรณตามคามาตรฐาน ดงนนวงจรทออกแบบแลวจงมลกษณะดงในรปท 5.24

รปท 5.24 วงจรทออกแบบไดตามตวอยาง

จบเนอหา บทท 8 วงจรมลตไวเบรเตอร

Documents

แผนกวิชาช างอิเล็กทรอน ิกส ใบเนื้อหา หน าที่ 1 วิทยาลัยเท ... · (Multivibrator Circuit)