COMPARATORI & MICROCONTROLLORI - 8




MULTIVIBRATORE ASTABILE

Un multivibratore e' un oscillatore realizzato mediante un comparatore o amplificatore differenziale. In figura 8 e' mostrato un multivibratore la cui uscita e' un onda quadra..

VDD = 5V, VTH = 3.333, VTL = 1.666V , R1=R2=R3 =10k ohm, RT = 15 kohm, CT = .1 µF e FOSC = 480 Hz

Figura 8: circuito del multivibratore con uscita ad onda quadra

 I resistori R1, R2 e R3 definiscono il percorso di retroazione dall'uscita all'ingresso non invertente per la definizione dell'isteresi. Il resistore RT e il capacitore CT formano una rete di ritardo tra l'uscita e l'ingresso invertente. Supponiamo che all'inizio del ciclo, CT e' scarico per cui l'ingresso non invertente e' a massa. L'uscita scatta al valore alto forzando l'ingresso non invertente al valore alto della soglia di scatto e caricando il condensatore CT attraverso RT. Quando la tensione tra i terminali di CT raggiunge la tensione di soglia alta, l'uscita e' forzata bassa. L'uscita bassa forza l'ingresso non invertente al valore basso della soglia di scatto facendo scaricare CT attraverso RT. Quando la tensione su CT raggiunge tale valore di scatto l'uscita va alta e il ciclo riparte.
Per progettare un oscillatore multivibratore bisogna prima definire l'isteresi ( esempio 3) stando attenti a scegliere le tensioni di soglia (VTH e VTL) che sono regolarmente centrate su VDD/2. Definite VTH e VTL si calcolano i valore di RT e CT che definiscono la frequenza di oscillazione FOSC mediante la relazione

 

 

 VDD = 5V, VTL = 1.666V and VTH = 3.333V " R1, R2 and R3 = 10k " RT = 15k, CT = .1 µF for a FOSC = 906 Hz

Figura 9 circuito del multivibratore con uscita a rampa

Duplicatore di tensione capacitivo

Riprendendo il multivibratore descritto prima si puņ costruire un duplicatore di tensione capacitivo mostrato in figura 10.

MICROST.IT  duplicatore di tensione capacitivo

Figura 10: duplicatore capacitivo di tensione

Il circuito lavora caricando il capacitore C1 attraverso il diodo D1, riversando parte della energia immagazzinata in C1 su C2 attraverso il diodo D2. All'inizio del ciclo, l'uscita del multivibratore e' bassa e una corrente fluisce da VDD attraverso D1 verso condensatore C1 caricandolo. Quando l'uscita del multivibratore diventa alta, il diodo D1 e' polarizzato inversamente per il fatto che la tensione nel nodo comune con i diodi viene portata ( per effetto boostrap) ad un valore pari 2(VDD-0.7) e la corrente di carica si arresta. Inoltre il diodo D2 e' polarizzato direttamente permettendo la ridistribuzione della carica di C1 con C2. Quando l'uscita va bassa il ciclo riparte.
Nota: la tensione di uscita del duplicatore e' non regolata e si abbassa con l'aumentare della corrente assorbita. Tipicamente l'uscita e' rappresentabile con un modello equivalente  costituito da un generatore di tensione di valore 2*(VDD) in serie con un resistore Rout come mostrato figura 11.

Figura 11: modello equivalente dell'uscita del duplicatore

Per progettare il duplicatore bisogna per prima cosa definire la resistenza Rout sulla base della corrente che si vuole assorbire e la tensione di uscita  per quella corrente. Inoltre bisogna ricordare che la corrente in uscita e' limitata alla meta' della massima corrente che puņ fornire lo stadio di uscita del comparatore con cui si e ' realizzato il multivibratore. La relazione che lega C1 e la frequenza di switching ( frequenza Fosc del multivibratore)