Osciladores, Multivibradores o Circuitos Astables - Parte I.

Volví...!!!, esta vez prepara tu placa de pruebas y unos cuantos integrados, que lo que viene será todo práctica... Seguramente te llama la atención el nombre Astable. Bien... lo explicaré brevemente...

Existen tres circuitos clasificados según la forma en que retienen o memorizan el estado que adoptan sus salidas, estos son...

Circuitos Biestables o Flip-Flop (FF):

Son aquellos que cambian de estado cada vez que reciben una señal de entrada (ya sea nivel bajo o alto), es decir retienen el dato de salida aunque desaparezca el de entrada.
Conclusión: Poseen dos estados estables

Circuitos Monoestables:

Estos circuitos cambian de estado sólo si se mantiene la señal de entrada (nivel alto o bajo), si ésta se quita, la salida regresa a su estado anterior.
Conclusión: Poseen un sólo estado estable y otro metaestables

Circuitos Astables o Aestables:

Son circuitos gobernados por una red de tiempo R-C (Resistencia-Capacitor) y un circuito de realimentación, a diferencia de los anteriores se puede decir que no poseen un estado estable sino dos metaestables

Y a estos últimos nos dedicaremos ahora, los otros dos los trataremos en las próximas lecciones...

De todos los circuitos astables el más conocido es el que se construye con un integrado NE555, el cual ya vimos como hacerlo tiempo atrás (en nuestro tutorial de electrónica básica). La idea es que veas todas las posibilidades que te brindan las compuertas lógicas y ésta es una de ellas, considerando que en muchos circuitos o diseños quedan compuertas libres (sin ser utilizadas) vamos a aprovecharlas para armar circuitos astables, timer's o temporizadores, o yo que se, como le quieras llamar.

Comencemos...

Oscilador Simétrico con compuertas NOT

Fue el primero que se me ocurrió y utiliza dos inversores o compuertas NOT.

Descripción:

Suponte que en determinado momento la salida del inversor B está a nivel "1", entonces su entrada esta a "0", y la entrada del inversor "A" a nivel "1". En esas condiciones C se carga a través de R, y los inversores permanecen en ese estado.

Cuando el capacitor alcanza su carga máxima, se produce la conmutación del inversor "A". Su entrada pasa a "0", su salida a "1" y la salida del inversor "B" a "0", se invierte la polaridad del capacitor y este se descarga, mientras tanto los inversores permanecen sin cambio, una vez descargado, la entrada del inversor "A" pasa nuevamente a "1", y comienza un nuevo ciclo.

Este oscilador es simétrico ya que el tiempo que dura el nivel alto es igual al que permanece en nivel bajo, este tiempo esta dado por T = 2,5 R C

• T expresado en segundos
• R en Ohms
• C en Faradios

Creo yo que fue fácil y sencillo hacerlo, ahora bien, si recordamos aquello de las leyes de De Morgan sabrás que uniendo las entradas de compuertas NAND o compuertas NOR obtienes la misma función que los inversores o compuertas NOT, esto me lleva a las siguientes conclusiones...

Oscilador Simétrico con compuertas NAND

Oscilador Simétrico con compuertas NOR

Como veras, todo se basa en el primero que vimos, y hay más combinaciones todavía..., por ejemplo...

Y así... hasta que me cansé, algo que no mencioné es que puedes controlar la velocidad de estos circuitos, Cómo...?, Muy fácil mira...

Aquí R es de 100k pero puedes usar otro a ver que ocurre, o cambia el capacitor, bueno, ya verás que hacer... pero sigamos con esto que aquí no termina...

Osciladores, Multivibradores o Circuitos Astables - Parte II.

Sabes que probé los osciladores anteriores con un parlante pequeño (de esos de PC) pero nada..., hasta que encontré una solución...

y este sí me dio resultado, hasta puedes reemplazar R por un potenciómetro y regular el sonido (es decir, su frecuencia) .

Disparadores Schmitt Trigger

Algo que no vimos hasta ahora son las compuertas SCHMITT TRIGGER o disparadores de Schimitt, son iguales a las compuertas vistas hasta ahora pero tienen la ventaja de tener umbrales de conmutación muy definidos llamados VT+ y VT-, esto hace que puedan reconocer señales que en las compuertas lógicas comunes serían una indeterminación de su estado y llevarlas a estados lógicos definidos, mucho mas definidos que las compuertas comunes que tienen un solo umbral de conmutación.

Se trata de esto...

Suponte la salida a nivel lógico 1, C comienza a cargarse a través de R, a medida que la tensión crece en la entrada de la compuerta esta alcanza el nivel VT+ y produce la conmutación de la compuerta llevando la salida a nivel 0 y el capacitor comienza su descarga.

Cuando el potencial a la entrada de la compuerta disminuye por debajo del umbral de VT-, se produce nuevamente la conmutación pasando la salida a nivel 1, y se reinicia el ciclo.

No sólo existen inversores Schmitt Trigger, sino también compuertas AND, OR, NOR, etc, y ya sabes como utilizarlas, pero veamos una posibilidad más de obtener circuitos así...

Oscilador a Cristal

Se trata de un oscilador implementado con dos inversores y un Cristal de cuarzo, el trimer de 40pf se incluye para un ajuste fino de la frecuencia de oscilación, mientras el circuito oscilante en si funciona con un solo inversor, se incluye otro para actuar como etapa separadora. extraído de un libro de por ahí... :-P

Hasta aquí..., Te cuento que los Osciladores vistos hasta el momento pueden ser controlados fácilmente, y eso es lo que haremos ahora...

Osciladores, Multivibradores o Circuitos Astables - Parte III.

Osciladores Controlados

Se trata simplemente de controlar el momento en que estos deben oscilar. Veamos..., tenemos dos opciones, que sean controlados por un nivel alto o por un nivel bajo.

Si tienes en cuenta que los osciladores vistos hasta el momento solo pueden oscilar cambiando el estado de sus entradas en forma alternada, lo que haremos será forzar ese estado a un estado permanente, como dije anteriormente ya sea a 1 o 0

Vamos al primer ejemplo; lo haremos utilizando un diodo en la entrada del primer inversor, así...

Creo que está claro, si el terminal de control está a nivel 0 el circuito oscilará, si está a nivel 1 dejará de hacerlo.

Lo mismo ocurre con las otras compuertas, observa esta con una compuerta NOR, una de sus entradas forma parte del oscilador y la otra hace de Control.

Si lo quieres hacer con compuertas NAND, es igual que el anterior, solo que esta vez un "1" en la entrada de Control habilita al oscilador y un "0" lo inhabilita.

Debes estar cansado ya de tantos osciladores, pero la tentación me mata, el tema es que cierta vez quería controlar la velocidad de un motor de CC y mi única solución era disminuir la tensión, lo malo es que también disminuía el torque del motor (fuerza de giro). Hasta que... un día supe que podía controlarla con un circuito astable regulando el ancho de pulso de salida, como...?, bueno en la siguiente lección te cuento..., hoy estoy agotado...