Frecuencia de un multivibrador astable construido con inversores (NO puertas)

2

He montado el siguiente circuito multivibrador astable (a.k.a. astable oscilador):

Generaunaondacuadrada(comoseesperaba),perolafrecuenciadesalidanoestábienpredichaporlasfórmulasqueheencontradoparaestecircuito.

Porejemplo,estecircuitoapareceenlaFigura5.30deTheArtofElectronicsysedicequesufrecuenciaesaproximadamente\$\frac{1}{RC}\$(probablemente\$R\$pretendeser\$R_2\$,aunquesupongoquepodríaserlaresistenciatotalde\$R_1\$y\$R_2\$enparalelo)cuando\$R_1\$esaproximadamente\$10R_2\$.Elmismocircuito(aunqueutilizandopuertasNANDconfiguradasparaactuarcomoinversoresenlugardepuertasNOreales,nosignificaqueestodebaafectarelresultado)apareceen este sitio bajo el encabezado" NAND Gate Astable Multivibrators ", donde su frecuencia se indica como \ $ \ frac {1} {2.2R_2C} \ $. No se ofrece ninguna derivación en ninguno de los casos.

¿Cómo podría ir yo mismo derivando la frecuencia de salida? Supongo que alguna forma de análisis de circuito RC que involucre una ecuación diferencial funcionaría, pero dados los medios indirectos por los cuales se alimenta el circuito (a saber, aunque las puertas NO) no estoy seguro de cómo configurar una ecuación para el voltaje del condensador como un función de la fuente de voltaje para este circuito (asumiendo que esta es la forma correcta de proceder).

Cualquier sugerencia sería apreciada!

    
pregunta Reign of Error

1 respuesta

1

Primero, todo lo que se muestra a continuación solo concierne a las puertas CMOS con punto de conmutación a 1/2 de Vcc. Por lo tanto, no de la serie HCT. La serie HC está bien y 4xxx también.

Al principio, R1 no afecta la frecuencia en absoluto. Se coloca allí para que la corriente de entrada del inversor (a través de los diodos de protección) no afecte el trabajo del esquema. Es por eso que debería ser mucho más grande que R2.

La frecuencia del esquema es \ $ F = \ frac {1} {2.2.R_2.C_1} \ $

¿Cómo se deriva?

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En el primer aviso, la tensión en los puntos 2 y 3 puede ser solo 0 o Vcc.

El esquema se convierte en la otra etapa cuando V1 es igual a la mitad de la tensión de alimentación.

Cuando la segunda salida de la puerta cambia de 1 a 0, el condensador se carga a -0.5Vcc (la placa izquierda es negativa), por lo que V1 se convierte en -0.5Vcc y comienza a aumentar porque R2 está conectado a Vcc: $$ \ tau = R_2.C_1 $$ $$ V_1 = V_ {cc}. (1-e ^ {- \ frac {t} {\ tau}}) - \ frac {V_ {cc}} {2} .e ^ {- \ frac {t} {\ tau }} = V_ {cc} - \ frac {3.V_ {cc}} {2} .e ^ {- \ frac {t} {\ tau}} $$ La conmutación del esquema ocurrirá cuando V1 se vuelva igual a Vcc / 2, por lo que: $$ \ frac {V_ {cc}} {2} = V_ {cc} - \ frac {3.V_ {cc}} {2} .e ^ {- \ frac {t} {\ tau}} $$ O: $$ \ frac {V_ {cc}} {2} = \ frac {3.V_ {cc}} {2} .e ^ {- \ frac {t} {\ tau}} $$ $$ \ frac {1} {3} = e ^ {- \ frac {t} {\ tau}} = > 3 = e ^ {\ frac {t} {\ tau}} $$ $$ ln 3 = \ frac {t} {\ tau} $$ $$ t = \ tau.ln 3 = R_2.C_1.ln 3 = 1.098612289.R_2.C_1 $$

Esta es la mitad del período (porque el esquema cambia exactamente en la mitad del Vcc), por lo que el período: $$ T = 2.t = 2.197224577.R_2.C_1 $$

BTW: este oscilador tiene una estabilidad de frecuencia muy alta, tanto por la temperatura como por el Vcc. De esta manera, debe fomentarse su uso para todos los esquemas en los que no se necesita estabilidad de cuarzo.

    
respondido por el johnfound

Lea otras preguntas en las etiquetas