Multivibratore astabile
con amplificatore operazionale e D.C. 50%
Quante volte vi sarà capitato di dover costruire un multivibratore astabile senza però avere a portata di mano un 555? Nessun problema, perché al suo posto si può usare un comunissimo amplificatore operazionale con risultati più che discreti.
Materiale necessario:
un’amplificatore operazionale qualunque, qualche resistenza e un condensatore non polarizzato, eventualmente un paio di diodi zener per stabilizzare la tensione di uscita a quella desiderata.
Il circuito che fa funzionare l’amplificatore operazionale come un multivibratore astabile è il seguente:
Scelta dei valori dei componenti: le configurazioni possibili sono moltissime, perché possiamo usare praticamente qualsiasi resistenza (maggiore almeno di un migliaio di Ω) e qualsiasi condensatore( non elettrolitico!!!) per costruire il nostro multivibratore astabile. Per facilitare i calcoli scegliamo R1 e R2 di valore uguale (per esempio 20KΩ), e calcoliamo così la costante k che è data dalla formula:
k = ln[1+(2R2)/R1]
Le due resistenze R1 e R2 vengono scelte uguali in quanto, ponendole dello stesso valore, otteniamo dalla formula il valore k pari a 1,09 il quale solitamente viene approssimato per difetto a 1.1 facilitando cosi i seguenti calcoli.
A questo punto andiamo a scegliere il valore degli altri due componenti, la resistenza di reazione Rf e il condensatore C. Anche in questo caso possiamo scegliere praticamente qualsiasi valore dei componenti, purché siano a nostra pronta disposizione.
Supponiamo di aver bisogno di una forma d’onda di uscita a una frequenza di 10 KHz per fare un esempio pratico nella realizzazione del circuito.
Calcoliamo il periodo del segnale di uscita:
T=1/10KHz = 100µs
Scegliamo ora un condensatore ceramico del valore di 1nF, e calcoliamo ora il valore che deve avere la Rf per far funzionare il circuito nel modo prestabilito.
Rf = T/2*C*k => Rf = 100µs/2*1nF*1.1= 45.45 KΩ
A questo punto alimentiamo il nostro circuito con una tensione duale tra i +-12V ai +-15V, e otterremo così in uscita un segnale ad onda quadra di ampiezza +- (Vcc-2). Ora possiamo adattare il livello di uscita +- Vsat a quello desiderato utilizzando uno oppure due zener. Ci sono 3 configurazioni possibili:
Una che produce un’uscita pari a +- Vzener (FIG.1)
FIG.1
Una che produce un’uscita tra 0 e +Vzener (FIG.2)
FIG.2
Una terza che produce un’uscita tra 0 e –Vzener. (FIG.3)
FIG.3
In tutti e 3 i casi è presente una resistenza di limitazione (da circa 2000 ohm). che serve per non far passare un’eccessiva corrente nello zener rischiando di bruciarlo. Inoltre, sconsiglio di collegare in uscita un carico che richieda un’eccessivo quantitativo di corrente(max 10-20mA), pena la rottura dell’amplificatore.
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