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El multivibrador astable es un generador de onda cuadrada, posee dos estados inestables (Fig 1); permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado.

Fig 1

El siguiente circuito (Fig. 2) es un oscilador de relajación hecho con un amplificador operacional con realimentación positiva. La tensión en la entrada no inversora del amplificador operacional es el resultado de acoplar la tensión de salida a través de un divisor de voltaje compuesto de R1 y R2. La tensión en la entrada inversora se desarrolla como parte de una combinación RC. Si la entrada diferencial es positiva, la salida del amplificador operacional se satura cerca del valor positivo de la fuente de alimentación. Por el contrario, si la entrada diferencial es negativa, la salida se satura cerca del valor negativo de la fuente de alimentación.

Fig 2

Cuando la salida se halla en un valor positivo, el capacitor se carga hacia este valor en forma exponencial con una constante de tiempo RC. En algún punto, este crecimiento en la tensión de la entrada inversora hace que el amplificador operacional cambie al otro estado, donde la tensión de salida es negativa. Entonces el capacitor empieza a descargarse hacia este valor negativo hasta que la entrada diferencial se vuelve negativa.

Dicho de una manera gráfica podemos decir que:

Fig 3

Fig 4

Cuando Vo está en +Vsat, al voltaje de retroalimentación se lo denomina el voltaje de umbral superior VUT. Este voltaje se calcula con la siguente formula:

La resistencia Rf sirve como trayectoria de la retroalimentación hacia la entrada (-). Cuando Vo alcanza el valor de +Vsat la corriente l+ fluye por Rf para cargar el capacitor C al valor VUT. Mientras el voltaje del capacitor, VC sea inferior a Vut, el voltaje de salida seguirá siendo el valor +Vsat.

Cuando VC aumenta y es ligeramente mayor que VUT, la entrada (-) se vuelve positiva respecto a la entrada (+). Esto provoca el cambio de la salida de +Vsat a –Vsat. Luego, la entrada (+) es y se antiene negativa respecto a tierra debido a que el voltaje de retroalimentación es negativo y esta dado por:

Las dos ecuaciones son idénticas. Justo después de que Vo cambia de valor a –Vsat el capacitor tiene un voltaje inicial igual a VUT. Despues, la corriente I- descarga C hasta 0V y recarga C a un valor VLT. Cuando VC se vuelve ligeramente más negativo que el voltaje de retroalimentación VLT, el voltaje de salida Vo vuelve a ser +Vsat. Se restablecen asi las condiciones excepto que ahora C tiene una carga inicial igual a VLT. El capacitor se descarga desde un valor VLT hasta llegar a 0V y luego se vuelve a cargar hasta el valor VUT, el proceso se repite una y otra vez.

Frecuencia de oscilacion:

Para simplificar el cálculo del tiempo de carga del capacitor se escoge R2 de manera que sea igual a 0.86R1. los intervalos de tiempo t1 y t2 muestran cómo cambian VC y Vo con tel tiempo respectivamente. Los tinervalos de tiempo t1 y t2 son iguales al producto de Rf y de C. El periodo de oscilación T es el tiempo necesario para que se complete un cliclo. Dado que T es la suma de t1 y t2.

Fig 5

La frecuencia de oscilación f es inversa del periodo T y se expresa asi:

En la que T se expresa en segundos, f en Hertz, R en ohms y C en farads.