تعریف مولتی ویبراتور (Multivibrator) در مدار

تعریف مولتی ویبراتور (Multivibrator) در مدار:
مولتی ویبراتور (Multivibrator) جزو مدارات منطقی ترتیبی (Sequential Logic Circuits) است که به صورت مداوم بین دو حالت مشخص HIGH و LOW نوسان می کند.

مدارات منطقی ترتیبی تکی، می توانند در ساخت مدارات پیچیده تر مانند مولتی ویبراتورها، شمارنده ها، شیفت رجیستر ها، لچ ها و حافظه ها مورد استفاده قرار گیرند.

اما این نوع از مدار ها برای این که به شیوه ترتیبی عمل کنند، به یک پالس کلاک یا سیگنال زمان بندی نیز نیاز دارند تا با استفاده از آن وضعیت خود را تغییر دهند.

پالس های کلاک معمولا شکل موج مربعی یا مثلثی پیوسته ای هستند که توسط یک مولد پالس (Pulse Generator)، مانند مولتی ویبراتور تولید می شوند.

یک مدار مولتی ویبراتور بین حالت HIGH و حالت LOW نوسان می کند و منجر به تولید یک خروجی پیوسته می شود.

مولتی ویبراتورهای آستابل (Astable Multivibrators) به صورت معمول دارای چرخه وظیفه (Duty Cycle) در حدود 50 درصد هستند که به این معنی است که در 50 درصد از زمان چرخه (Cycle Time) خروجی در حالت HIGH قرار دارد و در 50 درصد باقی مانده نیز خروجی وضعیت LOW دارد.

به عبارت دیگر می توان گفت که چرخه وظیفه برای یک پالس زمانی آستابل 1:1 است.

مدارات منطقی ترتیبی که از سیگنال کلاک برای همگام سازی (Synchronization) استفاده می کنند، به فرکانس و نیز پهنای پالس کلاک برای تغییر وضعیت کلیدزنی خود وابسته هستند.

مدارات منطقی ترتیبی همچنین ممکن است که وضعیت خود را در لبه بالا رونده یا پایین رونده و یا هر دو لبه سیگنال کلاک تغییر دهند و این دقیقا اتفاقی است که در فلیپ فلاپ ها رخ می دهد. شکل موج سیگنال کلاک در تصویر زیر دیده می شود.

عبارات زیر در سیگنال زمان بندی و شکل موج رایج هستند:

• Active HIGH: اگر تغییر حالت از LOW به HIGH، در لبه بالا رونده پالس یا در طول عرض کلاک اتفاق بیفتد، سیگنال را Active HIGH گویند.
• Active LOW: اگر تغییر حالت از HIGH به LOW در لبه پایین رونده پالس کلاک اتفاق بیفتد، سیگنال را Active LOW گویند.
• چرخه وظیفه (Duty Cycle): برابر با نسبت عرض کلاک به تناوب کلاک است.
• عرض کلاک (Clock Width): برابر با مقدار زمانی است که در آن سیگنال کلاک در سطح منطقی یک و یا HIGH قرار دارد.
• تناوب کلاک (Clock Period): برابر با زمان بین گذارهای متوالی در یک جهت یکسان است، مثلا بین دو لبه بالا رونده و یا دو لبه پایین رونده.
• فرکانس کلاک (Clock Frequency): فرکانس کلاک دقیقا برابر با معکوس تناوب کلاک است. دوره تناوب/ 1 = فرکانس 

مدارات مولد پالس کلاک، می توانند ترکیبی از مدارهای آنالوگ و نیز مدارهای دیجیتال باشند. این مدارها می توانند یک دنباله متوالی از پالس ها را تولید کنند که در این صورت مولتی ویبراتورهای آستابل نام دارند.

همچنین این مدارات ممکن است یک پالس با دوره مشخصی را تولید کنند که در این صورت مولتی ویبراتورهای مونواستابل (Monostable Multivibrators) نامیده می شوند.

معمولا ترکیب دو یا تعداد بیشتری از مولتی ویبراتورها، منجر به ایجاد الگوی مطلوبی از پالس ها می شود. این الگو می تواند شامل تنظیمات پهنای پالس، زمان بین پالس ها و فرکانس پالس ها باشد.

اساسا سه نوع مدار مولد پالس کلاک وجود دارد:

• آستابل (Astable): مولتی ویبراتورهای آستابل، نوعی از مولتی ویبراتورهای آزاد-گرد (Free-Running) هستند که هیچ حالت پایداری ندارند، اما به صورت مداوم بین دو حالت نوسان می کنند. این عمل منجر به تولید قطاری از موج های مربعی با فرکانس ثابت می شود.
• مونواستابل (Monostable): مولتی ویبراتور مونواستابل، یک مولتی ویبراتور تک ضربه ای یا One-Shot است که فقط یک حالت پایدار دارد و به صورت خارجی تحریک می شود و پس از مدتی به حالت اولیه پایدار خود بازگردد.
• بای استابل (Bistable): یک فلیپ فلاپ نمونه ای از چنین مولتی ویبراتوری است که دارای دو حالت پایدار است. این مدار یک پالس تکی تولید می کند که دارای مقداری مثبت و یا منفی است.

یک راه حل برای تولید یک سیگنال کلاک ساده، ایجاد ارتباطات داخلی بین گیت های منطقی است.

چون گیت های NAND شامل تقویت کننده هستند، در نتیجه می توانند برای تولید سیگنال کلاک و یا پالس زمان بندی نیز مورد استفاده قرار گیرند. برای این هدف به یک خازن و یک مقاومت برای ایجاد فیدبک نیاز دارند.

چنین مدارات زمان بندی معمولا به این دلیل مورد استفاده قرار می گیرند که دارای ساختار بسیار ساده ای هستند.

همچنین اگر یک مدار منطقی طراحی شده باشد و دارای گیت های استفاده نشده باشد، می توان از آن ها برای ایجاد نوسان ساز آستابل یا مونواستابل استفاده کرد.

این نوع ساده از شبکه نوسان سازهای RC، گاهی نوسان سازهای آرام (Relaxation Oscillator) نامیده می شوند.