تعریف مدار مولتی ویبراتور آستابل

مدار مولتی ویبراتور آستابل:
مدار مولتی ویبراتور آستابل، متداول ترین نوع مدارات مولتی ویبراتور است. یک مولتی ویبراتور آستابل، یک نوسان ساز آزاد-گرد است که هیچ پارامتر پایدار یا شبه پایداری ندارد، بلکه به صورت مداوم وضعیت خروجی خود را از حالت LOW به حالت HIGH و بلعکس تغییر می دهد.

این عملکرد سوییچینگ مداوم از سطح HIGH به LOW و از LOW به HIGH، یک خروجی شکل موج مربعی پیوسته و پایدار را تشکیل می دهد که متناوبا بین دو سطح منطقی در حال نوسان است.

به همین دلیل چنین مولتی ویبراتورهایی برای کاربردهایی نظیر پالس کلاک و زمان بندی بسیار ایده آل هستند.

مانند مدارات مولتی ویبراتور ذکر شده در بالا، چرخه زمان بندی توسط ثابت زمانی شبکه متشکل از مقاومت و خازن زمان بندی مشخص می شود.

بنابراین فرکانس پالس خروجی را می توان از طریق تغییر این مقاومت و خازن تغییر داد.

مولتی ویبراتور آستابل با گیت NAND:
مدار مولتی ویبراتور آستابل از دو گیت CMOS NOT مانند آی سی CD4069 یا 74HC04 Hex و یا به صورت ساده تر با استفاده از دو گیت NAND مانند آی سی CD4011 یا 74LS132 و شبکه زمان بندی RC ایجاد می شود. دو گیت NAND باید به صورت زیر به یکدیگر متصل شوند.

فرض کنید که در ابتدا پالس خروجی از گیت NAND دوم در سطح یک منطقی یا HIGH قرار داشته باشد. بنابراین ورودی باید در سطح صفر منطقی یا LOW باشد. این مقدار در واقع خروجی گیت NAND اول نیز است.

خازن C همراه با مقاومت زمان بندیR2 بین خروجی گیت NAND دوم و ورودی آن متصل شده است. خازن در این زمان با سرعتی که مقادیر خازن و مقاومت زمان بندی تعیین می کنند، شارژ می شود.

هم زمان با شارژ شدن خازن C، مسیر بین مقاومتR2و خازن C، که از طریق مقاومت تثبیت کنندهR2 به ورودی گیت NAND اول متصل است، کاهش می یابد تا به کم ترین حد آستانهU1 برسد.

در این نقطه، U1تغییر وضعیت می دهد و خروجی گیت NAND اول به حالت HIGH می رود. گیت NAND دوم نیز تغییر وضعیت می دهد؛ زیرا ورودی آن از وضعیت صفر به یک منطقی تغییر یافته است. خروجی این گیت به سطح صفر منطقی یا LOW می رود.

حال خازن C در بایاس معکوس قرار دارد و خود را از طریق ورودی گیت NAND اول تخلیه می کند. خازن C دوباره توسط ثابت زمانی مقاومت و خازن در جهت مخالف شارژ می شود تا به مقدار آستانه بالا گیت NAND اول برسد.

این اتفاق سبب تغییر وضعیت ورودیU1می شود و چرخه مجددا تکرار می شود.

بنابراین ثابت زمانی برای یک مولتی ویبراتور آستابل گیت NAND برابر باT=2.2RCبر حسب ثانیه است. همچنین فرکانس خروجی برابر باf=1T محاسبه می شود.

اگر مقاومتR 2 برابر با 10 کیلو اهم و مقدار خازن c برابر با 45 نانو فاراد باشد، فرکانس نوسان در مدار مولتی ویبراتور به صورت زیر است:

بنابراین فرکانس نوسان خروجی برابر با 1KHZ خواهد بود که برابر با ثابت زمانی 1 میلی ثانیه است. با توجه به مقادیر به دست آمده، شکل موج خروجی به شکل زیر خواهد بود.