مالتی ویبراتورها

مولتی ویبراتور

مولتی ویبراتور به مدارهایی گفته می شود که در حالت جابه جایی بین دو حالت می باشد. این حالت ها یا پایدار هستند و یا ناپایدار. در صورتی که پایدار باشد، مدار با رسیدن به آن حالت تمایل به حفظ آن حالت دارد، و اگر ناپایدار باشد، بعد از گذشت زمانی، از آن حالت به حالت بعدی می رود. نوع فیدبک در تمامی مدارات مولتی ویبراتور از نوع فیدبک مثبت می باشد که باعث می شود تغییر از یک حالت به حالت دیگر به طور خود به خود کامل شود. اگر اکنون بخواهم این سخن را توضیح بدهم کاری سخت است.ولی بعد از ادامه سخن خواهید دید که این سخن یعنی چه. شاید شما مداری دیده باشید که می تواند یک ال ای دی را خاموش و روشن کند و به قولی کاری کند که ال ای دی چشمک بزند.یا مداری دیده باشید که چراغی را روشن نگه می دارد تا اینکه یک کلید را بزنید و چراغ خاموش شود ولی بعد از چند ثانیه دوباره چراغ دوباره خودکار روشن می شود. اگر شما دوباره کلید را بنید باز همین روند تکرار می شود و… این موارد تنها چند تا از کاربردهای مولتی ویبراتور ها است.

انواع مولتی ویبراتورها:

1- مولتی ویبراتور آ-استابل

2- مولتی ویبراتور مونواستابل

3- مولتی ویبراتور بی(بای)استابل

4- نوع دیگری از مولتی ویبراتورهای بی استابل: اشمیت تریگر

مولتی ویبراتور آ-استابل

این مولتی ویبراتور داری دو حالت ناپایدار است که مدار بدون وقفه بین آن دو در تغییر است. تعداد این تغییر را بر مبنای یک ثانیه فرکانس می گویند.در این مدار دو حالت است.حالت a و b .در یک لحظه مدار در حالت a قرار دارد و در لحظه بعد از آن در لحظه b.

مثلاً مدار زیر را فرض کنید:

در این مدار هر لحظه یکی از ال ای دی ها روشن است.یعنی اگر R و C به صورتی تنظیم شده باشند که فرکانس مدار یک هرتز باشد و مقاومت یک و دو با هم برابر باشند و همینطور مقاومت سه و چهار با هم و خازن یک و دو هم با هم،آنگاه در نیم ثانیه ال ای دی یک روشن است و در نیم ثانیه بعدی ال ای دی دو و بعد از آن دوباره ال ای دی یک روشن می شود و این چرخه ادامه می یابد.به روشن بودن ال ای دی یک حالت a می گوییم و به روشن بودن ال ای دی دو حالت b.اگر فهمیده باشید در این مدار ما دو حالت داریم که هیچ تغییری نمی یابند در مدت زمان.یعنی پایدارند و مدت زمانشان تغییر نمی کند.یعنی دو حالت a که در مدار رخ می دهد در دو زمان متفاوت هر دو به یک اندازه طول می کشند البته باید افزود که خروجی این مولتی ویبراتور تقریباً موج مربعی است.

اگر به مدار زیر دقت کنید:

در حالتی که Q1 قطع می باشد (در این حالت Q2 اشباع است) خازن C2 از طریق مسیر R3 در حال شارژ می باشد. این افزایش ولتاژ به معنی این است که ولتاژ بیس Q1 در حال افزایش می باشد. این افزایش تا زمانی ادامه پیدا می کند که Vbe ترانزیستور به مرز روشن شدن برسد. در این حالت Q1 روشن شده، به خاطر وجود فیدبک مثبت، به اشباع می رود و Q2 خاموش می شود. در این حالت مشابه با حالت قبل C1 از مرز R2 شارژ شده و این روند تکرار می شود.

مولتی ویبراتور مونواستابل

این مالتی ویبراتور، همانطور که از اسمش پیداست، دارای یک حالت پایدار می باشد. این به این معنی است که حالت دیگر آن ناپایدار می باشد. بنابراین می توان حدس زد که این مدار مانند یک تایمر است که برای مدت زمانی که تعیین می کنیم، در یک حالت (ناپایدار) بماند و بعد از آن به حالت پایدار برود و تا آمدن تحریک بعدی در این حالت بماند.

نمونه ای از کاربرد این مساله را می توان در مورد روشنایی راهروی آپارتمانها دید. در راهروها، با فشار کلید هر یک از طبقات، لامپ تمام طبقات روشن شده (حالت ناپایدار) و بعد از اتمام مدت آن، تمام لامپ ها خاموش می شوند (حالت پایدار)

در این مدار هنگامی که S (که یک کلیدفشاری است )زده شود دو سر خازن اتصال کوتاه کرده و دشارژ می شود.خازن شروع به شارژ شدن می کند بعد از آن و جریان را به سوی خود می کشد و اجازه رفتن جریان به سوی بیس ترانزیستور را نمی دهد.در نتیجه ترانزیستور خاموش می ماند تا اینکه خازن شارژ شده و اجازه دهد که جریان به سوی ترانزیستور حرکت کند.باز ترانزیستور روشن می شود و در همین حالت می ماند تا اینکه ما دوباره کلید S را فشار دهیم و خازن را با اتصال کوتاه کردن دشارژ کنیم.باز این سیر دوباره شروع می شود و خازن همان کار قبلی را دوباره تکرار می کند.

مولتی ویبراتور بی(بای)استابل

این مولتی ویبراتور نیز دارای دو حالت پایدار است.تفاوت این مولتی ویبراتور با استابل در این است که باید برای رفتن از یک حالت پایدار به حالت دیگر از یک تحریک خارجی استفاده کرد.اگر توجه کرده باشید کار این مولتی ویبراتور مانند کلیدی است که اگر ما اهرم آن را فشار دهیم در حالت باز قرار می گیرد و در همان حالت می ماند تا ما دوباره اهرم را فشار دهیم و این باز کلید بسته می شود و در همین حالت می ماند تا اینکه ما دوباره اهرم را فشار دهیم و آن را به حالت دیگر ببریم.شاید باور نکنید،امّا کامپیوتر روبرویتان پر است از این مدار.می دانید کارش در کامپیوتر شما چیست؟ کارش این است که در یک حالت بماند(خاموش یا روشن یا به عبارت دیگر صفر و یک)تا تحریکی خارجی آن را به حالت دیگر ببرد.پس هرگاه که شما دارید اطلاعات کامپیوتر را تغییر می دهید، در واقع دارید با یک تحریک خارجی هریک از مولتی ویبراتورهای بی استابل را به یک حالت مطلوب و مورد نظر خود می برید. شاید دیده باشید که با یک تحریک خارجی سنسور یک دزدگیر روشن می شود و آژیر به صدا در می آید و آژیر قطع نمی شود تا اینکه کلید ریست مدار دزدگیر زده شود.این هم یکی از کارهای اینگونه مدارات است.کاربرد این مدار به همین یکی دوتا ختم نمی شود.

نوع دیگری از مولتی ویبراتورهای بی استابل: اشمیت تریگر

اشمیت تریگر مستقیم:

اشمیت تریگر معکوس:

این مالتی ویبراتور ها نیز دارای دو حالت پایدار هستند. منتها با این شرایط که برای عبود از هر حالت پایدار به حالت پایدار دیگر باید ولتاژ ورودی از یک سطح آستانه عبور کند. سطح آستانه بالا (UTP)و سطح آستانه پائین (LTP). به عبارت دیگر اشمیت تریگر ها را مقایسه کننده های دو سطحی می نامند. این دو سطح با هم برابر نیستند و مزیت اصلی این مولتی ویبراتور هم در همین می باشد. با یک مثال ساده برتری اشمیت تریگر را نسبت به مقایسه کننده های معمولی شرح می دهیم:

فرض کنیم قرار است دمای یک سردخانه را توسط یک سنسور دماسنج کنترل کنیم. روش کار به این صورت می باشد که زمانی که دمااز یک حدی بالاتر یا پائین تر رفت یک سرد کننده را روشن و خاموش می کنیم.

حالت اول- مقایسه کننده یک سطحی:

فرض کنیم دما پائین تر از حد مطلوب می باشد و سرد کننده خاموش می باشد. زمانی که گرمای هوا بیشتر شده و دما به سطح مطلوب برسد، سرد کننده روشن شده، هوا را خنک می کند. با روشن شدن سرد کننده دمای هوا پائین می آید و سرد کننده خاموش می شود. اما با خاموش شدن دوباره دما زیاد می شود و این خاموش و روشن شدن متناوباً تکرار می شود و در نهایت سرد کننده می سوزد!

حالت دوم- مقایسه کننده دو سطحی:

در این حالت دو سطح مقایسه داریم. یکی حداقل دما و یکی حداکثر دما. با رسیدن دما به حداقل دما، سردکننده خاموش می شود، اما تا زمانی که دما به حداکثر دمای قابل تحمل نرسیده، دوباره روشن نمی شود. می بینید که این روش ساده می تواند به راحتی علاوه بر صرفه جویی در مصرف برق، عمر دستگاهها را نیز افزایش دهد. به همین جهت امروزه در تمام سیستم های خنک کننده از روش اشمیت استفاده می شود.

این شکل به خوبی مفهوم اشمیت تریگر در حذف نویز روی یک مقدار دیجیتال را نشان می دهد:

می بیند که در صورتی که یک سیگنال دیجیتال همراه با نویز را با مقایسه کننده یک سطحی (شکل بالا) بخواهیم اشکارسازی نمائیم، به جای یک بیت، چندین بیت شناسائی خواهد شد.