Bistabiler, monostabilder und astabiler Multivibrator

Beginnen wir mit einem FlipFlop: Es ist eine Schaltung mit 2 stabilen Zuständen, die daher auch bistabiler Multivibrator genannt wird. Sie wird zum Speichern der Informationsmenge 1 BIT verwendet. d. h. die Information 0 (0 Volt) oder L (9 Volt) wird gespeichert.

Die Schaltung hat 2 Ausgänge: A und Negat(A). Diese können sich nur in 2 Spannungszuständen, nämlich 0 Volt und 9 Volt (low und high) befinden.



    Erklärung:

  1. Beide Taster seien offen:
    Beide Transistoren haben an ihrer Basis eine Verbindung zum Pluspol der Batterie: Der Transistor mit dem kleineren Basisvorwiderstand schaltet zuerst durch, hier also T2. L2 leuchtet. Zwischen N(A) und der Lowschiene liegt dann die Spannung 0 Volt und die Basis von T1 ist über die CE-Strecke von T1 mit dem Minuspol verbunden: T1 sperrt, da ihm der Steuerstrom entzogen wird, L1 leuchtet nicht. Zischen A und der Lowschiene liegt die volle Spannung.

  2. Taster 2 wird kurz gedrückt:
    Die Basis von T2 erhält keinen Steuerstrom mehr, T2 sperrt. L2 geht aus, T1 wird angesteuert und L1 leuchtet. A liegt nun auf 0 Volt, N(A) auf 9 Volt.


  3. Taster 1 wird kurz gedrückt:
    Dieser Zustand kippt wieder um. Es gibt also insgesamt 2 Zustände, die durch einen Spannungsimnpuls am Eingang gekippt werden können.

  4. Insgesamt gilt:
    A N(A)
    E1 = 0 L 0
    E2 = 0 0 L


Als nächstes sehen wir uns eine Blinkschaltung, den astabilen Multivibrator an:



    Erklärung:

  1. Obwohl R1=R2=2,2K, kann man davon ausgehen, dass ein Widerstand ein wenig kleiner als der andere ist. Wir nehmen an, dass R1<R2 gilt.
  2. Die Basis von T1 erhält also Steuerstrom und L1 leuchtet.
  3. Ausgang A liegt also auf 0 Volt.
  4. Vor dem Durchschalten von T1 war der linke Beleg von C2 mit A=9V verbunden (positiv), sein rechter Beleg war negativ geladen. Wenn nun T1 durchschaltet, wird der linke Beleg von C2 über T1 mit dem Minuspol verbunden und die negativen Ladungen des rechten Belegs fließen zur Basis von T2 und sperren diesen.
  5. An B liegen 9V Spannung an.
  6. Mit der Zeit fließen die negativen Ladungen über R2 zum Pluspol der Batterie, T2 erhält wieder Steuerstrom und öffnet: L2 leuchtet.
  7. B liegt nun auf 0 Volt, dadurch wird der rechte Beleg von C1 mit dem Minuspol verbunden und die negativen Ladungen vom linken Beleg fließen zur Basis von T1 und sperren diesen, L1 geht aus.
  8. Mit der Zeit fließen die negativen Ladungen über R1 zum Pluspol der Batterie, T1 erhält wieder Steuerstrom und öffnet: L1 leuchtet.


  9. ... und alles geht wieder von vorne los: Die beiden Lampen leuchten immer abwechselnd auf.


Die Kollektorspannungen von T1 und T2 haben also den folgenden zeitlichen Verlauf:



und man erkennt, dass der astabile Multivibrator ein Impulsgenerator ist, der aus einer Gleichspannung eine "Rechteckspannung" erzeugt und somit als Taktgeber geeignet ist. Er wird auch Kippschaltung genannt.
Für die Basisspannungen gilt:



Hier findet Ihr im Internet nochmals Erklärungen zur Schaltung.


Vollautomatische Waschmaschinen benutzen zeitlich begrenzte Programme, z.B. Wasserzulauf, Aufnahmegeräte für Fernsehsendungen müssen zeitlich begrenzt sein, .... immer mal wieder brauchen wir automatische Zeitschalter: Ein monostabiler Multivibrator muss her:



    Erklärung:

  1. Geöffneter Taster: Die Basis von T1 erhält über den 100K-Widerstand Steuerstrom, T1 schaltet durch und entzieht damit T2 den Steuerstrom.
  2. Der Kondensator C lädt sich auf (unterer Beleg negativ).


  3. Kurzes Drücken des Tasters: Der obere Beleg von C wird kurzzeitig mit dem Minuspol verbunden, d. h. die negativen Ladungen des unteren Belegs wandern zur Basis von T1 und sperren diesen.
  4. T2 erhält nun über den 10K-Widerstand Steuerstrom und schaltet durch, die Lampe leuchtet solange, bis C entladen ist. Auch wenn während dieser Einschaltzeit der Taster neu betätigt wird, beginnt die Einschaltzeit nicht von neuem, sie hängt nur von der Kapazität des Kondensators ab.

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