Multivibrateurs
I- Partie Théorique :
Quelques définitions :
Un oscillateur est un circuit électronique qui génère un signal périodique. Ces signaux sont de deux types.
Tout d’abord, il existe des signaux sinusoïdaux utilisés dans les techniques de radiocommunication. C’est l’onde porteuse du signal radio et du signal T.V.. Ce type d’onde est généré également dans les synthétiseurs de notes musicales, dans la technologie du radar…
Ensuite, le deuxième type de signal qui nous intéresse plus particulièrement ici, est le signal rectangulaire, propre à la technologie numérique.
En effet, ce signal se caractérise uniquement par des transitions d’un niveau H à un niveau L et vice-versa à une fréquence déterminée par le circuit générateur. Ce circuit est généralement appelé multivibrateur astable. Ce circuit possède deux états logiques L et H instables. La sortie bascule périodiquement d’un état logique à l’autre état complémentaire. Ceci est indiqué à la figure 43.
T est la période du signal rectangulaire déterminée par les caractéristiques propres du montage.
La fonction principale de ce signal dans les circuits logiques est de fournir une horloge appelée généralement clock. Cette horloge est nécessaire dans les circuits logiques synchrones où les changements d’état logique en différents points du circuit se font soit au front montant, soit au front descendant de l’horloge.
Actuellement, les circuits d’horloge se rencontrent dans les ordinateurs, dans les appareils de mesure du temps, de la fréquence, pour la transmission de données….
Les multivibrateurs sont des générateurs d’ondes carrées.
On les répartit en trois catégories : multivibrateurs astables, monostables, bistables.
Les premiers produisent une forme d’onde carrée sans aucun signal de commande.
Les seconds délivrent une impulsion carrée, après l’application d’une impulsion de commande.
Les derniers produisent une variation brusque de tension, chaque fois qu’ils sont commandés par un signal impulsif d’entrée.
1-MULTIVIBRATEURS BISTABLES
Les multivibrateurs bistables ont deux états stables. Cela signifie qu’au départ, un transistor est bloqué et l’autre conducteur.
Après application d’une impulsion de commande, le transistor bloqué devient conducteur et le transistor conducteur se bloque. Une seconde impulsion de commande ramène le montage dans son état d’origine et ainsi de suite.
2– MULTIVIBRATEUR MONOSTABLE
Comme indiqué plus haut le multivibrateur monostable de la figure 6, présente un état stable et un état instable ou quasi-stable.
Une impulsion de déclenchement fait basculer le montage dans l’état instable. Ensuite, le montage revient de lui-même à l’état stable.
Le circuit de la figure 6 est dérivé du multivibrateur astable ABRAHAM BLOCH. On a simplement remplacé l’un des couplages capacitifs croisés par un couplage résistif. En réalité, on dispose, en parallèle sur la résistance de couplage, un condensateur qui sera ignoré pour le moment.
A l’état stable, T2 conduit à saturation et T1 est bloqué.
Le blocage de T1 est obtenu, grâce au courant circulant dans le pont des résistances formé par Rc2, R1 et R2.
Cette tension (Vb1) suit les variations de tension du collecteur de T2. Lorsque Vc2 = – E (T2 bloqué), Vb1 est légèrement négative ; lorsque Vc2 0 (T2 à la saturation), Vb1 est positive (T1 bloqué).
Le transistor T2 est polarisé par la résistance Rb2, calculée de façon à faire conduire le transistor T2 à saturation.
L’impulsion de déclenchement négative débloque le transistor T1. La variation du potentiel collecteur de T1 est retransmise à la base de T2 et celui-ci se bloque.
Le condensateur C1 peut alors se décharger à travers T1, la source – E et la résistance Rb2.
Le courant de décharge maintient une tension de polarité positive sur la base de T2 qui ne conduit pas.
Lorsque la décharge de C1 est terminée, le potentiel de base T2 redevient négatif et T2 conduit à la saturation.
La tension de collecteur T2 diminuant, cette variation est transmise par R1 et R2 sur la base du transistor T1 qui se bloque à nouveau.
Le phénomène n’est pas entièrement terminé, il faut en effet que le condensateur C1 se recharge. Il le fait à travers la résistance Rc1 et la jonction base émetteur du transistor T2.
Au bout d’un temps égal à trois fois cette constante de temps, le condensateur est chargé à 95 % de sa valeur limite ; on considère à ce moment que le montage peut fonctionner, si on lui applique alors une nouvelle impulsion de déclenchement, dans des circonstances très voisines de celles du fonctionnement précédent.
Le temps mis par le condensateur pour se recharger est appelé TEMPS DE RÉCUPÉRATION.
3- MULTIVIBRATEUR ASTABLE :
Le multivibrateur astable oscille toujours entre deux états jamais stables.
Ci-contre un exemple de schéma de multivibrateur astable. Les sorties sont situées au niveau des collecteurs. Les sorties sont inversées l’une par rapport à l’autre.
La période des états haut et bas dépend des constantes R2C1 et de R3C2.
Cette bascule ne possède aucun état stable, les deux états sont instable elle passe a l’état a un l’autre sans impulsion horloge
Supposons que T1 est saturé et T2 est bloqué (au moment d’observation) le C2 commence a se déchargé pour atteindre Vcc mais lorsque le potentiel au borne de C2 atteint la tension de déblocage du T2 donc T2 se débloque (sature), ce dernier va bloqué le T1 (Vct2 passe de Vcc a 0, cette variation négative de –Vcc elle est transmise par C1 a la base de T1)
Donc on se trouve a la deuxième état instable (T1 bloqué et T2 saturée)
II – Partie Expérimentale :
1- BASCULE ASTABLE
C1=C2 = 10nF
a- on réalise le montage suivant :
B – la forme des signaux (regarder la feuille millimétrique)
C- pour ce montage on relève la fréquence d’un signal obtenu sur l’un des collecteurs
Avec
f Théorique = 1 / T = 1 / (1.4. R B .C)
f Théorique = 14.125 Hz
f Pratique = 1/ T = 1 / ( 7,2. 10 – 5)
f Pratique = 13.887 Hz
si on compare entre les deux fréquences théorique et pratique on remarque que les valeurs sont très proche entre eux
la différance entre les deux se cause sur plusieurs éléments pratique ( matériels … )
On remarque bien dans nos graphes qu’il y a une symétrie entre les deux transistors
Ils portent la même valeur (10 nf)
C1=10nF et C2 =47 nF
a- on réalise le montage suivant :
B – la forme des signaux (regarder la feuille millimétrique)
C- pour ce montage on relève la fréquence d’un signal obtenu sur l’un des collecteurs
Avec
f Théorique = 1 / T = 1 / (1.4. R B .C)
f Théorique = 14.125 Hz
f Pratique = 1/ T = 1 / ( 7,2. 10 – 5)
f Pratique = 13.887 Hz
Si on compare entre les deux fréquences théorique et pratique on remarque que les valeurs sont très proches entre eux
la différance entre les deux se cause sur plusieurs éléments pratique ( matériels … )
On remarque bien dans nos graphes qu’il y a pas de symétrie entre les deux transistors
Donc ils n’ont pas la même constante RC, donc il aura dans cette partie un temps. Plus court que l’autre d’après la constante de décharge du condensateur
2- BASCULE MONOSTABLE
a- on réalise le montage suivant :
B- On applique un signal carré de fréquence 1KHz et d’amplitude 5 v crête a crête a la base de T1 (ce signal joue le rôle d’une impulsion d’horloge extérieure pour notre bascule)
C – la forme des signaux (regarder la feuille millimétrique)
