Schaltungstechnik - Kippschaltungen

Der astabile Multivibrator

Wir haben es mit einer Schaltung zu tun, die selbsttägig zwischen zwei Zuständen hin- und her schwingt. Die LEDs in der Schaltung dienen nur der Anschauung. Sie werden wechselseitig geschaltet.

astabiler Multivibrator Phase1

Nach dem Anlegen der Betriebsspannung laden sich die Kondensatoren über die Kollektorwiderstände auf und über R2 und R2 beginnt ein Basisstrom zu fließen. Aufgrund von Bauelementetoleranzen sind beide Schaltungsseiten nicht 100%ig identisch und ein Transistor wird als erster durchschalten. Nehmen wir mal an Transistor 1 leitet zuerst und Leuchtdiode 1 leuchtet.

astabiler Multivibrator Phase2 astabiler Multivibrator Phase3

C1 wird jetzt über T1 entladen und zieht die Basis von Transistor 2 auf Massepotential. Dadurch kann T2 nicht einschalten. Anschließend kann sich der Kondensator C1 über R2 in umgekehrter Richtung aufladen. Wird die Schwellspannung der Basis-Emitter-Diode von T2 erreicht, schaltet dieser durch.

astabiler Multivibrator Phase4 astabiler Multivibrator Phase5

Jetzt wird C2 entladen und die Spannung an der Basis von T1 sinkt unter die Schwellspannung, wodurch Transistor 1 sperrt. C2 kann sich über R3 in umgekehrter Richtung aufladen und sobald die Spannung an der Basis von T1 groß genug ist, schaltet dieser wieder durch. Der ganze Vorgang beginnt von vorn.
Die Basiswiderstände R2 und R3 sollten so bemessen sein, dass sie mindestens 10 mal so groß sind wie die Kollektorwiderstände, aber klein genug, dass die Transistoren voll durchgesteuert werden können.


Wie lange Diode 1 leuchtet wird durch die Werte von C1 und R2 bestimmt, C2 und R3 bestimmen die Zeit, die LED 2 leuchtet. Genau genommen müssten die Emitter-Kollektor-Widerstände der Transistoren dazu addiert werden. Sie sind im eingeschalteten Zustand gegenüber den Basiswiderständen zu vernachlässigen. Zur Berechnung der Schaltzeiten genügen die folgenden Näherungsformeln: $$t_1 \approx ln 2 \cdot C_1 \cdot R_2$$ $$t_2 \approx ln 2 \cdot C_2 \cdot R_3$$ $$T = t_1 + t_2$$ $$f = \frac{1}{t_1 + t_2}$$

Astabiler Multivibrator mit Elektronenröhre
Auch mit Elektronenröhren lässt sich eine ähnliche Schaltung aufbauen. Anstelle der beiden Transistoren tritt eine Doppeltriode und die Gitterwiderstände werden nicht an die Betriebsspannung, sondern an Masse gelegt.

astabiler Multivibrator mit Röhren

Mit der angegebenen Bestückung schwingt der Multivibrator mit einer Frequenz von etwa 600Hz.

astabiler Multivibrator mit Röhren

Der monostabile Multivibrator

Die monostabile Kippstufe hat einen stabilen Zustand in dem die grüne LED leuchtet.

monostabiler Multivibrator Phase1

Die Basis von T1 wird über R3 auf niedrigem Potential gehalten, wodurch er gesperrt bleibt. C1 kann sich über R1 und D1 aufladen.

monostabiler Multivibrator Phase2 monostabiler Multivibrator Phase3

Mit dem Taster kann die Basis von T2 auf Masse gelegt werden und T2 schließt. Die Kollektorspannung steigt und damit fließt ein Basisstrom an Transistor 1 und er wird leitend. C1 wird schlagartig entladen. Anschließend lädt sich C1 über R2 in umgekehrter Richtung auf, bis T2 wieder öffnet. Die Kollektorspannung von T2 unterschreitet die Schwellspannung der Basis-Emitter-Diode von T1 und dieser sperrt wieder. Die Haltezeit im astabilen Zustand berechnet sich wieder zu $$t \approx ln 2 \cdot C_1 \cdot R_2$$



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