비안정 멀티바이브레이터 (astable multivibrator)

비안정 멀티바이브레이터 회로

 

비안정 멀티바이브레이터(astable multivibrator)이란, 외부 입력없이 양쪽 트랜지스터의 콜렉터로 구형파을 출력하는 발진회로이다. 양쪽 출력단 모두 상태가 변화하는 비안정 상태에 있기 때문에 '비안정 멀티바이브레이터' 인 것이다.

 

 

동작원리에 대해 설명해보자면,

 

트랜지스터 Q1의 Base단 또는 Q2의 Base단 중에 어느 것이 먼저 0.7V 이상의 값을 도달하는 것은 랜덤이다. 즉, Q1의 Collector 과 Emitter이 먼저 Short 될 수도 있고 Q2가 먼저 될수가 있다.

 

Q1의 Base가 먼저 0.7V 이상의 값을 도달했다고 가정하자. 그러면, Q1의 Collector과 Emitter는 Short 상태가 되어 R1을 통해 충전된 커패시터 C1의 전류는 GND를 통해 방전된다. 방전되는 동시에 R2와 연결된 C1의 극판은 R2를 통해 충전이 된다. 

 

Q1이 Short 상태가 되는 순간부터 C2는 R4를 통해 충전이 된다. Q2와 연결된 C1, 즉 Q2의 Base 값이 0.7V 이상이 되었을 때, Q2의 Collector 부분과 연결된 C2의 극판이 GND를 통해 방전이 된다. 이 방전되는 동시에 R3와 연결된 C2의 극판은 충전이 된다.

 

여기서, Q1과 Q2가 같은 주기마다 번갈아가면서 ON-OFF가 될 수 있는 이유는 R2와 R3의 값과 C1과 C2의 값이 동일하기 때문이다. 

 

Q1의 Collector과 Emittor이 Short 상태일 때, Q2의 Collector과 Emittor이 Open이 되는 이유는, Q1의 Base단의 값이 0.7V 이상이 되면서 Collector과 Emittor이 Short 상태가 되는데, 여기서 C1이 방전을 하게 되면서 C1과 Q2가 연결되는 Q2의 Base단의 전압이 음수 값을 갖게 되면서 Q2의 Collector과 Emittor이 Open 상태가 되기 때문이다.

Base단의 전압이 갑자기 음수 값을 가지게 되는 이유는, 커패시터는 양쪽 극판 사이의 전위차를 유지하려는 성질이 있기 때문이다. 그래서 C1의 왼쪽 극판의 전위 만큼 오른쪽 극판의 전위(Q2의 베이스 전위)가 떨어지기 때문에 음수 값의 전압을 갖게 되는 것이다.

 

 

밑에 시뮬레이션은, 본인이 처음에 이 회로의 동작원리가 너무 헷갈려 직접 시뮬레이션을 돌려 분석해보았다.

 

비안정 멀티바이브레이터 회로 시뮬레이션