アキラの報告書：非安定マルチバイブレータの製作

非安定マルチバイブレータを作成しました (2001/7/8)

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レポート

はじめに

学校での実験中に時間があったので、転がってる部品で非安定マルチバイブレータを製作しました。非安定マルチバイブレータはLEDが交互に点滅する回路で、理解、製作の容易な回路です。

非安定マルチバイブレータの原理

※かなり昔に書いた文章なので、間違えてるかもしれません。

図に示される回路は、非安定マルチバイブレータ、無安定マルチバイブレータ、自走マルチバイブレータなどいろいろな呼ばれ方をされます。1919年にアブラハムとブロッホによって発表されました。電解コンデンサの向きは、左側のコンデンサの左側が＋、右側のコンデンサの右側が＋です。

左側のLEDの点灯する時間 (T1) は、左側の100kΩ (R1）の抵抗と10μF (C1) のコンデンサの値で決まります。計算上は、T1＝ln2×R1×C1＝0.7×R1×C1 という関係になります。これは右側のLEDの点灯する時間についても同様です。この回路定数の場合は、0.7秒間隔でLEDが交互に点灯します。

発振の原理ですが、同じトランジスタであっても、それぞれの性能がわずかに異なることを利用しています。例えば、スイッチを入れた瞬間に、左側のトランジスタのコレクタ電流の方が多く流れた場合、以下のように左側のトランジスタがON、右側のトランジスタがOFFになります。

左側のトランジスタのコレクタ電流が多く流れると、コレクタ電圧はそれだけ減少し、その減少分が左側のコンデンサを通して右側のトランジスタのベースにかかる。
左側のトランジスタのベース電圧が減少するので、右側のトランジスタのコレクタ電流が減少し、コレクタ電圧が減少。
その増加分が右側のコンデンサを通して左側のトランジスタのベースにかかるので、左側のトランジスタのコレクタ電流はさらに増加する。
1にもどる。

これにより、左側のコンデンサは左が+の極性で電源電圧 Vcc近くまで上昇し、右側のトランジスタのベースは反対に負の大きい電位になります。しかし、左側のコンデンサC1に蓄えられている電荷は、左側の100kΩの抵抗R1を通して放電するため、右側のトランジスタのベースは徐々に上昇し、ついには正の電位になります。その後、右側のトランジスタのコレクタ電流が流れ始め、右側のコンデンサが充電され始めます。その瞬間、右側のトランジスタがON、左側のトランジスタがOFFになります。この繰り返しで発振が起こります。

非安定マルチバイブレータの製作

用意したものは、LED 2個、抵抗100KΩ 2個、抵抗 1KΩ 2個、コンデンサ 100μF 2個、トランジスタ2個、です。上に完成図を示します（あまり良い写真が残っていませんでした）。基盤も自作するなら、さらに小さくなると思います。コンデンサと抵抗を変えれば、発振する時間を変化させられるので、可変抵抗を用いることで用途が広がるでしょう。