Trabalho Multivibrador Astável - Álvaro Duarte e Matheus Librelon

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Curso de Engenharia Elétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE UM MULTIVIBRADOR ASTÁVEL 
USANDO TRANSISTORES BJT 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Álvaro Augusto Ferreira Duarte 
Matheus Librelon Oliveira 
Profª: Zelia Myriam Assis Peixoto 
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ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1: Circuito de um multivibrador astável...................................................................... 5 
Figura 2: parte do circuito onde cada aluno ficará responsável ............................................ 6 
Figura 3: LED vermelho 5mm .............................................................................................. 7 
Figura 4: Capacitor eletrolítico 56µF .................................................................................... 7 
Figura 5: Resistores 25k Ohms [P=1,0W] ............................................................................ 8 
Figura 6: Resistores 115 Ohms [P=0,25W] .......................................................................... 8 
Figura 7: Transistor BC549 .................................................................................................. 8 
Figura 8: Fonte Adaptador 5V, 2ª, Bivolt, AC/DC, Conector 5.5mm x 2.1mm ....................... 9 
Figura 9: Multivibrador astável com fonte Vcc=5V ............................................................. 10 
Figura 10: Osciloscópio com Canal 2 ligado em Vo. .......................................................... 11 
Figura 11: Vce medido em 114,33mV ................................................................................ 11 
Figura 12: Vs conectado ao Vcc. LED aceso. Vo = 114,33mV. .......................................... 12 
Figura 13: Vs conectado ao terminal terra. LED apagado. Vo = 4,25V. .............................. 12 
Figura 14: Gerador de sinais conectado ao terminal Vs em modo TTL (0-5V@20Hz). ....... 13 
Figura 15: Forma de onda no terminal Vo (Vermelho) e no terminal Vs (Azul). .................. 13 
Figura 16: Gerador de sinais conectado ao terminal Vs em modo TTL (0-5V@100Hz). ..... 14 
Figura 17: Multivibrador astável com Vcc = 5V................................................................... 14 
Figura 18: Formas de onda de Vi e Vo quando o multivibrador está em operação. ............ 15 
Figura 19: Multivibrador Astável simulado pelo software iCircuit ........................................ 16 
Figura 20: Início de funcionamento do multivibrador .......................................................... 16 
Figura 21: Multivibrador com a corrente Ic circulando pelo ramo esquerdo. ....................... 17 
Figura 22: Multivibrador com a corrente Ic circulando pelo ramo direito. ............................ 17 
Figura 23: Formas de onda nos BJTs e capacitores do multivibrador astável .................... 18 
 
 
 
 
 
3 
 
SUMÁRIO 
Objetivos ............................................................................................................. 4 
1. Introdução ....................................................................................................... 5 
2. Desenvolvimento ............................................................................................ 6 
2.1 Especificando os componentes .................................................................................. 6 
2.2 Memória de Cálculo .................................................................................................... 9 
3. Simulação ..................................................................................................... 10 
4. Testes e Resultados ..................................................................................... 11 
4.1 Análise das formas de onda ..................................................................................... 18 
5. Conclusão ..................................................................................................... 19 
Referências ....................................................................................................... 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
OBJETIVOS 
Os objetivos desse projeto são abordar os conceitos de eletrônica aprendidos nas 
aulas, relacionados ao desenvolvimento de um multivibrador astável, utilizando transistores 
alimentados por uma fonte de tensão contínua de 5V, e que terá a função de acender e 
apagar dois LED’s de forma alternada e sincronizada, bem como analisar as formas de 
onda de modo a entender como o circuito se comporta durante os processos de carga e 
descarga dos capacitores. 
 
5 
 
1. INTRODUÇÃO 
O circuito de um multivibrador astável terá dois estados astáveis (instáveis) que se 
alternam a um ritmo máximo devido ao reforço positivo dado pelo arranjo do circuito. O 
reforço positivo é implementado pelos capacitores, os quais alternam as tensões entre si 
de modo quase instantâneo. Em cada estado, um capacitor está carregado, enquanto o 
outro está descarregando, da mesma maneira que um transistor se encontra em corte 
enquanto o outro se encontra em saturação. 
O circuito de um multivibrador astável pode ser construído de acordo com a seguinte 
imagem: 
 
Figura 1: Circuito de um multivibrador astável 
O tempo de condução de cada transistor é controlado pelo carregamento ou o 
descarregamento de um capacitor através do resistor RB. Os coletores de um transistor são 
ligados na base do outro, fazendo com que, os transistores fiquem chaveando de maneira 
sincronizada. 
Quando o circuito é energizado, os capacitores descarregados se comportam como 
um curto circuito, e ao começarem a se carregar, polarizam a base dos transistores. Assim 
que os capacitores se carregam e se aproxima de +VCC, a tensão sobre a base desses 
mesmos transistores ficam abaixo de 0,7V, impedindo que corrente elétrica passe por eles. 
Quando o transistor deixa de conduzir corrente VCE se tornar +VCC que por sua vez, 
faz o outro capacitor começar a carregar, polarizando a base do outro transistor e zerando 
seu VCE, reiniciando o processo. 
 
6 
 
2. DESENVOLVIMENTO 
Para desenvolver o trabalho, o multivibrador foi dividido em duas partes, nas quais, 
cada um da dupla fique responsável pelo funcionamento adequado. E os testes foram feitos 
com as partes já conectadas, como na Figura 1. 
 
Figura 2: parte do circuito onde cada aluno ficará responsável 
2.1 ESPECIFICANDO OS COMPONENTES 
As especificações deveriam, antes do dimensionamento dos componentes, seguir 
algumas condições compostas no datasheet, por exemplo: 
𝐼𝐶 = 𝐼𝐿𝐸𝐷 
Um led já possui suas configurações definidas; o componente utilizado foi o LED 
vermelho. Configurações importantes: 
𝑉𝐿𝐸𝐷 = 2,5 𝑉 (𝑛𝑜 𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑡𝑜) 
𝐼𝐶 = 20 𝑚𝐴 
Portanto, para definir os componentes, buscamos os valores no datasheet do LED 
de tensão no sentido direto (polarizado diretamente) e do transistor BJT, onde procuramos 
como dados, o 𝑉𝐶𝐸(𝑆𝐴𝑇) e o 𝑉𝐵𝐸(𝑆𝐴𝑇). Os transistores deveriam ser da família BC5XX, onde 
os dois últimos dígitos são responsáveis por trabalhar com dados que diferem dos outros 
transistores da mesma família. 
 
 
 
7 
 
A partir disso, utilizamos a expressão retirada da análise do circuito e calculamos os 
resistores: 
𝑅𝐶 =
𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐿𝐸𝐷 − 𝑉𝐶𝐸(𝑆𝐴𝑇)
𝐼𝐶
 
𝑅𝐵 =
𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸(𝑆𝐴𝑇)
𝐼𝐵
 
 
Os componentes utilizados foram os listados abaixo, e a memória de cálculo segue 
com a explicação detalhada no próximo tópico: 
• 2 Unidades - Led Vermelho 5 mm. [Tensão 2,5 V; Corrente 20mA] 
 
 
 
Figura 3: LED vermelho 5mm 
 
• 2 Unidades - Capacitor Eletrolítico de 56µF. 
 
 
 
Figura 4: Capacitor eletrolítico 56µF 
 
 
 
8 
 
• 2 Unidades - Rb -Resistor 25k Ohms [P = 1,0W]. 
 
 
 
Figura 5: Resistores 25k Ohms [P=1,0W] 
 
 
 
• 2 Unidades - Rc - Resistor 115 Ohms [P = 0,25W]. 
 
 
Figura 6: Resistores115 Ohms [P=0,25W] 
 
 
• 2 Unidades - Transistor BC549 [hfe=110; VCE = 200mV; VBE = 0,7V]. 
 
 
Figura 7: Transistor BC549 
 
9 
 
• Fonte de 5V (Estabelecida pelo guia do projeto). 
 
 
Figura 8: Fonte Adaptador 5V, 2ª, Bivolt, AC/DC, Conector 5.5mm x 2.1mm 
 
 
 
2.2 Memória de Cálculo 
Os cálculos são feitos de acordo com o que se pede nas orientações do projeto. 
Temos que 𝐼𝐶 = 𝐼𝐿𝐸𝐷 através do datasheet do LED; temos que o valor de 
𝐼𝐿𝐸𝐷 = 20𝑚𝐴. 
Assim, podemos calcular o valor de Rc, para que Ic seja igual a 20mA: 
𝑅𝐶 =
𝑉𝐶𝐶−𝑉𝐶𝐸𝑆𝐴𝑇−𝑉𝐿𝐸𝐷
𝐼𝐶
 ; 𝑅𝐶 =
5−0,2−2,5
0,020
 ; 𝑅𝑐 = 115 Ω 
Foi utilizado o resistor R115RMMF. 
Utilizando o ℎ𝑓𝑒, também fornecido no datasheet do transistor BC549, podemos 
calcular 𝐼𝐵 e 𝑅𝐵. 
𝐼𝐵 =
𝐼𝐶
β
 ; 𝐼𝐵 =
0,02
110
 ; 𝐼𝐵 = 181,82 µ𝐴 
Com o 𝐼𝐵, estabelecemos o 𝑅𝐵: 
𝑅𝐵 =
𝑉𝐶𝐶−𝑉𝐵𝐸
𝐼𝐵
 ; 𝑅𝐵 =
5− 0,7
181,82 . 10−6
 ; 𝑅𝐵 = 23,6k Ω 
O valor comercial mais próximo para o 𝑅𝐵 é de 25KΩ. 
Com o valor de 𝑅𝐵 calculado, se estabelece que a frequência será de 1Hz: 
𝑇 = 
1
𝑓
 ; 𝑇 = 1 1⁄ ; 𝑇 = 1s 
 
10 
 
Como o semi-período de oscilação do multivibrador é calculado por: 
𝑇 = 0,7 ∗ 𝑅𝐵 ∗ 𝐶 ; 
A capacitância será calculada por: 
𝐶 = 
1
0,7∗ 𝑅𝐵
 ; 𝐶 =
1
0,7 . 25000
 ; 𝐶 = 57,14 𝜇𝐹 
O valor comercial mais próximo para o C é de 56𝜇𝐹. 
 
3. SIMULAÇÃO 
 Utilizando-se o software NI Multisim 14.0 foi construído o circuito abaixo a partir de 
componentes de mesmas grandezas dos dispositivos calculados. O transistor utilizado foi 
o BJT NPN BC549BP, cujo ß = 220; 
 Chegou-se no circuito abaixo: 
 
Figura 9: Multivibrador astável com fonte Vcc=5V construído a partir do software NI Multisim 14.0 
 
 
 
 
11 
 
4. TESTES E RESULTADOS 
1. Aplicar ao circuito a tensão de alimentação de 5V aos terminais de VCC e terra. 
a. Nota importante: esta ligação deve ser mantida durante todo o teste. 
2. Ligar o canal 2 do osciloscópio ao terminal de VO e terra; usar a escala de 20 
mV; 
 
Figura 10: Osciloscópio com Canal 2 ligado em Vo. 
3. Medir a tensão de Vo para terra e anotar o seu valor. Observar que esta medida 
corresponde ao Vce do transistor. 𝑉𝑜 = 114,33𝑚𝑉 
 
Figura 11: Vce medido em 114,33mV 
 
4. Justificar o valor encontrado. 
O valor encontrado trata-se da tensão entre o coletor e o emissor do BJT quando o 
mesmo se encontra em saturação. 
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5. Ainda com o osciloscópio ligado em Vo, mudar a escala para 5V/div. Aplicar 
alternadamente e sucessivamente em Vs, a tensão zero (encostar no terra) e em 
seguida a tensão de 5 Volts (encostar no Vcc). 
 
Figura 12: Vs conectado ao Vcc. LED aceso. Vo = 114,33mV. 
 
 
Figura 13: Vs conectado ao terminal terra. LED apagado. Vo = 4,25V. 
 
6. Verificar o LED e a tensão em Vo e explicar o que está ocorrendo. 
Para essa análise, foi incluída uma chave de dois estados para fazer essa 
alternância. Quando o capacitor se conecta à fonte, o BJT é colocado na região de 
saturação, fazendo com que haja corrente Ic no LED. Quando conecta-se o capacitor ao 
terra, o BJT é colocado na região de corte, fazendo com que o Vce atinja o valor de 4,25V, 
já que a corrente Ib agora irá diretamente ao terra, sem que haja a saturação do BJT. 
 
 
13 
 
7. Aplicar agora em VS a saída do gerador de sinais na posição TTL e frequência 
aproximada de 20 Hz. Ligar também a este ponto o canal 1 do osciloscópio. As 
escalas de ambos os canais deverão estar em 5V. 
 
Figura 14: Gerador de sinais conectado ao terminal Vs em modo TTL (0-5V@20Hz). 
8. Observar o que está acontecendo com o LED e explicar. 
Do mesmo modo que o LED acendia quando o terminal Vs era conectado à fonte e 
apagava quando era conectado ao terra, a situação se repete, porém agora com o gerador 
de sinais comandando essa troca 20 vezes a cada segundo. Sendo assim, o LED irá apagar 
e acender 20 vezes a cada segundo. 
9. Observar os canais 1 e 2 do osciloscópio. Desenhar as formas de onda 
encontradas, mostrando os valores das amplitudes e frequências envolvidas e 
explicar o que está acontecendo: 
 
Figura 15: Forma de onda no terminal Vo (Vermelho) e no terminal Vs (Azul). 
Em Vs: A tensão irá variar entre 0V e 4,5V a 20Hz. 
Em Vo: A tensão irá variar entre 0V e 5,04V a 20Hz. 
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10. Aumentar a frequência do gerador de sinais para 100 Hz e explicar o que ocorreu. 
 
 
Figura 16: Gerador de sinais conectado ao terminal Vs em modo TTL (0-5V@100Hz). 
 
Como a alternância entre os estados “aceso” e “apagado” do LED se dará 100 
vezes a cada segundo, o cérebro humano não consegue processar essa mudança em tão 
pouco tempo. Desta forma, irá parecer que o LED se mantém aceso a todo o momento. 
11. Desligar o gerador de sinais de Vs deixando a alimentação VCC ligada e o canal 
2 do osciloscópio ligado em Vo. 
12. Fazer a interligação de seu circuito com o de seu colega (também alimentado 
com VCC e terra) da seguinte forma: Vo de seu circuito em VS do seu colega e 
VS de seu circuito com VO de seu colega. Observar que os dois canais do 
osciloscópio estão ligados na junção de VO com VS dos dois circuitos. 
13. O circuito resultante é o mostrado na introdução. 
 
 
Figura 17: Multivibrador astável com Vcc = 5V. 
 
 
15 
 
14. Desenhar as formas de onda que aparecem nos dois canais do osciloscópio, 
indicando as amplitudes, frequências e fases. 
 
 
Figura 18: Formas de onda de Vi e Vo quando o multivibrador está em operação. 
 
Ambas as formas de ondas irão variar entre 0V e 3,61V a uma frequência de 0,65Hz 
aproximadamente, porém defasadas entre si em 180°. 
Foi utilizado em seguida o software iCircuit para iPad de modo a modelar o mesmo 
circuito (Figura 19), fazendo assim outra análise, com a vantagem de se olhar 
simultaneamente para as tensões Vce de ambos os transistores, bem como a tensão em 
cada capacitor. Essa análise se mostrou fundamental para se entender os transitórios de 
forma visual, pois este software possibilita a visualização das formas de onda tanto de 
corrente quanto de tensão em quaisquer elementos do circuito. 
Visualmente, o software também permite a percepção acerca de qual o caminho (ramo 
esquerdo ou direito) a corrente Ic circula (Figuras 20, 21 e 22). 
Como o multivibrador astável é um circuito que funciona alternando-se a região de 
atuação dos BJTs através da carga e descarga dos capacitores, é de grande valia a análise 
simultânea das formas de onda das tensões no BJT (Vce) e capacitor (Vd) do ramo 
esquerdo, bem como BJT (Vce) e capacitor (Vd) do ramo direito (Figura 23). 
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Figura 19: Multivibrador Astável simulado pelo software iCircuit 
Quando a fonte Vcc entra em funcionamento, inicialmente ambos os ramos do 
circuito começam a conduzir corrente, fazendo com que ambos os capacitores se 
carreguem. 
 
Figura 20: Início de funcionamento do multivibrador 
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Pode-se perceber que, na figura abaixo, o BJT esquerdo se encontra na região de 
saturação (Funcionando como um curto circuito. 𝑉𝑐𝑒 = 0𝑉) e o BJT direito na região de 
corte (Funcionando como um circuito aberto. 𝑉𝑐𝑒 = 3,68𝑉). Desta forma, a corrente Ic irá 
circular apenas no ramo esquerdo, acendendo o respectivo LED. 
 
Figura 21: Multivibrador com a corrente Ic circulando pelo ramo esquerdo. 
Da mesma forma, meio ciclo depois, a situação se inverte. 
 
Figura 22: Multivibrador com a corrente Ic circulando pelo ramo direito. 
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4.1 Análise das formas de onda 
Através da análise das formas de onda abaixo, percebe-se que, inicialmente, a 
corrente Ic se divide em ambos os ramos, porém, como nenhum elemento é ideal, 
rapidamente um dos BJTs (No caso, o BJT B) entra na região de saturação primeiro dando 
início à situação de instabilidade controlada que dita as características do multivibrador 
astável. 
Durante o funcionamento do multivibrador astável, percebe-seque, enquanto 
carregado, o capacitor B coloca o BJT B na região de saturação (𝑉𝑐𝑒 = 0𝑉), possibilitando 
a passagem da corrente Ic por aquele ramo do multivibrador. Enquanto isso, do outro lado 
do circuito, o capacitor A se encontra em processo de descarga, colocando o BJT A em 
situação de corte (𝑉𝑐𝑒 = 3,68𝑉). Quando a tensão do capacitor se torna baixa o suficiente, 
o BJT B vai para a região de corte, fazendo com o que capacitor B agora se descarregue, 
colocando assim o BJT A na região de saturação. 
A figura 23 abaixo possibilita a visualização das respectivas formas de onda. 
 
Figura 23: Formas de onda nos BJTs e capacitores do multivibrador astável 
BJT A 
BJT B
 
Capacitor B 
Capacitor A 
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Dada as situações de carga e descarga dos capacitores, o processo ocorre de forma 
cíclica e alternada, sem que nenhum dos ramos atinja uma estabilidade permanente. Por 
causa desta alternância que o circuito em questão se chama multivibrador astável. 
Uma vez que o processo é controlado pelos tempos de carga e descarga dos 
capacitores, quanto maior a capacitância dos devidos elementos, maior o tempo de atuação 
de cada lado do circuito. Esta propriedade é a que permite que o multivibrador astável 
alterne de forma mais rápida ou devagar com base no projeto. 
 
5. CONCLUSÃO 
Com ambas as simulações foi possível concluir que um circuito dotado de resistores, 
capacitores e transistores bipolares de junção atua de forma a não ser possível atingir uma 
situação de estabilidade, porém com um controle acerca dos tempos em que cada BJT se 
manterá nas regiões de corte e saturação. Tal situação pode ser analisada e entendida a 
partir das formas de onda em cada elemento, percebendo-se que, num multivibrador 
astável, os BJTs são controlados por capacitores e utilizados como chave Liga-Desliga. Tal 
solução pode ser aplicada em diversas situações onde uma mudança de estado ON-OFF 
é necessária de forma ininterrupta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
BOYLESTAD, Robert L Nashelsky Louis DISPOSITIVOS ELETRONICOS E TEORIA 
DE CIRCUITOS Pearson, 11 ª Ed 2013. 
 
APOSTILA Procedimentos para projeto de um multivibrador astável usando transistores. 
 
APOSTILA Multivibrador astável – Testes de Laboratório. 
 
Datasheet LED. 
Disponível em: <http://www.symtronic.com.br/produtos/arquivos/SYM-R503-30-
D_8206.pdf> 
Acesso em junho de 2020. 
 
Datasheet Transistor BC549. 
Disponível em: <https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/BC546.pdf> 
Acesso em junho de 2020. 
 
Multivibrator. 
 Disponível em: < https://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrator> 
 Acesso em junho de 2020. 
 
Valores Comerciais de Resistores, Capacitores, Indutores e Fusíveis. eletrônica.org 
Disponível em: < http://www3.eletronica.org/dicas-e-hacks/valores-comerciais-de-
resistores-capacitores-indutores-e-fusiveis> 
Acesso em junho de 2020. 
http://www.symtronic.com.br/produtos/arquivos/SYM-R503-30-D_8206.pdf
http://www.symtronic.com.br/produtos/arquivos/SYM-R503-30-D_8206.pdf
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/BC546.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrator
http://baudaeletronica.blogspot.com/2014/05/valores-comerciais-de-capacitores.html
http://baudaeletronica.blogspot.com/2014/05/valores-comerciais-de-capacitores.html
http://baudaeletronica.blogspot.com/2014/05/valores-comerciais-de-capacitores.html