En el diseño de sistemas electrónicos con frecuencia se requieren señales a las que se les han prescrito formas de onda estándar, por ejemplo sinusoidales, cuadradas, triangulares o en forma de pulso. Los sistemas en los cuales se requieren señales estándar incluyen sistemas de cómputo y de control en los que son necesarios pulsos de reloj para temporización; en sistemas de comunicación en los que se utilizan señales de varias formas como portadoras de información y en sistemas de prueba y medición en los que de nuevo, se emplean señales de varias formas de onda para probar y caracterizar dispositivos y circuitos electrónicos. Estas formas de onda generalmente diseñadas con osciladores no lineales, utilizan dispositivos conocidos como multivibradores, biestables, monoestables y astables, y estos dos últimos respectivamente serán el objetivo de estudio principal del siguiente articulo.

1. Generadores de Señal y Conformadores de Ondas Con Circuitos Monoestable
y Astable.
Figueroa Maza Kevin Jessid
Universidad de Pamplona
Departamento de Ingenierías y Arquitectura
Ingeniería en Telecomunicaciones
Noviembre 2012
Resumen: En el diseño de sistemas electrónicos con frecuencia se requieren señales a las que se les han
prescrito formas de onda estándar, por ejemplo sinusoidales, cuadradas, triangulares o en forma de pulso. Los
sistemas en los cuales se requieren señales estándar incluyen sistemas de cómputo y de control en los que son
necesarios pulsos de reloj para temporización; en sistemas de comunicación en los que se utilizan señales de
varias formas como portadoras de información y en sistemas de prueba y medición en los que de nuevo, se
emplean señales de varias formas de onda para probar y caracterizar dispositivos y circuitos electrónicos. Estas
formas de onda generalmente diseñadas con osciladores no lineales, utilizan dispositivos conocidos como
multivibradores, biestables, monoestables y astables, y estos dos últimos respectivamente serán el objetivo de
estudio principal del siguiente articulo.
Abstract: In the design of electronic systems are often required to signals which have been prescribed
standard waveform, for example sinusoidal, square, triangular shaped pulse. Systems which are required in
standard signals include computer systems and control that are necessary for timing clock pulses;
communication systems where multiple signals are used as carriers of information forms and test systems and
measurement in which again several signals are used to test waveforms and characterize devices and electronic
circuits. These waveforms generally designed with nonlinear oscillators, multivibrators using devices known as,
bistable, monostable and astable, and the latter two are respectively the main study goal of the next article.
1 Introducción
Existen dos metodos distintos de generar sinoides, en
elo primero se emplea un lazo de retroalimentacion
positiva, el cual consiste en un amplificador y una red
selectora de frecuencia RC o LC, esta ultima
preferiblemente. La amplitud de las ondas senoidales
que se generan se limita , o ajusta, por medio de un
mecanismo no lineal, implementado con un circuito
aparte o con las no linealidades del propio dispositvo
amplificador. A pesar de esto, los circuitos que
generan las ondas senoidales mediante fenomenos
de resonancia se conocen como osciladores lineales.
Los circuitos que generan formas de onda cuadrada,
triangular, pulsante, etc, llamados osciladores no
lineales o generadores de funciones emplean bloques
de construccion conocidos como multivibradores. De
estos existen tres tipos, los biestables, astables y
monoestables. Los circuitos emplean amplificadores
operacionales y estan pensados para usos analogicos
de presicion.
1.1 Principios Básicos.
A pesar del nombre oscilador lineal, se tiene que
emplear alguna forma de no linealidad para controlar
la amplitud de la onda seno de salida. De hecho,
todos los osciladores son, en esencia, circuitos no
lineales. Esto complica por supuesto el análisis del
mismo, puesto que no se pueden aplicar métodos de
transformadas en el dominio de S de forma directa.
No obstante se han desarrollado técnicas mediante
las cuales el diseño de osciladores sinusoidales se
realice en dos pasos: el primero es lineal, y el
segundo el no lineal. En el primero se pueden aplicar
con facilidad métodos de análisis de circuitos de
retroalimentación en el dominio de la frecuencia.
Posteriormente en el segundo, se puede proporcionar
un mecanismo no lineal para controlar a la amplitud.
Fig.1 lazo de retroalimentación [1]
la estructura básica de un oscilador senoidal se

2. compone de un amplificador y una red selectora de
frecuencia conectados en disposición de lazo de
retroalimentación positiva, como el que se muestra en
la figura 1. Aunque en un circuito oscilador real no
estará presente una señal de entrada, se incluye una
para ayudar a explicar el principio de operación. La
ganancia por retroalimentación está dada por:
Af
=A(s)/1-A(s)β(s) Ec.1
donde se observa el signo negativo en el
denominador. De acuerdo con la definición de
ganancia de lazo, la ganancia del circuito de la
figura 1 es
L(s)=A(s)β(s) Ec.2
la ecuación característica es por tanto
1-L(s)=0 Ec.3
se observa que esta definición de ganancia de lazo
corresponde directamente a la ganancia real vista
alrededor del lazo de retroalimentación de la figura 1.
Tanto para un lazo de retroalimentación positiva como
para un lazo de retroalimentación negativa, la
ganancia de lazo
L=Aβ. Ec.5
Sin embargo, el signo negativo con el cual la señal de
retroalimentación se suma en el lazo de
retroalimentación negativa resulta en la ecuación
característica
1+L=0. Ec.6
En el lazo de retroalimentación positiva la señal de
retroalimentación se suma con el signo positivo y por
tanto resulta la ecuación característica
1-L=0. Ec.7
1.2 Criterios de Oscilación.
Si una frecuencia especifica fo la ganancia de lazo
Aβ es igual a la unidad, se deduce por la ecuación 1
que Af sera infinita. Es decir que a esta frecuencia el
circuito tendrá una salida finita con una señal de
entrada cero. Tal circuito es por definición un
oscilador. Por tanto, la condición para que el lazo de
retroalimentación de la figura 1 produzca oscilaciones
sinusoidales de frecuencia ωo es
L(j ωo)=A(j ωo) β(j ωo)=1 Ec.8
es decir, en ωo la fase de la ganancia de lazo deberá
ser cero y la magnitud de la ganancia de lazo deberá
ser unitaria. Esto se conoce como el criterio de
barckhausen. Se observa que si el circuito ha de
oscilar a una frecuencia, el criterio de barckhausen
para la oscilación deberá ser satisfecho sólo a dicha
frecuencia (ωo); de lo contrario la forma de onda
resultante no sera una senoide simple.
Fig. 2 dependencia de la estabilidad de frecuencia del
oscilador a la pendiente de la respuesta de fase [2].
Debe hacerse notar que la frecuencia de oscilación es
determinada únicamente por las características de
fase de lazo de retroalimentación; el lazo oscila a la
frecuencia para la cual la fase es cero. Por tanto, la
estabilidad de la frecuencia de oscilación estará
determinada por la forma en que la fase:
Φ(ω) Ec.9
del lazo de retroalimentación varié con la frecuencia.
Una función con elevada pendiente:
Φ(ω) Ec.10
producirá una frecuencia mas estable. Esto se puede
ver imaginándose un cambio de fase
ΔΦ Ec.11
producido por un cambio en uno de los componentes
del circuito.
Si:
dΦ/dω Ec.12
es grande, el cambio resultante de ωo sera pequeño
tal como se ilustra en la figura 2.

3. 1.3 Características de Transferencia
Fig.3
Es posible obtener una biestabilidad al conectar un
amplificador de DC e un lazo de retroalimentación
positiva que tenga una ganancia de lazo mayor a la
unidad.
Como lo muestra la figura 2. se cuenta con un
amplificador operacional y un divisor de voltaje
resistivo en la trayectoria de alimentación positiva, es
de notar que esto es de acuerdo con la configuración
inversora del circuito mostrado en la figura 3.
esté cuenta con dos circuitos estables uno con
amplificador operacional en saturación negativa y otro
con el amplificador operacional con saturación
positiva, lo que posteriormente inducirá al circuito a
permanecer en dos estados meta-estables según el
estado inducido.
Fig.4 característica de transferencia de un circuito biestable.
2 Formas de Ondas Especiales.
Se puede generar una forma de onda cuadrada
disponiendo de lo necesario para que un multivibrador
biestable cambie de estados periódicamente. Esto se
puede hacer conectando el multivibrador con un
circuito RC en un lazo de retroalimentación, como se
muestra en la figura 5. el multivibrador biestable tiene
una característica de transferencia inversora y por lo
tanto se puede realizar con el circuito de la figura 3.
se demostrara a continuación que este circuito no
tiene estados estables, por tanto es un multivibrador
astable.
Fig.5 Multivibrador biestable.[3]
Para ver como opera el multivibrador astable hay que
ver la figura 6, y establecer que la salida del
multivibrador biestable esté en uno de sus dos
posibles niveles, por ejemplo L+. El capacitor C se
cargará hacia este nivel a través del resistor R. Así
pues, el voltaje a través de C, que se aplica a la
terminal de entrada negativa del amplificador
operacional y por tanto se denota como v-, se elevará
exponencialmente hacia L+ con una constante de
tiempo
τ=CR. Ec.14
Fig.6. Formas de onda del Astable.

4. Mientras tanto, el voltaje en la terminal de entrada
positiva del amplificador operacional es
v+=βL+ Ec.15
Esta situación continuara hasta que el voltaje de
capacitor alcance el umbral positivo
VTH=βL+ Ec.16
punto en el cual el multivibrador biestable cambiara al
otro estado en el cual
vo=L- Ec.17
y
v+=βL- Ec.18
El capacitor comenzara entonces a descargarse y su
voltaje, v-, disminuirá exponencialmente hacia L-. Este
nuevo estado prevalecerá hasta que v- alcance el
umbral negativo
VTL =βL- Ec.19
momento en el cual en el multivibrador biestable
cambiará al estado de salida positivo, el capacitor
comenzara a cargarse y el ciclo se repetirá.
2.1 El Multivibrador Monoestable.
Fig.7 circuito monoestable con amplificador
operacional.
En algunas aplicaciones surge la necesidad de un
pulso de altura y ancho conocidos generados en
respuesta a una señal de disparo o activacion. Como
el ancho del pulso es predecible, su borde de salida
puede utilizarse para propositos de sincronizacion,
esto es, para iniciar una tarea particular en un
momento especifico. Tal pulso estandarizado puede
ser generado por el tercer tipo de multivibrador, el
multivibrador monoestable.
La figura 7 muestra un circuito monoestable con
amplificador operacional. Se observa que este circuito
es una forma aumentada del circuito astable. Un
diodo de dujecion se agrega a través del capacitor C1
y se conecta un circuito de disparo compuesto por un
capacitor C2, un resistor R4 y un diodo D2 a la
terminal de entrada no inversora del amplificador
operacional.
El circuito en el estado estable, el cual prevalece sin
la señal de disparo, la salida del amplificador
operacional está en L+ y el diodo D1 conduce a trav
és de R3 y por tanto sujeta el voltaje Vb a una caida
del periodo por encima de tierra. Se elije R4 mucho
mas grande que R1, de modo que el diodo D2
conduzca una muy pequeña cantidad de corriente y el
voltaje vc sera determinado de forma muy aproximada
por el divisor de voltaje R1, R2. Por tanto Vc=βL+
donde β=R1(R1+R2) el estado estable se mantiene
porque βL+ es mas grande que VD1.
Fig.8 Formas de onda del circuito de la figura 7
2.2 El Circuito 555
Existen paquetes de circuitos integardos

5. comercialmente disponibles que contienen los
circuitos necesarios para implementar multivibradores
monoestables y astables con características precisas.
Fig.9 representación en bloques del 555 internamente.
Fig.10
Fig 11.
Las figuras anteriores muestran un circuito
multivibrador monoestable implementado con un
circuito 555. junto a el hay un resistor externo R y un
capacitor externo C. En el estado estable el flip-flop
estará en el estado de reinicio, y por lo tanto su salida
Q negada estará alta y activara al transistor Q1, el
transistor Q1 se saturara y como consecuencia vc se
aproximara a 0V y producirá un nivel bajo en la salida
del comparador 1.
3 Conclusiones
Los multivibradores Son generadores de frecuencia
variable alimentados con corriente continua que
producen ondas cuadradas que son necesarias en
cualquier circuito electrónico.
Los multivibradores sirven para producir ondas
cuadradas y utilizan semiconductores transistores que
trabajan en conmutación, lo que significa que sólo
trabaja en los dos estados límites de la recta de
carga.
Referencias
[1] http://ayudaelectronica.com/wp-
content/uploads/2009/09/fig1_realimentacion.PN
G
[2] Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith. Circuitos
Microelectronicos. Quinta Ed. Mc Graw Hill. Pp
1168.
[3] http://www.unicrom.com /multivivrador_astable.gif
[4] Principios de Electronica Alezander Malvino 7 Ed
Mc Graw Hill pp870