Comment fonctionne ce circuit multivibrateur astable avec FET ?

How Does This Astable Multivibrator Circuit With Fets Work



Solution:

Si vous comprenez comment fonctionne un multivibrateur astable, vous pouvez voir comment celui-ci fonctionne, sauf qu'au lieu d'aller et venir, il tourne en fait «en cercle».
Tout d'abord, il devrait y avoir une résistance entre chaque LED et le drain de son MOSFET, tandis que la résistance 1M resterait connectée directement au drain (j'ai dessiné le circuit ci-dessous avec de telles résistances pour que vous puissiez comprendre comment fonctionne votre circuit ).
Cet 'oscillateur' passe en fait d'un MOSFET/LED à l'autre, en cercle.

schématique



simuler ce circuit – Schéma créé à l'aide de CircuitLab



Disons que Q1 est activé. Son drain est mis à la terre, ce qui maintient la porte Q2 à la terre et Q2 est donc à l'état OFF.
Puisque Q2 est éteint (non conducteur), son drain est haut, ce qui charge le condensateur sur la grille de Q3 à travers la résistance 1M (Q3 est éteint à ce moment, gardant son drain haut et donc la porte Q1 haute et Q1 allumé).
Une fois que la tension du condensateur sur la grille de Q3 atteint un niveau suffisamment élevé, Q3 s'allume, son drain devient bas (à la terre) et il décharge lentement le condensateur sur Q1 jusqu'à ce qu'il l'éteigne.
Une fois que Q1 s'éteint, son drain devient haut et charge le condensateur de grille Q2 jusqu'à ce que Q2 s'allume, ce qui à son tour abaisse le drain Q2 et décharge lentement le condensateur de grille Q3 jusqu'à ce que Q3 s'éteigne, et ainsi de suite en cercle.
D'après ce que j'ai compris, 2 LED seront allumées à la fois.
Pour que tout ce cercle commence, l'un des transistors (en raison de légères inégalités ou tolérances de composants) passera à l'état ON plus tôt que les autres et les autres le suivront. Pour les 1 ou 2 premiers cycles, il peut arriver que toutes les LED soient éteintes, ou une autre irrégularité, mais cela devrait bientôt être réglé dans un 'mouvement' approprié après les premiers cycles.




Il s'agit essentiellement de trois onduleurs connectés en anneau pour former un oscillateur. En savoir plus sur les oscillateurs en anneau ici : https://wiki.analog.com/university/courses/alm1k/alm-lab-ring-osc

Mais l'absence de résistances de limitation de courant sur les LED est pour le moins inquiétante, et cela ne fonctionnerait probablement pas sans elles.

EDIT : j'ai donc dessiné cette chose telle quelle, ajouté les résistances et tenté de la simuler. Il ne semble pas commencer à osciller. Au lieu de cela, il trouve un point de polarisation et s'arrête.



SUIVI : Il y avait deux problèmes avec la simulation CircuitLab. (1) besoin de 'sauter l'initiale' dans la simulation, et (2) faire en sorte que les LED aient une Vf différente. Les modèles de LED de CircuitLab utilisent tous un Vf de 0,6 V, ce qui est non seulement incorrect, mais empêche le circuit de fonctionner car il compte sur la différence de Vf pour converger. J'ai fait ces modifications et ça marche.

schématique

simuler ce circuit – Schéma créé à l'aide de CircuitLab

PLUS : Je l'ai aussi fait fonctionner à Falstad. J'ai modifié la constante de temps pour qu'il soit plus facile de voir le comportement. Essayez-le ici


Juste pour le plaisir, mon fils Jack et moi avons construit le circuit aujourd'hui, avec des valeurs de composants légèrement différentes, dont trois LED identiques. Voici une vidéo de celui-ci en fonctionnement

https://youtu.be/rBFr7FjpPtw

Et voici une trace des tensions sur les drains des trois MOSFET. La trace jaune est la LED la plus à droite, la verte celle du milieu et la bleue est à gauche.

Trace de portée

Notez que chaque LED s'éteint (drain haut) juste avant que son voisin ne s'allume.

Éditer: Il nous est apparu plus tard que nous pouvions utiliser le quatrième canal de l'oscilloscope pour montrer la tension sur la grille de l'un des transistors.

Une autre trace de portée

Notez que les traces jaune (drain) et rouge (porte) ont une échelle verticale plus grande que les autres. Pour moi, cette image montre clairement que le drain du transistor jaune est faible chaque fois que sa grille est au-dessus d'une tension critique, environ 2,7 V pour les transistors que nous avons utilisés - j'ai essayé de le montrer avec la ligne horizontale du curseur. La grille est à la tension d'un des condensateurs, qui se charge et se décharge selon une courbe exponentielle influencée par le transistor suivant à gauche, à savoir celui représenté ici en vert.

Je laisserai [toute autre] explication de son fonctionnement aux autres.