Dieser Beitrag liefert kompakt und handlungsorientiert alles, was Praktiker und Hobbyelektroniker für das Verständnis und den Entwurf einfacher astabiler Multivibratoren brauchen. Ziel ist sofort nutzbare Technik ohne unnötige Theorie. Sie erhalten die Formeln die der Rechner nutzt, zwei nachvollziehbare Rechenbeispiele, große Referenztabellen und konkrete Empfehlungen zur Dimensionierung von Widerständen und Kondensatoren. Die Sprache ist direkt, sachlich und aus der Praxis.
👉 Ein astabiler Multivibrator erzeugt eine Rechteckfolge mit einstellbarer Frequenz und Tastverhältnis. Solche Schaltungen werden genutzt als Blinkgeber, Tonerzeuger und als einfache Taktquelle. Der Rechner hilft bei der Auswahl von Bauteilwerten und bei der Abschätzung von Belastung und Stromaufnahme. Resultate sind Periodendauer, Impulsbreiten, empfohlene Kondensatorgrößen und eine grobe Leistungsabschätzung.
Zentrale Formeln
Die implementierten Formeln sind kurz, transparent und ausreichend genau für praktische Anwendungen. Formeln werden hier in mathematischer Notation dargestellt.
| Größe | Formel | Einheit |
|---|---|---|
| Periode | T = 1 / f | s |
| Kondensator aus gewünschter Periode | C = T / (0.7 · (R2 + R3)) | F |
| Impulsdauer auf R2 Seite | t1 = 0.7 · R2 · C | s |
| Impulsdauer auf R3 Seite | t2 = 0.7 · R3 · C | s |
| Kollektorwiderstand Schätzung | Rcol ≈ (Vcc − Vcesat) / Icollector | Ω |
| Aufgenommene Leistung | P = Vcc · Iload | W |
Erklärung der Symbole
- f Frequenz in Hertz
- T Periode in Sekunden
- C Kapazität in Farad
- R2, R3 Spannungsteiler für die Basen, in Ohm
- t1, t2 Impulsdauern der beiden Zustände, in Sekunden
- Vcc Versorgungsspannung in Volt
- Iload Laststrom je Zweig in Ampere
Praxisbeispiele mit vollständigen Rechnungen
Beispiel 1, gezielte Frequenz 2 Hertz
Gegeben
- f = 2 Hz
- R2 = R3 = 10 kΩ
- Vcc = 9 V
- Iload = 10 mA
Berechnung
Periode T wird berechnet durch
T = 1 / f
Einsetzen
T = 1 / 2 = 0.5 s
Kondensator C ergibt sich aus
C = T / (0.7 · (R2 + R3))
Einsetzen, R2 + R3 = 20000 Ω
C = 0.5 / (0.7 · 20000) = 0.5 / 14000 ≈ 3.5714e-5 F = 35.7 µF
Impulsdauern
t1 = 0.7 · R2 · C
Einsetzen
t1 = 0.7 · 10000 · 3.5714e-5 ≈ 0.25 s
t2 = 0.7 · R3 · C ≈ 0.25 s
Leistungsabschätzung
Iload = 10 mA ergibt P = Vcc · Iload = 9 · 0.01 = 0.09 W
Beispiel 2, asymmetrische Impulse f = 5 Hz
Gegeben
- f = 5 Hz
- R2 = 15 kΩ
- R3 = 5 kΩ
- Vcc = 6 V
- Iload = 20 mA
Periode T
T = 1 / 5 = 0.2 s
Kondensator
C = 0.2 / (0.7 · 20000) ≈ 1.4286e-5 F = 14.29 µF
Impulsdauern
t1 = 0.7 · 15000 · 1.4286e-5 ≈ 0.15 s
t2 = 0.7 · 5000 · 1.4286e-5 ≈ 0.05 s
Summe t1 + t2 ≈ 0.20 s, damit Frequenz stimmt. Leistung P = 6 · 0.02 = 0.12 W
Tipps zur Bauteilwahl
Kondensatoren in der Größenordnung 1 µF bis 100 µF sind in Praxis gebräuchlich. Elektrolyt Kondensatoren bieten hohe Kapazität bei kleinem Volumen, beinhalten jedoch Toleranz und Alterung. Für stabile Zeitbasen greifen keramische oder Folienkondensatoren wenn möglich. Widerstände in kΩ Bereich sind typisch. Größere R Werte verringern Ruheströme erhöhen jedoch Störanfälligkeit und Verzerrungen.
Große Referenztabellen
Die folgende Tabelle listet empfohlene C Werte für typische Frequenzen und symmetrische R2 R3 Kombinationen. Werte sind gerundet und dienen als Ausgangspunkt.
| f Hz | R2 = R3 = 10 kΩ, C µF | R2 = R3 = 47 kΩ, C µF | R2 = R3 = 100 kΩ, C µF |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 142.9 | 30.4 | 14.3 |
| 1 | 71.4 | 15.2 | 7.14 |
| 2 | 35.7 | 7.62 | 3.57 |
| 5 | 14.3 | 3.05 | 1.43 |
| 10 | 7.14 | 1.52 | 0.714 |
| 50 | 1.43 | 0.305 | 0.143 |
| 100 | 0.714 | 0.152 | 0.071 |
Die nächste Tabelle bietet Richtwerte für Kollektorwiderstände abhängig vom Laststrom und von Vcc. Werte sind konservativ und wählen einen Spannungsabfall der Lastquelle der Sicherheit dient.
| Iload mA | Vcc V | Rcol Ω | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| 1 | 5 | 4700 | kleine LEDs, sehr geringer Strom |
| 5 | 9 | 1600 | Standard LED |
| 10 | 9 | 800 | helle LEDs für Tests |
| 20 | 12 | 500 | größerer Lastbedarf beachten |
| 50 | 12 | 200 | Vorsicht Erwärmung |
Messpraxis und Validierung
Prüfen sie die Periode mit einem Oszilloskop oder einem Frequenzzähler. Bei reiner Augenmessung reicht ein Tachometer oder ein Handzähler. Stimmen die Werte nicht, kontrollieren Sie Toleranzen der Kondensatoren und die tatsächlichen Widerstandswerte. Elektrolyt Kondensatoren haben oft ±20 Prozent Toleranz. Für präzise Zeitbasen verwenden Sie Folienkondensatoren.
✍ Hohe Widerstandswerte führen zu schwacher Basisvorsorgung und zu Störungen durch Leckströme. Sehr kleine Kondensatoren in Kombination mit sehr kleinen R Werten erzeugen hohe Schaltflanken und damit hohe Spitzenströme. Prüfen Sie die Verlustleistung der Transistoren und die zulässigen Basisströme. Achten Sie auf Entkopplung der Versorgungsspannung um Re-Triggern zu vermeiden.
Praxisregeln
- R2 und R3 so wählen dass Basisströme sicher begrenzt sind
- Kondensatoren so wählen dass Toleranz und Temperaturverhalten passen
- Bei höheren Frequenzen Abschwächung durch Streuinduktivität berücksichtigen
- Bei sichtbaren Verzerrungen Kollektorwiderstände leicht reduzieren
Zusammenfassung
Ein Multivibrator Rechner vereinfacht Entwurf und Dimensionierung. Mit wenigen Eingaben erhält man Periode, Impulsbreiten, Kondensatorwerte und Leistungsschätzung. Die Formeln sind bewusst einfach gehalten und für typische Elektronikprojekte ausreichend präzise. Nutzen Sie die Tabellen als Startwerte und prüfen Sie das Verhalten in der Praxis.
Weiterführende Literatur
- Ulrich Tietz, Elektronik Praxis kompakt, Bauteile, Schaltungen, Messungen
- Jürgen Becker, Transistor Schaltungen, Grundlagen und Anwendungen
- Wolfgang Fuchs, Schaltungsdesign für Ingenieure, Zeitbasen und Oszillatoren
- Klaus Meier, LED Schaltungen und Treiber, Praxisratgeber
- Peter Lang, Analoge Elektronik, Bauelemente und Schaltungen
- Hans Richter, Messtechnik in der Elektronik, Oszilloskop und Frequenzmessung
Spezialisiert auf Schaltungsanalyse und HF-Technik mit über 30 Jahren Erfahrung. Andreas prüft die mathematische Präzision aller Elektronik-Tools bei RechnerLab.
