Controlar qué transistor se enciende primero en un multivibrador

La forma de resolver tales problemas es alterar ligeramente la simetría del circuito de tal manera que, en el encendido, haya un BJT elegido que esté apagado mientras que los otros dos están saturados, como sugirió implícitamente Tony Stewart. Podrías lograr esto colocando una resistencia$R_{set}$en paralelo a la resistencia base R de los dos BJT que desea que estén en saturación "inmediatamente después" del encendido:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Sin embargo, este método provoca la ligera disminución de dos de las tres constantes de tiempo del circuito. Si no quiere hacer eso, otro método es usar un$R_{set}$resistencia base para mantener el BJT elegido fuera de la saturación en el encendido:

^{simular este circuito}

Conociendo las tolerancias de la resistencia y los parámetros del transistor y la dispersión de los parámetros, puede calcular los valores máximos/mínimos necesarios para la resistencia.$R_{set}$: a continuación se describe un procedimiento básico.

Una descripción cuantitativa

En el encendido, en el caso de circuitos perfectamente idénticos, cada transistor$Q$ve el capacitor$C$como un cortocircuito. Así, para cada transistor tenemos

$$V_{BE}=V_{CE}\:\text{ at }\:t=t_0 \tag{1} \label{1}$$ es decir, cada transistor en el encendido está en la región activa (es decir, no en saturación). A medida que pasa el tiempo, cada capacitor $C$es cargado por la resistencia $R$aproximadamente (pero hasta una alta precisión) lineal con una corriente de carga $I_\mathrm{crg}$cuyo valor es $$I_\mathrm{crg}\approx\frac{V_{CC}-V_{BE}}{R}\approx\frac{4.5V-0.7V}{4700\Omega} \tag{2} \label{2}$$ Desde $V_{BE}$no puede variar demasiado, $C$aumenta el voltaje entre sus placas a expensas del $V_{CE}$hasta $$V_{CE}=V_{CE_\mathrm{sat}} \tag{3} \label{3}$$ En el circuito estándar de dos BJT, como es el que analizó en su primera simulación, este es el inicio de la oscilación: la retroalimentación positiva de las dos etapas BJT en cascada amplifica el ruido ubicuo y trae uno de los BJT en saturación , mientras que el otro se apaga. Por lo tanto, para asegurarse de que un dispositivo elegido está apagado (y así, en este caso, encender el LED) cuando los demás han estado en saturación, debe asegurarse de que la condición $\eqref{3}$se verifica para él solo después de que se haya verificado para el otro. Puede satisfacer este requisito de dos maneras,

1. aumentando ligeramente$I_\mathrm{crg}$ $\eqref{2}$para los dispositivos restantes: esto se logra simplemente colocando una resistencia en paralelo a$R$para todos los demás circuitos de polarización de base,
2. o aumentando ligeramente la$V_{CE}$voltaje del elegido, poniendo una resistencia en serie a su terminal base para tener $$V_{CE}=V_{BE}+R_{set}I_B\:\text{ at }\:t=t_0, \tag{4} \label{4}$$ verificando así$\eqref{3}$en momentos posteriores, debido al mayor valor inicial de$V_{CE}$. En este último caso puede elegir$R_{set}$ser $$R_{set}\geq\frac{V_{BE_\mathrm{sat}}-V_{CE_\mathrm{sat}}}{I_\mathrm{crg}}, \tag{5} \label{5}$$ el "$\geq$"signo que significa que este valor debe ser mayor que la incertidumbre en$R$debido a las inevitables tolerancias de la resistencia.

Algunas notas

• Los valores$V_{BE_\mathrm{sat}}$y$V_{CE_\mathrm{sat}}$debe leerse de la hoja de datos de$Q$y depender de$I_{B_\mathrm{sat}}$y en$I_{C_\mathrm{sat}}$. Sin embargo, puede asumir con seguridad que $$V_{BE_\mathrm{sat}}=0.7V\quad V_{CE_\mathrm{sat}}=0.25V$$ Te aconsejo que pongas el valor de$R_{set}$calculado por$\eqref{5}$en serie al circuito SPICE del circuito de dos BJT para ver el comportamiento descrito anteriormente.
• Hay un problema en su circuito de tres BJT: como confirma la simulación de especias, la retroalimentación es negativa en CC a baja frecuencia, por lo tanto, no puede comenzar a oscilar. Su prototipo de tablero funciona porque probablemente se comporta como un oscilador de cambio de fase, cada una de las tres etapas proporciona un cambio de fase de casi 60 ° a una oscilación (muy) aproximadamente sinusoidal, que está sujeta por los diodos LED. Si desea que se comporte como un multivibrador, debe agregar una etapa BJT adicional (sin tanque de sincronización, es decir, sin$C$, si necesita encender solo tres LED) para tener una retroalimentación positiva de CC.

Usaría un C o un RC combinado con un diodo en una de las bases para influir en la simetría inicial en el arranque. Una vez que el C se carga, el diodo lo saca del circuito. Tal vez dos diodos: uno para la base del transistor y otro para descargar la C contra el riel de suministro cuando quita la energía (para que el circuito comience nuevamente de manera confiable en apagones cortos).

Usaría un diodo de señal como el 1N4148 (o si tiene algo aún más fino, como un circuito BE de transistor o un Schottky de señal) para que siga funcionando como un diodo contra resistencias de rango de kiloohmios en el circuito base, y así que su capacidad parasitaria no importa en el momento.

Elija el C o RC de modo que se cargue en uno o dos ciclos de su circuito. O tal vez incluso una constante de tiempo mucho más corta sea suficiente para desequilibrar el circuito de la manera deseada.

Por cierto, tuve la misma idea e implementé un circuito similar de "multivibrador triple" hace unos 30 años cuando era niño. Solo que supongo que usé algunas puertas CMOS. Agregué algunos triacs (¿o eran relés? No estoy seguro) y los usé para conducir tres secciones de luces de árboles de navidad en un abeto frente a nuestra casa :-)

===== EDITAR =====

Mirando la buena respuesta del Sr. Tampieri, tengo otra idea (no creo que esto sea lo que él sugiere): use un circuito de sincronización RC trivial para controlar un transistor adicional (una cuarta T en el esquema) que cortocircuita brevemente uno de los tres bases vibrantes a GND en el inicio :-) Una vez que su celda RC (des)carga, el transistor adicional se pondrá en "circuito abierto" = desaparecerá de la topología. Deje que sea su tarea averiguar cómo conectar R y C a +Vcc y GND. La R también garantizará un "reinicio" lo suficientemente rápido al apagar el circuito.

Ya sea que use diodos o un transistor adicional, mi punto es que el "temporizador de arranque" desaparece del circuito poco después del arranque, por lo que la simetría del multivibrador triple no se ve afectada durante el funcionamiento normal.