Este documento descreve um experimento para montar e testar três circuitos usando transistores como chaves lógicas: biestável, monoestável e astável. O objetivo era compreender o funcionamento e aplicações destes circuitos. Os resultados demonstraram o comportamento esperado para cada circuito e confirmaram suas características teóricas.

1. OBJETIVOS
Montar os circuitos multivibradores biestável, monoestável e astável, com o
intuito de compreender o funcionamento e algumas aplicações do transistor operando
como chave lógica.
RESUMO
Nesta experiência o transistor foi utilizado em três circuitos como chave, o que
possibilitou o estudo de uma importante aplicação deste dispositivo em lógica digital.
O circuito biestável pode ser visto como um armazenador lógico de informação.
O circuito monoestável tem uma importante aplicação como temporizador, em circuitos
residenciais, semáforos ou qualquer outro aparelho que necessite dessa função. O
circuito astável abrange uma ampla área de aplicações, podendo ser utilizado desde
simples circuitos “pisca-pisca” até clock de sofisticados circuitos eletrônicos.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
O transistor é um componente eletrônico cujas funções principais são amplificar
e chavear sinais elétricos. A impedância característica do componente varia para cima
ou para baixo da polarização pré-estabelecida e, graças a esta função, a corrente elétrica
que passa entre coletor e emissor varia dentro de determinados parâmetros pré-
estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através da
variação de tensão num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona o
processo de amplificação de sinal.
Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico mais
fraco em mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por
um microfone, é injetado em um circuito eletrônico, cuja função principal é transformar
este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas
características, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes, a este processo
todo se dá o nome de ganho de sinal.
O transistor é considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invenções
da história moderna, tendo tornado possível a revolução dos computadores e
equipamentos eletrônicos. A chave da importância do transistor na sociedade moderna é
a sua habilidade de ser produzido em larga escala, usando técnicas simples, resultando
em baixo custo. Atualmente, é impossível encontrarmos circuitos integrados que não
possuam internamente uma grande quantidade de transistores, juntamente com outros
componentes como resistências e capacitores.
Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente o Silício
(Si), o Germânio (Ge), o Gálio (Ga) e alguns óxidos. Na natureza, o silício é um
material isolante elétrico, devido à conformação das ligações eletrônicas de seus
átomos, gerando uma rede eletrônica altamente estável. Atualmente, o transistor de
germânio não é mais usado, tendo sido substituído pelo de silício, que possui
características muito melhores.
O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalina
em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão para um
processo chamado de dopagem, onde são introduzidas quantidades rigorosamente
controladas materiais selecionados (conhecidos como impurezas) que transformam a
estrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando

2. ou doando elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo
(tenha falta de elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons). Se a impureza tiver um
elétron a mais, um elétron fica sobrando na estrutura cristalina. Se tiver um elétron a
menos, fica faltando um elétron, o que produz uma lacuna (que funciona como se fosse
um buraco móvel na estrutura cristalina). Como resultado, temos ao fim do processo um
semicondutor.
O transistor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando-
se um transistor do tipo PNP. O transistor do tipo NPN é obtido de modo similar. A
camada do centro é denominada base, e as outras duas são o emissor e o coletor. No
símbolo do componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro do
transistor PNP, ou para fora se for NPN. A seguir, são apresentadas as maneiras pelas
quais os transistores são representados:
No transistor de junção bipolar o controle da corrente coletor-emissor é feito
injetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base é
polarizada reversamente, e a junção base-emissor é polarizada diretamente. Uma
pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais
de coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base.
Uma aplicação do transistor é em circuitos multivibradores, em que ele atua
como chave. Vejamos a seguir três configurações bastante usuais:
Circuito Multivibrador Biestável
VCC
R3 R4
S2 R2 R1 S1
Q2 Q1
CH2 CH1
Nesse circuito, a saturação do transistor Q1, através de R3 e R2, implica o corte
de Q2, pois a corrente passará por R4, chegando ao terra, não havendo, portanto,
corrente de base em Q2. Pulsando a chave CH2, nada ocorre, ao passo que pulsando
CH1, a corrente de base de Q1 é cortada, implicando seu corte e, consequentemente, a
saturação de Q2 através de R4 e R1. Dessa vez, pulsando CH1, nada ocorre, enquanto
que pulsando CH2, há o corte de Q2 e saturação de Q1, reiniciando o processo.

3. Supondo R1=R2, R3=R4 e Q1=Q2 há igual probabilidade de saturação ou corte
de cada transistor quando é acionada a alimentação do circuito. Por isso, é necessária
uma intervenção externa que privilegie um ou outro transistor.
Tendo dois estados estáveis, este circuito fornece dois níveis lógicos diferentes
(0 e 1) nas saídas S1 e S2 ao mesmo tempo, com controle de chaveamento, o que
possibilita sua aplicação em circuitos de memória (flip-flops).
Circuito Multivibrador Monoestável
VCC
R3 R4
R2
S2 C S1
R1
Q2 Q1
CH
Nessa nova configuração, como o próprio nome sugere, há um estado estável e
outro instável. Ao acionarmos a alimentação, o transistor Q2 é saturado por uma
corrente de base que chega por R1 e R4, enquanto Q1 se mantém em corte. O circuito
permanece desse modo até que um pulso seja aplicado em CH, quando Q2 é cortado e
surge uma corrente de base em Q1, por meio do capacitor, saturando-o. Este estado é
mantido durante o tempo caracterizado pelo produto R2*C, após o qual, o circuito
retorna à sua forma estável.
Por essa característica, este circuito pode ser usado como um temporizador,
regulável pelos parâmetros de resistência e capacitância, utilizando os níveis lógicos nas
saídas S1 e S2.
Circuito Multivibrador Astável
VCC
R3 R4
R2 R1
S2 C2 C1 S1
Q2 Q1
Este circuito é caracterizado pela alternância de estados, com tempos bem
definidos pelas combinações de R1C1 e R2C2. Quando Q1 está saturado, existe uma
corrente de base através de C2, enquanto Q2 permanece em corte. Após o tempo
determinado por R2*C2, cessa esta corrente, cortando Q1, e surge uma corrente de base
em Q2, através de C1. Q2 permanece saturado durante o tempo determinado por
R1*C1, após o qual esta corrente pára, reiniciando o processo.

4. Logo, em S1 e S2, há pulsos alternados opostos, com período bem definido,
caracterizando um “pisca-pisca” ou “clock”.
MATERIAIS UTILIZADOS
Utilizaram-se os seguintes componentes para a realização do experimento:
Transistor BC237 2N2222 Gerador de Tensão CC
Protoboard Lâmpadas Incandescentes
Capacitores Eletrolíticos Chaves
Resistores Variados Multímetros
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Seguindo os esquemas da introdução teórica, foram montados seguidamente os 3
circuitos multivibradores: Biestável, Monoestável e Astável. A cada circuito montado na
protoboard foram realizadas algumas medidas nos multímetros apenas para fins
qualitativos, de maneira a se verificar a teoria.

5. RESULTADOS
- Circuito Multivibrador Biestável:
Foi montado um circuito com a seguinte configuração:
L1 L2
VCC
6V
R1 R2
100 100
Q1 Q2
BC237BP BC237BP
Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada:
VC1: 6V VC2: 0.6V
VB1: 1.4V VB2: 0.6V
Quando é ligado Vcc, deveria haver uma probabilidade de 50% para cada
lâmpada, já que apenas uma pode estar acesa de cada vez. No entanto, no circuito
montado L1 sempre acendia, mostrando que as condições iniciais não eram idênticas
pelas características físicas dos componentes.
Nessa situação, quando a chave da base de Q2 era pulsada, nada ocorria, como
era esperado pela teoria. Contudo, quando a chave da base de Q1 era pulsada, L1
apagava e L2 acendia. Reciprocamente, nessa nova situação, quando a chave da base de
Q1 era pulsada, nada ocorria e, quando a chave da base de Q2 era pulsada, L2 apagava e
L1 acendia.
- Circuito Multivibrador Monoestável:
Foi montado o circuito abaixo:
L1 L2
VCC
6V
R1
10k
220uF-POL
R2
100
Q1 Q2
BC237BP BC237BP
Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada:
VC1: 0.2V VC2: 6V
VB1: 1V VB2: 0.8V
Acionando Vcc, L1 permanece acesa indefinidamente, enquanto L2 é pouco
excitada, devido à pequena corrente de fuga que surge na base de Q2, conforme C1 é

6. carregado. Ao pulsarmos a chave na base de Q1, L1 apaga e L2 acende, permanecendo
acesa, enquanto a corrente fornecida pelo capacitor é suficiente para saturar Q2. Quando
a carga de C1 é insuficiente para manter a saturação, L1 acende e o processo se repete.
- Circuito Multivibrador Astável:
Foi montado o seguinte circuito:
L1 L2
VCC
6V
R1 R2
C1 C2
P1 P3
P2 P4
Q1 Q2
BC237BP BC237BP
Novamente, apesar de a teoria prever 50% de chance para cada lâmpada, houve
um favorecimento de L1, pelas razões já citadas.
Sendo assim, ao ligar Vcc, L1 acendia e iniciava o processo de alternância entre
L1 e L2, com tempos determinados pela combinação dos valores R1C1 e R2C2.
Primeiramente, foram utilizados os seguintes valores: R1=R2=10KΩ e C1=C2=
220 μF.
Com essa configuração foi possível visualizar o “pisca-pisca” das lâmpadas, devido ao
alto valor de τ.
CONCLUSÃO
O experimento foi satisfatório em atingir seus objetivos, sendo assim, foi possível
confirmar as características dos vários multivibradores. A partir disso, pudemos
aprender as diversas aplicabilidades desses multivibradores.
BIBLIOGRAFIA
[1] http://pt.wikipedia.org
[2] http://www.eletronica24h.com.br/cursoEI/cursoEI1/indexEI.htm