Multivibrador Astável (Pisca-Pisca): Uma Análise Técnica

O circuito que você vê é um Multivibrador Astável (MVA Pisca-Pisca) implementado com transistores. Em termos simples, é um oscilador de relaxação que não possui nenhum estado estável. Sua função é alternar continuamente entre dois estados quase estáveis, o que, neste caso, faz com que LED 1 e LED 2 pisquem alternadamente.

Este é um projeto fundamental para entender a operação de transistores como chaves (corte/saturação) e a função de temporização dos capacitores em conjunto com resistores (constante de tempo RC).

Componentes e Suas Funções Específicas

Para uma análise técnica, vamos definir o papel exato de cada componente no circuito:

Captura-de-tela-2025-10-20-134014 Multivibrador Astável (Pisca-Pisca): Uma Análise Técnica

Q1, Q2 (BC548): Chaves eletrônicas. Eles operarão exclusivamente nos modos de corte (chave aberta) e saturação (chave fechada).
LED 1, LED 2: Cargas de coletor. Servem como indicadores visuais da comutação.
R1, R4 (330Ω): Resistores limitadores de corrente. Garantem que a corrente através dos LEDs e dos transistores saturados permaneça em um nível seguro.
R2, R3 (10 kΩ): Resistores de polarização de base. Eles têm duas funções:
1. Fornecer a corrente de base (I_B) necessária para levar o transistor à saturação.
2. Formar a constante de tempo (τ) com C1 e C2 para definir o tempo de oscilação.
C1, C2 (10 μF): Capacitores de acoplamento e temporização. Eles são o coração do oscilador, acoplando o sinal do coletor de um transistor à base do outro, forçando a comutação.

Análise de Funcionamento: O Ciclo de Comutação (Pisca-Pisca)

O “segredo” deste circuito é o acoplamento cruzado. O estado de Q1 determina o estado de Q2, e o estado de Q2 determina o estado de Q1. Vamos assumir um instante inicial t_0 (devido a tolerâncias, um transistor sempre ligará primeiro).

ESTADO 1: Q1 Saturado (LED 1 Aceso) | Q2 em Corte (LED 2 Apagado)

image-1 Multivibrador Astável (Pisca-Pisca): Uma Análise Técnica

Q1 Saturado:
- A corrente flui de VCC (6V), passa por LED 1 e R1, e flui pelo coletor-emissor de Q1 para o terra.
- LED 1 está ACESO.
- A tensão no coletor de Q1 (VC1) é muito baixa, próxima de VCE(sat)} (ex: aprox. 0,2V).
Forçando Q2 ao Corte:
- O capacitor C1 está conectado entre VC1 (aprox. 0,2V) e a base de Q2 (VB2).
- No instante da comutação, C1 descarrega sua tensão anterior e “puxa” a base de Q2 para uma tensão baixa (muitas vezes negativa ou próxima de 0V).
- Como VB2 < 0,7V (a VBE de condução), Q2 é forçado a entrar em CORTE.
- LED 2 está APAGADO.
A Temporização:
- Enquanto Q2 está em corte, C1 começa a se carregar. De onde vem a corrente? De VCC (6V), passando pelo resistor R2, em direção à placa de C1 conectada à base de Q2.
- A tensão VB2 começa a subir lentamente, seguindo a curva de carga de um circuito RC (cuja constante de tempo é τ = R2 x C1).

A COMUTAÇÃO (Mudança de Estado Pisca-Pisca)

A tensão VB2 continua subindo até atingir aprox. 0,7V.
Neste exato momento, a junção base-emissor de Q2 é polarizada diretamente. Q2 começa a conduzir.
Ao conduzir, VC2 começa a cair, o que inicia o processo de desligamento de Q1 (via C2). Esse feedback positivo faz a transição ser quase instantânea.

ESTADO 2: Q2 Saturado (LED 2 Aceso) | Q1 em Corte (LED 1 Apagado)

Q2 Saturado:
- O processo é simétrico. Q2 agora está saturado.
- LED 2 está ACESO.
- A tensão VC2 cai para aprox VCE(sat) (aprox. 0,2V).
Forçando Q1 ao Corte:
- O capacitor C2, conectado entre VC2 (aprox. 0,2V) e a base de Q1 (VB1), “puxa” a base de Q1 para uma tensão < 0,7V.
- Q1 é forçado a entrar em CORTE.
- LED 1 está APAGADO.
A Temporização:
- Enquanto Q1 está em corte, C2 começa a se carregar via R3.
- A tensão VB1 começa a subir lentamente (constante de tempo τ = R3 x C2).
- Quando VB1 atingir aprox. 0,7V, Q1 irá saturar novamente, forçando Q2 ao corte e reiniciando o ciclo.

Análise de Dimensionamento e Cálculos

Como alunos técnicos, vamos aos números.

1. Cálculo da Frequência de Oscilação

A frequência é determinada pela constante de tempo RC que controla o tempo em que cada transistor fica em corte.

Tempo em que Q1 fica em corte (e LED 2 aceso): TQ1(off)
Tempo em que Q2 fica em corte (e LED 1 aceso): TQ2(off)

A fórmula para o semi-período (o tempo de um estado) é:

$$T_{half} \approx 0.693 \times R_{base} \times C_{acoplamento}$$

T_Q2(off) aprox 0,693 X R2 X C1 = 0,693X (10 X 10^3 Ω X (10 X 10^-6 F) = 0,0693 s
T_Q1(off) aprox 0,693 X R3 X C2 = 0,693 X (10 X 10^3Ω) X (10X 10^-6 F) = 0,0693 s

O Período total (T) é a soma dos dois semi-períodos:

$$T = T_{Q1(off)} + T_{Q2(off)} = 0,0693 s + 0,0693 s = 0,1386 s$$

A Frequência (f) é o inverso do Período:

$$f = 1 / T = 1 / 0,1386 s \approx 7,2 Hz$$

Conclusão: Este circuito piscará aproximadamente 7 vezes por segundo. Para um piscar mais lento, deve-se aumentar R2/R3 ou C1/C2.

2. Cálculo da Corrente de Coletor (LED)

Vamos verificar se os resistores R1 e R4 estão bem dimensionados. Analisamos a malha do coletor quando o transistor está saturado.

Tensão da Fonte (VCC) = 6V
Tensão de queda do LED (VF) aprox. 2,0V (premissa para um LED vermelho)
Tensão de Saturação (VCE(sat)) aprox. 0,2V (premissa para o BC548/547)

Aplicando a Lei de Kirchhoff das Tensões na malha do coletor (ex: Q1 saturado):

$$V{CC} – V{LED1} – V{R1} – V{CE(sat)} = 0$$

$$6V – 2.0V – V_{R1} – 0.2V = 0$$

$$V{R1} = 3.8V$$

Agora, calculamos a corrente no LED e no Coletor (IC):

$$IC = I{LED} = V{R1} / R1 = 3,8V / 330 \Omega \approx 11,5 mA$$

Conclusão: A corrente de 11,5 mA é excelente, fornecendo bom brilho ao LED e operando bem abaixo do limite máximo do BC548 (100 mA) e da maioria dos LEDs (20 mA).

Resumo Técnico e Pontos-Chave

Circuito: Multivibrador Astável (Oscilador).
Princípio: Comutação regenerativa entre dois transistores.
Estados: Q1 (Saturado) / Q2 (Corte) ↔ Q1 (Corte) / Q2 (Saturado).
Gatilho de Comutação: A carga do capacitor de acoplamento (via R2 ou R3) que eleva a tensão de base do transistor em corte até V_BE aprox 0,7V.
Controle de Frequência: Definido por R2, R3, C1, C2.
Controle de Carga: Definido por R1 e R4 (limitadores de corrente).

Para Próximos Passos:

Ciclo de Trabalho Assimétrico (Duty Cycle): O que aconteceria se R2 ≠ R3 ou C1 ≠ C2? (O tempo aceso de LED 1 seria diferente do tempo aceso de LED 2).
Saturação: R2 e R3 devem ser baixos o suficiente para garantir IB > IC(sat) / βmin e, assim, garantir a saturação real do transistor.