Multivibrador astable con transistores

2N3904

El 2N3904 es un transistor bipolar NPN de propósito general, uno de los más comunes en electrónica. Viene en un pequeño encapsulado plástico de tres patas (TO-92) y se comporta como un interruptor controlado: una corriente muy pequeña en su patilla central (la base) permite que pase una corriente mucho mayor entre las otras dos (colector y emisor).

En este circuito usamos dos transistores iguales (Q1 y Q2) conectados de forma cruzada. Cualquier otro transistor NPN pequeño (BC547, 2N2222…) sirve igual.

Cómo funciona el circuito

El circuito es un multivibrador astable: nunca se queda quieto. Los dos transistores se turnan encendiéndose y apagándose sin parar, y arrastran a los LEDs con ellos: cuando D1 (rojo) está encendido, D2 (verde) está apagado, y viceversa.

La clave está en el cruce. Fíjate en el esquema: el colector de Q1 va, a través del condensador C1, a la base de Q2; y al revés, el colector de Q2 va a la base de Q1 por C2. Cada transistor “vigila” al otro.

Cómo se turnan. Imagina que en un instante Q1 acaba de encenderse (saturarse):

1. El colector de Q1 cae casi a 0 V. La corriente empieza a pasar por Rc1 y por el LED D1, que se ilumina.
2. Esa caída brusca se transmite por C1 hasta la base de Q2 y la empuja hacia abajo. Q2 se apaga y su LED D2 se apaga con él.
3. Ahora C1 se va cargando poco a poco a través de R2, y la base de Q2 va subiendo despacio.
4. Cuando la base de Q2 llega a 0,7 V (la tensión mágica a la que un transistor NPN se enciende), Q2 se enciende de golpe.
5. Al encenderse Q2, hace lo mismo con Q1 pero al revés: lo apaga a través de C2. Los papeles se cambian.

Este ciclo se repite indefinidamente. Los dos LEDs parpadean alternando.

¿Y quién arranca la fiesta? En teoría los dos transistores están en equilibrio y ninguno debería encender primero. En la práctica no hay dos transistores exactamente iguales: uno se enciende una milésima antes que el otro, y eso basta para que el circuito arranque solo al conectar la alimentación.

Diseño de aplicación

Velocidad del parpadeo

Lo que marca la velocidad del parpadeo es el tiempo que tarda cada condensador (C1 o C2) en cargarse a través de su resistencia (R2 o R1). A mayor R o mayor C, más lento el parpadeo. La fórmula es:

$$f \approx \frac{1}{1{,}4 \cdot R \cdot C}$$

Con los valores del esquema ($R = 47\,\text{k}\Omega$ y $C = 10\,\mu\text{F}$):

$$f \approx \frac{1}{1{,}4 \cdot 47\,000 \cdot 0{,}00001} \approx 1{,}5\,\text{Hz}$$

Es decir, algo más de un parpadeo por segundo, un ritmo cómodo para el ojo.

Cambiar la velocidad

Para acelerar o ralentizar el parpadeo, cambia R o C en las dos ramas a la vez (para que sigan siendo iguales):

• Con $C = 1\,\mu\text{F}$ el parpadeo se vuelve tan rápido que casi se ve fijo (unos 15 Hz).
• Con $C = 100\,\mu\text{F}$ pasa a ser un destello cada 6 o 7 segundos.

Parpadeo desigual

Si haces R1 distinto de R2 (o C1 distinto de C2), cada LED estará encendido un tiempo diferente. Así puedes conseguir efectos como “destello corto, pausa larga”.

Alimentación

La alimentación ideal para este montaje son 5 V: con ese valor los LEDs brillan bien, los transistores trabajan holgados y las resistencias del esquema (1 kΩ y 47 kΩ) están calculadas para ese caso.

Se puede usar más tensión, pero entonces hay que hacer dos cosas: añadir un diodo de protección entre la base y el emisor de cada transistor (porque el 2N3904 no aguanta más de 6 V al revés en esa unión y en cada conmutación la base baja aproximadamente $-V_{CC}$), y recalcular las resistencias para no pasarse de corriente ni en los LEDs ni en los transistores.

Otras aplicaciones

El multivibrador astable con transistores es un circuito de manual, pero sigue siendo útil:

• Luces intermitentes. Balizas de bici, juguetes, indicadores… cuando no compensa poner un microcontrolador ni un 555.
• Reloj lento. Como fuente de pulsos para contadores digitales sencillos.
• Zumbador o sirena. Con condensadores más pequeños (nF en vez de µF), la frecuencia sube al rango audible y puede hacer sonar un altavocito o un piezo.
• Generador de onda cuadrada casero. Para probar filtros y otros circuitos sin necesidad de un generador de señales.
• Circuito para aprender. Es de los mejores ejemplos para entender cómo se enciende y se apaga un transistor sin necesidad de instrumentos caros.