বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর কিভাবে কাজ করে?

বর্তমানে মাল্টিভাইব্রেটরের বিভিন্ন রকম ব্যবহার রয়েছে। আমরা যে ইলেকট্রনিক্স পণ্য ব্যাবহার করে থাকি সেগুলোর মধ্যেও মাল্টিভাইব্রেটর ব্যবহার করা হয়ে থাকে। তিনরকম এর মাল্টিভাইব্রেটর রয়েছে। একেকটি মাল্টিভাইব্রেটরের কাজ অপরটি থেকে আলাদা। আমরা আজকে বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর নিয়ে জানতে চেষ্টা করবো।

 
তিনরকম মাল্টিভাইব্রেটর (Multivibrator) রয়েছে:
            ১. এস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর (Astable Multivibrator-মানে সুস্থিত নয় এমন)।
            ২. মনোস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর ( Mono stable multivibrator {⎍} - যার একটি মাত্র সুস্থিত অবস্থা                 রয়েছে)
            ৩. বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর ( Bi stable  multivibrator - যার দুইটি সুস্থিত অবস্থা রয়েছে)

আমরা এখানে বাইস্টেবল নিয়ে জানবো। আমাদের জীবনের উঠানামাকে এই বাইস্টেবল এর সাথে তুলনা করতে পারি। কারণ বাই -স্টেবল এ দুইটা স্টেট বা অবস্থা  রয়েছে। যার একটি হাই-ভোল্টেজ আরেকটা লো ভোল্টেজ। আর মাল্টিভাইব্রেটর হল একটি যন্ত্র যা দিয়ে এই স্টেট তৈরি করা যায়। আমরা আমাদের ইচ্ছেমত দুইটি অবস্থা বা স্টেট তৈরি করে নিতে পারি। আচ্ছা একটু ছবি দিয়ে ব্যাখা করি,  তারপর হয়তো এই স্টেট বা হাই ভোল্টেজ-লো ভোল্টেজ এগুলো বুঝা যাবে।

উপরের চিত্রটা খেয়াল করি। সেখানে X-অক্ষের দিকে রয়েছে সময় আর Y-অক্ষের দিকে রয়েছে ভোল্টেজ বা বিভব যাকে Vcc দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে। এখানে,  Vcc হল উচ্চ-বিভব বা হাই-ভোল্টেজ আর 0v হল লো-ভোল্টেজ বা নিম্ন বিভব। আয়তক্ষেত্রটি(⎍)  যখন Vcc তে পৌঁছে তখন সেটা উচ্চ বিভব নির্দেশ করে, আবার যখন 0 তে এসে পৌঁছে তখন সেটা নিম্ন বিভব নির্দেশ করে। বাইস্টেবল এর ক্ষেত্রে সুবিধা হলো যে অবস্থাতে পৌঁছে সেই অবস্থাতে স্থির থাকতে পারে।

Bi-stable নাম থেকেও বুঝা যায় যে এর দুইটি অবস্থা রয়েছে। কারণ, Bi - মানে হল দুই। হয়তো আমরা বুঝতে পেরেছি Bi-stable বা বাই-স্টেবল মানে কি! 

 বাইস্টেবল সার্কিট বানাতে প্রয়োজন:

 •রোধ।

•ক্যাপাসিটর  বা ধারক।

• ট্রানজিস্টর। 

•ডায়োড। 

• পাওয়ার সোর্স। 

•তার। 

উপরের চিত্রে দেখানো উপায়ে একটি বাই স্টেবল সার্কিট তৈরি করা যায়। এখানে দেখানো TR1 এবং TR2 দুইটি ট্রানজিস্টর।  আমরা জানি, ট্রানজিস্টরর তিনটি পা রয়েছে। এগুলো নির্দেশ করে নিঃসারক ( Emitter), সংগ্রাহক (Collector),   কেন্দ্র ( Base)।

 উপরের চিত্রে ট্রানজিস্টর  গুলোর দিকে লক্ষ্য করলে দেখা যায় দুইটি ট্রানজিস্টরে দুইটি তীর চিহ্ন রয়েছে। এই চিহ্ন গুলো নির্দেশ করছে নিঃসারক (Emitter) ।  সহজে উপায়ে সার্কিট তৈরি করার জন্য প্রথমে ট্রানজিস্টর গুলোর সংযোগ দিয়ে নেয়ায় শ্রেয়। ট্রানজিস্টরগুলোর Emitter কে সংযোগ দিতে হবে  পাওয়ার সোর্সের নেগেটিভের সাথে যেটাকে গ্রাউন্ড হিসেবে চিহ্নিত করা হয় (কিন্তু নেগেটিভ প্রান্ত আসলে গ্রাউন্ড নয়)। এরপর ট্রানজিস্টর  গুলোর সংগ্রাহক বা Ground কে সংযোগ দিতে হবে পাওয়ার সোর্সের পজিটিভ বা ধনাত্মক প্রান্তের সাথে। এক্ষেত্রে Collector বা সংগ্রাহকের সাথে একটি করে রোধ লাগিয়ে দিতে হবে। আর Base সংযোগ চিত্রে দেখানো উপায়ে আড়াআড়ি ভাবে  দিতে হবে। Base এর সাথে নিরাপত্তার জন্যও রোধ লাগিয়ে দিতে হবে। কারণ ট্রানজিস্টর কাজ করতে খুব সামান্য পরিমাণ বিভবের প্রয়োজন। ০.৭ ভোল্ট হলেই ট্রানজিস্টর কাজ করে বা অন হয়ে যায়। 

একটি ট্রানজিস্টর তখনই অন হয় যখন Base এ বিভব দেয়া হয়।

 

সার্কিটে কিভাবে ট্রানজিস্টর অন অফ হবে বা কিভাবে একটি বাইস্টসবল মাল্টিভাইব্রেটর ফ্লিপ-ফ্লপের মত কাজ করবে তা বুঝার চেষ্টা করবো। 

আমরা আবারো উপরের চিত্রের দিকে একটু লক্ষ্য করি। দেখা যাচ্ছে গ্রাউন্ডের সাথে সংযোগ দিয়ে একটি চাবি বা সুইচ তৈরি করা হয়েছে। এই চাবিটি যখন TR1 ট্রানজিস্টরের সাথে সংযোগ( A প্রান্তে) দেয়া হয় তখন TR1 ট্রানজিস্টর অফ হয়ে যায় আর অপরদিকে TR2 ট্রানজিস্টর অন হয়ে যায়। অন হওয়া মানে High voltage আর অফ হওয়া মানে Low voltage. আমরা আগেই জেনেছি ট্রানজিস্টর অন হতে ০.৭ ভোল্ট বিভবের প্রয়োজন, এখন যদি মাল্টিমিটার দিয়ে TR2 ট্রানজিস্টরের দুই প্রান্তের বিভব মাপা হয় তাহলে ০.৭ ভোল্টের কাছাকাছি মান পাওয়া যাবে। এইক্ষেত্রে, দুই প্রান্ত বলতে Base এবং Emitter এর কথা বুঝিয়েছি। ঠিক একইভাবে যদি আমরা সুইচ টা যদি B প্রান্তের সাথে লাগিয়ে দিই তাহলে TR2 অফ হয়ে যাবে আর TR1 অন হয়ে যাবে৷ 

উল্লেখ্য আমরা TR1 এর আউটপুট পাবো ডানপাশে (Q bar চিহ্নিত অংশে) এবং TR2 এর আউটপুট পাবো বামপাশে (Q চিহ্নিত অংশে)। 

আমরা এবার অন্যভাবে সার্কিট টা সাজিয়ে দেখবো। 

নিচের চিত্রটির দিকে আমরা একটু তাকাই।  ওখানে আমরা দুইটি পরিবর্তন এনেছি। একটি হল সুইচ আরেকটি হলো দুইটি LED লাগিয়েছি। এক্ষেত্রে সুইচ টা আমরা এনেছি ব্যাটারি বা পাওয়ার সোর্স এর পজিটিভ বা হাই ভোল্টেজ থেকে। প্রত্যেকটা ট্রানজিস্টরের Collector (সংগ্রাহক) ও Emitter (নিঃসারক) অংশের সাথে একটি করে LED লাগিয়েছি। এখন একটা উল্টো ব্যাপার আমাদের মনে রাখতে হবে। যে ট্রানজিস্টরের পাশে LED জ্বলবে সেই ট্রানজিস্টর টি অফ (off) আর যে ট্রানজিস্টরের পাশের LED নিভে থাকবে সেই ট্রানজিস্টর হবে অন (On)। 

এক্ষেত্রে আমরা যদি সুইচটি A অংশের সাথে সংযোগ করি তাহলে T1 ট্রানজিস্টর অন হবে আর তখন L2 চিহ্নিত LED জ্বলে উঠবে। যখনই আমরা সুইচ টি B অংশের সাথে সংযোগ দেবো তখন T2 ট্রানজিস্টর On হবে আর L1 চিহ্নিত LED টি জ্বলে উঠবে। 

LED জ্বলে উঠা নিভে যাওয়া ব্যাপার টা কিরকম তাই না! কেন উল্টোটা ঘটে একটু ভেবে দেখলেই বুঝা যাবে। 





আমরা সুইচের সংযোগ টা যখন A তে দিচ্ছি অর্থাৎ T1 ট্রানজিস্টরের Base এ দিচ্ছি তখন অপর ট্রানজিস্টরের (T2) এর নিঃসারক (Emitter) ও কিন্তু ব্যাটারি বা পাওয়ার সোর্সের ধনাত্মক অংশের সাথে সংযুক্ত হয়ে যাচ্ছে। অল্প পরিমাণ ভোল্টেজ T1 এর Base এর গিয়ে তাকে সচল করে দিচ্ছে আর বেশির ভাগ ভোল্টেজ T2 এর নিঃসারক (Emitter) প্রান্তে গিয়ে L2 চিহ্নিত LED কে সচল করে দিচ্ছে। কারণ চিত্রে দেখা যাচ্ছে T1 এর Base থেকে একটি সংযোগ চলে গেছে R2 এবং Rc2 রোধ যে বিন্দুতে শ্রেণিতে সংযুক্ত হয়েছে সেখানে যা আবার L2 LED এর সাথে যুক্ত। তাহলে ফলাফল দাড়াচ্ছে ব্যাটারি থেকে আসা ভোল্টেজের কিছু অংশ T1 কে সক্রিয় করছে আর বেশির ভাগ অংশ L2 কে সক্রিয় করে দিচ্ছে। যার ফলে T2 সক্রিয় হওয়ার মত প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পাচ্ছেনা। L2 বেশি ভোল্টেজ পেয়ে যাওয়ার ব্যাপার টি কে Open Circuit বলা হয়ে থাকে। Open circuit মানে High Voltage. আমরা এখন একটি মাল্টিমিটার দিয়ে T1 এর আউটপুট অংশের ভোল্টেজ মাপি অর্থাৎ Collector-Emitter এই দুই বিন্দুর বিভব পার্থক্য মাপি তাহলে খুবই কম পরিমাণ ভোল্টেজ পাবো যা  L1 LED টি জ্বলার জন্য উপযুক্ত নয়। এবার যদি T1 এর Base-Emitter এত মধ্যে বিভব মাপা হয় তাহলে যে মান পাওয়া যাবে তা T1 সচল হওয়ার জন্য যথেষ্ট। এবার যদি T2 এর Collector-Emitter এর মধ্যে বিভব পার্থ্যক্য মাপি তাহলে একটা বড় মান পাবো যা L2 LED কে জ্বলতে সাহায্য করবে। 

LED তখনই জ্বলে যখন Circuit Open হয়ে যায়। Open circuit মানে High voltage.

 ঠিক একই ভাবে যদি আমরা সুইচের সংযোগ B তে দিই তাহলে উল্টো ব্যাপার ঘটবে। 

আমরা এতক্ষণ যে সার্কিট গুলো দেখেছি সেগুলো ছিলো ম্যানুয়াল ট্রিগার মানে আমরা নিজেরাই একেকটা ট্রানজিস্টরে সংযোগ দিয়েছি। এবার আমরা দেখবো ম্যানুয়াল ট্রিগারিং এর সার্কিট

এই সার্কিটে কিন্তু কিছু পরিবর্তন করা হয়েছে। পূর্বের সার্কিটের সাথে তুলনা করলে পরিবর্তন টা অবশ্যই চোখে পরবে। আমরা দেখতে পাচ্ছি, আগে যে পয়েন্ট গুলোতে A এবং B দিয়ে চিহ্নিত করেছিলাম সেই পয়েন্ট গুলোতে দুইটা ডায়োড লাগিয়েছি। ডায়োড দুইটি একসাথে গিয়ে আরেকটা RC সার্কিটের সাথে যুক্ত হয়েছে। RC সার্কিটের সাথে শ্রেণিতে একটি সিগনাল জেনারেটর লাগানো আছে, যেটা থেকে বিভিন্ন মানের কম্পন উৎপন্ন  করা সম্ভব৷ আমরা শুধু সিগনাল জেনারেটর এর মান পরিবর্তন করে স্বয়ংক্রিয় ভাবে ট্রিগারিং করতে পারি, যেখানে আমরা উপরের সার্কিটগুলোতে নিজারা হাতের মাধ্যমেই ট্রিগারিং করেছিলাম। ট্রিগারিং সার্কিট টা হলো মূলত একটি RC টাইমার সার্কিট। 

উপরে দেখানো সার্কিট টাই একটি RC সার্কিট। লক্ষ্য রাখতে হবে আমরা যে ডায়োড গুলো ব্যাবহার করেছি সেগুলোর ঋণাত্মক প্রান্ত যুক্ত থাকবে RC সার্কিটের ধনাত্মক প্রান্তের সাথে।  আমাদের আউটপুটের ধরণ কিন্তু এই RC সার্কিটের উপর নির্ভর করে। 

R এবং C কে গুণ করলে আমরা সময় পাবো। 

সূত্রটি হলো,  T =  2πRC 

এখন এই সময় থেকে আমরা পাবো কম্পাঙ্ক।  

তাহলে,  কম্পাঙ্ক,  f =1/T।  

আমরা জানি ডায়োডের কাজ প্রবাহকে একমুখী করা। অটো ট্রিগারিং এর সার্কীটে ডায়োডগুলোকে পরষ্পরের বিপরীত করে লাগানো হয়েছে৷ এটার পিছনে সূক্ষ্ম একটা মজার ব্যাপার আছে। ডায়োডগুলোর যেহেতু ঋণাত্মক অংশটা RC সার্কিটের সাথে লাগানো আছে,  তাহলে সিগনাল জেনারেটর থেকে ঋণাত্মক সংকেত বা Negate Pulse ই শুধু প্রবেশ করবে। এই নেগেটিভ পালস যে ট্রানজিস্টর অফ আছে তাকে অন করে দিবে,  আর যে ট্রানজিস্টর অন আছে তাকে অফ করে দিবে। যে কাজ টা আমরা Positive pulse দিয়ে করতে পারতাম না। ভেবে দেখলেই বুঝতে পারবো আমরা কেনো পারতাম না৷ ভাবতে হবে একটু গাণিতিক ভাবে মানে যোগ - বিয়োগের নিয়মে। যদি আমরা ধনাত্মক সংকেত বা Positive Pulse পাঠাতাম তাহলে কোনো পরিবর্তন হতো না। যে ট্রানজিস্টর অন থাকতো তা শুধু অন আর যে ট্রানজিস্টর অফ থাকতো তা শুধু অফ ই থেকে যেতো। আশা করছি এভাবে ডায়োড ব্যাবহারের কারণ টা বুঝা গেল। 

আমরা যদি Output-1 এবং Output-2 প্রান্ত থেকে ফলাফ জানি, তাহলে দুইদিকে পরষ্পরের বিপরীত ফলাফল পাবো৷ কেনো বিপরীত পাবো তা আমরা এতক্ষণে বুঝে ফেলার কথা৷ একবার ট্রিগার করলে যে ট্রানজিস্টর অফ ছিলো তা অন হবে, যেটা অফ ছিলো সেটা অন এবং পরের বার করা হলে আবার বিপরীত ফল পাওয়া যাবে। 



আমরা যদি Output অসিলোস্কোপ এ দেখি তাহলে উপরের চিত্রের ন্যায় দেখতে পাবো। চিত্রটা একটু বিশ্লেষণ করা যাক। প্রথম বার যখন ট্রিগার করা হলো (চিত্র 1 দিয়ে চিহ্নিত হয়েছে প্রথম ট্রিগার) তখন Output1  high তে রয়েছে আর Output-2 Low তে রয়েছে। দ্বিতীয়বার (2 দিয়ে চিহ্নিত হয়েছে দ্বিতীয় বার) যখন ট্রিগার করা হলে তখন বিপরীত প্রক্রিয়া ঘটলো। এভাবে ট্রিগারিং করে আমরা বাইস্টেবল এর আউটপুট পেয়ে থাকি।

ট্রানজিস্টর অন (On) হোওয়াকে আমরা বলবো Saturation Mode. যখনই একটি ট্রানজিস্টরের Base-Emitter এর বিভব পার্থক্য শূণ্য থেকে বড় হয় (আমরা আগেই জেনেছি ট্রনজিস্টর কাজ করতে ০.৭ ভোল্ট লাগে) তখনই ট্রানজিস্টর Saturation Mode এ থাকে। 

আর ট্রানজিস্টরের অফ (Off) থাকাকে বলা হয় Cut-off. এক্ষেত্রে ট্রানজিস্টরের Base-Emitter অথবা Base-Collector এর মধ্যে বিভব পার্থক্য  থাকে খুবই কম (ঋণাত্মক হয়ে থাকে)।

বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর ফ্রিকুয়েন্সি বিভাজক (Frequency Divider) হিসেবে কাজ করে। আমরা  সিগনাল জেনারেটর এ যে পরিমাণ কম্পাঙ্ক বা ফ্রিকুয়েন্সি দিই,  বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটরের যেকোন একপ্রান্তে অউটপুট মাপলে আমরা পাবো আমাদের সিগনাল জেনারেটর এর দেয়া মানের অর্ধেক। 

এই সার্কিট টা খুবই মজার। আশা করি আমরা বুঝতে পেরেছি একটি বাইস্টেবল মাল্টিভাইব্রেটর কিভাবে কাজ করে।