Circuitos de pulso - Multivibrador biestável

Um multivibrador biestável tem two stable states. O circuito permanece em qualquer um dos dois estados estáveis. Ele continua nesse estado, a menos que um pulso de disparo externo seja dado. Este multivibrador também é conhecido comoFlip-flop. Este circuito é simplesmente chamado deBinary.

Existem alguns tipos de multivibradores biestáveis. Eles são mostrados na figura a seguir.

Construção de Multivibrador Biestável

Dois transistores semelhantes Q 1 e Q 2 com resistores de carga R L1 e R L2 são conectados em realimentação um ao outro. Os resistores de base R 3 e R 4 são unidos a uma fonte comum –V BB . Os resistores de feedback R 1 e R 2 são desviados pelos capacitores C 1 e C 2 conhecidos comoCommutating Capacitors. O transistor Q 1 recebe uma entrada de disparo na base através do capacitor C 3 e o transistor Q 2 recebe uma entrada de disparo em sua base através do capacitor C 4 .

Os capacitores C 1 e C 2 também são conhecidos comoSpeed-up Capacitors, pois reduzem o transition time, que significa o tempo necessário para a transferência da condução de um transistor para o outro.

A figura a seguir mostra o diagrama de circuito de um multivibrador biestável polarizado.

Operação do multivibrador biestável

Quando o circuito é LIGADO, devido a alguns desequilíbrios de circuito como no Astable, um dos transistores, digamos Q 1 é LIGADO, enquanto o transistor Q 2 é DESLIGADO. Este é um estado estável do multivibrador biestável.

Ao aplicar um disparo negativo na base do transistor Q 1 ou ao aplicar um pulso de disparo positivo na base do transistor Q 2 , este estado estável é inalterado. Então, vamos entender isso considerando um pulso negativo na base do transistor Q 1 . Como resultado, a tensão do coletor aumenta, o que polariza o transistor Q 2 . A corrente de coletor de Q 2 aplicada na base de Q 1 , polariza Q 1 reversa e esta ação cumulativa, faz o transistor Q 1 OFF e o transistor Q 2 ON. Este é outro estado estável do Multivibrador.

Agora, se este estado estável tiver que ser alterado novamente, um pulso de disparo negativo no transistor Q 2 ou um pulso de disparo positivo no transistor Q 1 é aplicado.

Formas de onda de saída

As formas de onda de saída nos coletores de Q 1 e Q 2 juntamente com as entradas de disparo fornecidas nas bases de Q W e Q 2 são mostradas nas figuras a seguir.

Vantagens

As vantagens de usar um multivibrador biestável são as seguintes -

  • Armazena a saída anterior, a menos que seja perturbada.
  • O projeto do circuito é simples

Desvantagens

As desvantagens de um multivibrador biestável são as seguintes -

  • São necessários dois tipos de pulsos de disparo.
  • Um pouco mais caro do que outros Multivibradores.

Formulários

Multivibradores biestáveis ​​são usados ​​em aplicações como geração de pulso e operações digitais como contagem e armazenamento de informações binárias.

Binário de polarização fixa

Um circuito binário de polarização fixa é semelhante a um Multivibrador Astable, mas com uma chave SPDT simples. Dois transistores são conectados em realimentação com dois resistores, sendo um coletor conectado na base do outro. A figura abaixo mostra o diagrama de circuito de um binário de polarização fixa.

Para entender a operação, vamos considerar a chave na posição 1. Agora o transistor Q 1 estará DESLIGADO, pois a base está aterrada. A tensão do coletor no terminal de saída V O1 será igual a V CC que liga o transistor Q 2 . A saída no terminal V O2 fica BAIXA. Este é um estado estável que pode ser alterado apenas por um gatilho externo. A mudança da chave para a posição 2, funciona como um gatilho.

Quando a chave é alterada, a base do transistor Q 2 é aterrada colocando-o no estado OFF. A tensão do coletor em V O2 será igual a V CC que é aplicada ao transistor Q 1 para ligá-lo. Este é o outro estado estável. O acionamento é realizado neste circuito com a ajuda de uma chave SPDT.

Existem dois tipos principais de acionamento dados aos circuitos binários. Eles são

  • Disparo simétrico
  • Disparo Assimétrico

Schmitt Trigger

Outro tipo de circuito binário que deve ser discutido é o Emitter Coupled BinaryO circuito. Este circuito também é chamado deSchmitt Triggero circuito. Este circuito é considerado um tipo especial de seu tipo para suas aplicações.

A principal diferença na construção desse circuito é que falta o acoplamento da saída C 2 do segundo transistor à base B1 do primeiro transistor e essa realimentação é obtida agora através do resistor R e . Este circuito é chamado deRegenerative circuit para isso tem um positive feedback e no Phase inversion. O circuito do gatilho Schmitt usando BJT é mostrado abaixo.

Inicialmente temos Q 1 OFF e Q 2 ON. A tensão aplicada na base de Q 2 é V CC através de R C1 e R 1 . Portanto, a tensão de saída será

$$ V_0 = V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {c2}) $$

Como Q 2 está ligada, haverá uma queda de tensão através de R E , o qual será (I C2 + I B2 ) R E . Agora, essa tensão é aplicada no emissor de Q 1 . A tensão de entrada é aumentada e até que Q 1 alcance a tensão de ativação para ligar, a saída permanece BAIXA. Com Q 1 LIGADO, a saída aumentará, pois Q 2 também está LIGADO. À medida que a tensão de entrada continua a aumentar, a tensão nos pontos C 1 e B 2 continua a cair e E 2 continua a aumentar. Em determinado valor da tensão de entrada, Q 2 é desativado. A tensão de saída neste ponto será V CC e permanece constante, embora a tensão de entrada aumente ainda mais.

Conforme a tensão de entrada aumenta, a saída permanece BAIXA até que a tensão de entrada atinge V 1, onde

$$ V_1 = [V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {C2})] $$

O valor onde a tensão de entrada é igual a V 1 , permite que o transistor Q 1 entre em saturação, é chamadoUTP(Ponto de gatilho superior). Se a tensão já for maior do que V 1 , ela permanecerá lá até que a tensão de entrada alcance V 2 , que é uma transição de baixo nível. Portanto, o valor para o qual a tensão de entrada será V 2 no qual Q 2 entra na condição LIGADA, é denominado comoLTP (Ponto de gatilho inferior).

Formas de onda de saída

As formas de onda de saída são obtidas conforme mostrado abaixo.

O circuito de gatilho Schmitt funciona como um Comparator e, portanto, compara a tensão de entrada com dois níveis de tensão diferentes chamados de UTP (Ponto de gatilho superior) e LTP(Ponto de gatilho inferior). Se a entrada cruzar este UTP, é considerada ALTA e se ficar abaixo deste LTP é considerada BAIXA. A saída será um sinal binário indicando 1 para HIGH e 0 para LOW. Portanto, um sinal analógico é convertido em um sinal digital. Se a entrada estiver em um valor intermediário (entre HIGH e LOW), o valor anterior será a saída.

Este conceito depende do fenômeno denominado como Hysteresis. As características de transferência dos circuitos eletrônicos exibem umloop chamado como Hysteresis. Isso explica que os valores de saída dependem dos valores presentes e passados ​​da entrada. Isso evita comutação de frequência indesejada em circuitos de gatilho Schmitt

Vantagens

As vantagens do circuito de gatilho Schmitt são

  • Os níveis lógicos perfeitos são mantidos.
  • Ajuda a evitar a metaestabilidade.
  • Preferido sobre comparadores normais para seu condicionamento de pulso.

Desvantagens

As principais desvantagens de um gatilho Schmitt são

  • Se a entrada for lenta, a saída será mais lenta.
  • Se a entrada for barulhenta, a saída será mais barulhenta.

Aplicações do gatilho Schmitt

Os circuitos de disparo Schmitt são usados ​​como comparador de amplitude e circuito de quadratura. Eles também são usados ​​em circuitos de condicionamento e nitidez de pulso.

Estes são os circuitos multivibradores que usam transistores. Os mesmos multivibradores são projetados usando amplificadores operacionais e também circuitos de temporizador IC 555, que são discutidos em outros tutoriais.