Circuitos de pulso - Multivibrador biestable

Un multivibrador biestable tiene two stable states. El circuito permanece en cualquiera de los dos estados estables. Continúa en ese estado, a menos que se dé un pulso de activación externo. Este multivibrador también se conoce comoFlip-flop. Este circuito simplemente se llama comoBinary.

Hay pocos tipos de multivibradores biestables. Son los que se muestran en la siguiente figura.

Construcción de multivibrador biestable

Dos transistores similares Q 1 y Q 2 con resistencias de carga R L1 y R L2 están conectados en retroalimentación entre sí. Las resistencias de base R 3 y R 4 están unidas a una fuente común –V BB . Las resistencias de retroalimentación R 1 y R 2 son derivadas por condensadores C 1 y C 2 conocidos comoCommutating Capacitors. El transistor Q 1 recibe una entrada de disparo en la base a través del condensador C 3 y el transistor Q 2 recibe una entrada de disparo en su base a través del condensador C 4 .

Los condensadores C 1 y C 2 también se conocen comoSpeed-up Capacitors, ya que reducen la transition time, que significa el tiempo necesario para la transferencia de conducción de un transistor a otro.

La siguiente figura muestra el diagrama de circuito de un multivibrador biestable autopolarizado.

Funcionamiento del multivibrador biestable

Cuando el circuito se enciende, debido a algunos desequilibrios del circuito como en Astable, uno de los transistores, digamos Q 1, se enciende, mientras que el transistor Q 2 se apaga. Este es un estado estable del multivibrador biestable.

Aplicando un disparo negativo en la base del transistor Q 1 o aplicando un pulso de disparo positivo en la base del transistor Q 2 , este estado estable no se altera. Entonces, entendamos esto considerando un pulso negativo en la base del transistor Q 1 . Como resultado, el voltaje del colector aumenta, lo que polariza directamente el transistor Q 2 . La corriente de colector de Q 2 aplicada en la base de Q 1 , polariza inversamente Q 1 y esta acción acumulativa, hace que el transistor Q 1 esté APAGADO y el transistor Q 2 ENCENDIDO. Este es otro estado estable del multivibrador.

Ahora, si este estado estable tiene que cambiarse de nuevo, entonces se aplica un pulso de disparo negativo en el transistor Q 2 o un pulso de disparo positivo en el transistor Q 1 .

Formas de onda de salida

Las formas de onda de salida en los colectores de Q 1 y Q 2 junto con las entradas de disparo dadas en las bases de Q W y Q 2 se muestran en las siguientes figuras.

Ventajas

Las ventajas de utilizar un multivibrador biestable son las siguientes:

  • Almacena la salida anterior a menos que se altere.
  • El diseño del circuito es simple

Desventajas

Los inconvenientes de un multivibrador biestable son los siguientes:

  • Se requieren dos tipos de pulsos de disparo.
  • Un poco más caro que otros multivibradores.

Aplicaciones

Los multivibradores biestables se utilizan en aplicaciones como la generación de pulsos y operaciones digitales como el conteo y el almacenamiento de información binaria.

Binario de sesgo fijo

Un circuito binario de polarización fija es similar a un multivibrador Astable pero con un simple interruptor SPDT. Dos transistores están conectados en retroalimentación con dos resistencias, teniendo un colector conectado a la base del otro. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito de un binario de polarización fija.

Para entender el funcionamiento, consideremos que el interruptor está en la posición 1. Ahora el transistor Q 1 estará APAGADO ya que la base está conectada a tierra. El voltaje del colector en el terminal de salida V O1 será igual a V CC que enciende el transistor Q 2 . La salida en el terminal V O2 pasa a BAJA. Este es un estado estable que solo puede modificarse mediante un disparador externo. El cambio de interruptor a la posición 2, funciona como un disparador.

Cuando se altera el interruptor, la base del transistor Q 2 se conecta a tierra y lo coloca en el estado APAGADO. El voltaje del colector en V O2 será igual a V CC que se aplica al transistor Q 1 para encenderlo. Este es el otro estado estable. La activación se logra en este circuito con la ayuda de un interruptor SPDT.

Hay dos tipos principales de activación dados a los circuitos binarios. Son

  • Disparo simétrico
  • Disparo asimétrico

Schmitt Trigger

Otro tipo de circuito binario que debe discutirse es el Emitter Coupled BinaryCircuito. Este circuito también se llama comoSchmitt Triggercircuito. Este circuito se considera un tipo especial de este tipo para sus aplicaciones.

La principal diferencia en la construcción de este circuito es que falta el acoplamiento de la salida C 2 del segundo transistor a la base B1 del primer transistor y esa retroalimentación se obtiene ahora a través de la resistencia R e . Este circuito se llama como elRegenerative circuit porque esto tiene un positive feedback y no Phase inversion. El circuito del disparador Schmitt usando BJT es como se muestra a continuación.

Inicialmente tenemos Q 1 OFF y Q 2 ON. El voltaje aplicado en la base de Q 2 es V CC a través de R C1 y R 1 . Entonces el voltaje de salida será

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

Como Q 2 es ON, habrá una caída de tensión en R E , que será (I C2 + I B2 ) R E . Ahora, este voltaje se aplica en el emisor de Q 1 . El voltaje de entrada aumenta y hasta que Q 1 alcanza el voltaje de corte para encenderse, la salida permanece BAJA. Con Q 1 encendido, la salida aumentará ya que Q 2 también está encendido. A medida que el voltaje de entrada continúa aumentando, el voltaje en los puntos C 1 y B 2 continúa cayendo y E 2 continúa aumentando. A cierto valor del voltaje de entrada, Q 2 se apaga. El voltaje de salida en este punto será V CC y permanece constante aunque el voltaje de entrada aumente aún más.

A medida que aumenta el voltaje de entrada, la salida permanece BAJA hasta que el voltaje de entrada alcanza V 1 donde

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

El valor donde el voltaje de entrada es igual a V 1 , permite que el transistor Q 1 entre en saturación, se llamaUTP(Punto de activación superior). Si el voltaje ya es mayor que V 1 , entonces permanece allí hasta que el voltaje de entrada alcanza V 2 , que es una transición de bajo nivel. Por lo tanto, el valor para el cual el voltaje de entrada será V 2 en el que Q 2 entra en condición de ENCENDIDO, se denomina comoLTP (Punto de activación inferior).

Formas de onda de salida

Las formas de onda de salida se obtienen como se muestra a continuación.

El circuito de disparo de Schmitt funciona como un Comparator y por lo tanto compara el voltaje de entrada con dos niveles de voltaje diferentes llamados como UTP (Punto de activación superior) y LTP(Punto de activación inferior). Si la entrada cruza este UTP, se considera ALTO y si cae por debajo de este LTP, se toma como BAJO. La salida será una señal binaria que indica 1 para ALTO y 0 para BAJO. Por tanto, una señal analógica se convierte en una señal digital. Si la entrada está en un valor intermedio (entre ALTO y BAJO), el valor anterior será la salida.

Este concepto depende del fenómeno denominado como Hysteresis. Las características de transferencia de los circuitos electrónicos exhiben unloop llamado Hysteresis. Explica que los valores de salida dependen tanto de los valores presentes como pasados ​​de la entrada. Esto evita cambios de frecuencia no deseados en los circuitos de disparo Schmitt.

Ventajas

Las ventajas del circuito disparador Schmitt son

  • Se mantienen niveles lógicos perfectos.
  • Ayuda a evitar la metaestabilidad.
  • Preferido a los comparadores normales por su acondicionamiento de pulsos.

Desventajas

Las principales desventajas de un disparador Schmitt son

  • Si la entrada es lenta, la salida será más lenta.
  • Si la entrada es ruidosa, la salida será más ruidosa.

Aplicaciones del disparador Schmitt

Los circuitos de disparo de Schmitt se utilizan como comparador de amplitud y circuito de cuadratura. También se utilizan en circuitos de acondicionamiento y afilado de pulsos.

Estos son los circuitos multivibradores que utilizan transistores. Los mismos multivibradores están diseñados utilizando amplificadores operacionales y también circuitos temporizadores IC 555, que se describen en tutoriales adicionales.