Circuiti a impulsi - Multivibratore bistabile

Un multivibratore bistabile ha two stable states. Il circuito rimane in uno qualsiasi dei due stati stabili. Continua in quello stato, a meno che non venga fornito un impulso di trigger esterno. Questo multivibratore è anche noto comeFlip-flop. Questo circuito è chiamato semplicemente comeBinary.

Esistono pochi tipi di multivibratori bistabili. Sono come mostrato nella figura seguente.

Costruzione del multivibratore bistabile

Due transistor simili Q 1 e Q 2 con resistenze di carico R L1 e R L2 sono collegati in retroazione l'uno all'altro. Le resistenze di base R 3 e R 4 sono unite a una sorgente comune –V BB . I resistori di retroazione R 1 e R 2 sono deviati dai condensatori C 1 e C 2 noti comeCommutating Capacitors. Il transistor Q 1 riceve un ingresso trigger alla base attraverso il condensatore C 3 e il transistor Q 2 riceve un ingresso trigger alla sua base attraverso il condensatore C 4 .

I condensatori C 1 e C 2 sono anche noti comeSpeed-up Capacitors, poiché riducono il transition time, il che significa il tempo impiegato per il trasferimento di conduzione da un transistor all'altro.

La figura seguente mostra lo schema del circuito di un multivibratore bistabile auto-polarizzato.

Funzionamento del multivibratore bistabile

Quando il circuito è acceso, a causa di alcuni squilibri del circuito come in Astable, uno dei transistor, diciamo Q 1, viene acceso, mentre il transistor Q 2 viene spento. Questo è uno stato stabile del multivibratore bistabile.

Applicando un trigger negativo alla base del transistore Q 1 o applicando un impulso di trigger positivo alla base del transistore Q 2 , questo stato stabile è inalterato. Quindi, cerchiamo di capirlo considerando un impulso negativo alla base del transistor Q 1 . Di conseguenza, la tensione del collettore aumenta, il che polarizza in avanti il ​​transistor Q 2 . La corrente di collettore di Q 2 applicata alla base di Q 1 , polarizza Q 1 inversa e questa azione cumulativa, rende il transistor Q 1 OFF e il transistor Q 2 ON. Questo è un altro stato stabile del multivibratore.

Ora, se questo stato stabile deve essere cambiato di nuovo, viene applicato un impulso di trigger negativo sul transistor Q 2 o un impulso di trigger positivo sul transistor Q 1 .

Forme d'onda di output

Le forme d'onda in uscita sui collettori di Q 1 e Q 2 insieme agli ingressi trigger forniti alle basi di Q W e Q 2 sono mostrati nelle figure seguenti.

Vantaggi

I vantaggi dell'utilizzo di un multivibratore bistabile sono i seguenti:

  • Memorizza l'uscita precedente a meno che non venga disturbata.
  • La progettazione del circuito è semplice

Svantaggi

Gli svantaggi di un multivibratore bistabile sono i seguenti:

  • Sono necessari due tipi di impulsi di trigger.
  • Un po 'più costoso di altri multivibratori.

Applicazioni

I multivibratori bistabili vengono utilizzati in applicazioni come la generazione di impulsi e operazioni digitali come il conteggio e la memorizzazione di informazioni binarie.

Binario a polarizzazione fissa

Un circuito binario a polarizzazione fissa è simile a un multivibratore astabile ma con un semplice interruttore SPDT. Due transistor sono collegati in retroazione con due resistori, avendo un collettore collegato alla base dell'altro. La figura seguente mostra lo schema del circuito di un binario a polarizzazione fissa.

Per capire il funzionamento, si consideri che l'interruttore sia in posizione 1. Ora il transistor Q 1 sarà spento poiché la base è messa a terra. La tensione del collettore al terminale di uscita V O1 sarà uguale a V CC che accende il transistor Q 2 . L'uscita al terminale V O2 diventa BASSA. Questo è uno stato stabile che può essere alterato solo da un trigger esterno. Il cambio dell'interruttore in posizione 2, funziona come un grilletto.

Quando l'interruttore viene alterato, la base del transistor Q 2 viene messa a terra portandola nello stato OFF. La tensione del collettore a V O2 sarà uguale a V CC che viene applicata al transistor Q 1 per accenderlo. Questo è l'altro stato stabile. L'attivazione si ottiene in questo circuito con l'aiuto di un interruttore SPDT.

Esistono due tipi principali di attivazione dati ai circuiti binari. Loro sono

  • Trigger simmetrico
  • Trigger asimmetrico

Schmitt Trigger

Un altro tipo di circuito binario che dovrebbe essere discusso è il Emitter Coupled BinaryCircuito. Questo circuito è anche chiamato comeSchmitt Triggercircuito. Questo circuito è considerato un tipo speciale nel suo genere per le sue applicazioni.

La principale differenza nella costruzione di questo circuito è che manca l'accoppiamento dall'uscita C 2 del secondo transistore alla base B1 del primo transistore e che il feedback si ottiene ora tramite il resistore R e . Questo circuito è chiamato comeRegenerative circuit per questo ha un positive feedback e no Phase inversion. Il circuito del trigger di Schmitt utilizzando BJT è come mostrato di seguito.

Inizialmente abbiamo Q 1 OFF e Q 2 ON. La tensione applicata alla base di Q 2 è V CC attraverso R C1 e R 1 . Quindi la tensione di uscita sarà

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

Come Q 2 è ON, ci sarà una caduta di tensione ai capi di R E , che sarà (I C2 + I B2 ) R E . Ora questa tensione viene applicata all'emettitore di Q 1 . La tensione di ingresso viene aumentata e fino a quando Q 1 non raggiunge la tensione di inserimento per accendersi, l'uscita rimane BASSA. Con Q 1 ON, l'uscita aumenterà poiché anche Q 2 è ON. Mentre la tensione di ingresso continua a salire, la tensione nei punti C 1 e B 2 continua a diminuire ed E 2 continua a salire. A un certo valore della tensione di ingresso, Q 2 si spegne. La tensione di uscita a questo punto sarà V CC e rimarrà costante sebbene la tensione di ingresso venga ulteriormente aumentata.

Quando la tensione di ingresso aumenta, l'uscita rimane BASSA finché la tensione di ingresso non raggiunge V 1 dove

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

Viene chiamato il valore in cui la tensione di ingresso è uguale a V 1 , che fa entrare in saturazione il transistor Q 1UTP(Punto trigger superiore). Se la tensione è già maggiore di V 1 , rimane lì fino a quando la tensione di ingresso raggiunge V 2 , che è una transizione di basso livello. Quindi il valore per il quale la tensione di ingresso sarà V 2 al quale Q 2 entra in condizione ON, viene definito comeLTP (Punto trigger inferiore).

Forme d'onda di output

Le forme d'onda in uscita si ottengono come mostrato di seguito.

Il circuito trigger di Schmitt funziona come un Comparator e quindi confronta la tensione di ingresso con due diversi livelli di tensione chiamati come UTP (Punto trigger superiore) e LTP(Punto trigger inferiore). Se l'ingresso attraversa questo UTP, viene considerato come un ALTO e se scende al di sotto di questo LTP, viene considerato come un BASSO. L'uscita sarà un segnale binario che indica 1 per ALTO e 0 per BASSO. Quindi un segnale analogico viene convertito in un segnale digitale. Se l'ingresso è al valore intermedio (tra ALTO e BASSO), il valore precedente sarà l'uscita.

Questo concetto dipende dal fenomeno chiamato as Hysteresis. Le caratteristiche di trasferimento dei circuiti elettronici mostrano aloop chiamato come Hysteresis. Spiega che i valori di output dipendono sia dal valore presente che da quello passato dell'input. Ciò impedisce la commutazione di frequenza indesiderata nei circuiti trigger di Schmitt

Vantaggi

I vantaggi del circuito trigger di Schmitt sono

  • Vengono mantenuti livelli logici perfetti.
  • Aiuta a evitare la Meta-stabilità.
  • Preferito rispetto ai normali comparatori per il suo condizionamento degli impulsi.

Svantaggi

I principali svantaggi di un trigger di Schmitt sono

  • Se l'ingresso è lento, l'uscita sarà più lenta.
  • Se l'ingresso è rumoroso, l'uscita sarà più rumorosa.

Applicazioni del trigger di Schmitt

I circuiti trigger di Schmitt vengono utilizzati come comparatore di ampiezza e circuito di squadratura. Sono anche utilizzati nei circuiti di condizionamento e affilatura degli impulsi.

Questi sono i circuiti multivibratore che utilizzano transistor. Gli stessi multivibratori sono progettati utilizzando amplificatori operazionali e anche circuiti timer IC 555, che sono discussi in ulteriori tutorial.