Circuits d'impulsions - Multivibrateur bistable

Un multivibrateur bistable a two stable states. Le circuit reste dans l'un des deux états stables. Il continue dans cet état, sauf si une impulsion de déclenchement externe est donnée. Ce multivibrateur est également connu sous le nom deFlip-flop. Ce circuit est simplement appeléBinary.

Il existe peu de types de multivibrateurs bistables. Ils sont comme indiqué dans la figure suivante.

Construction du multivibrateur bistable

Deux transistors similaires Q 1 et Q 2 avec des résistances de charge R L1 et R L2 sont connectés en retour l'un à l'autre. Les résistances de base R 3 et R 4 sont reliées à une source commune –V BB . Les résistances de rétroaction R 1 et R 2 sont shuntées par des condensateurs C 1 et C 2 ditsCommutating Capacitors. Le transistor Q 1 reçoit une entrée de déclenchement à la base à travers le condensateur C 3 et le transistor Q 2 reçoit une entrée de déclenchement à sa base à travers le condensateur C 4 .

Les condensateurs C 1 et C 2 sont également appelésSpeed-up Capacitors, car ils réduisent le transition time, c'est-à-dire le temps nécessaire au transfert de conduction d'un transistor à l'autre.

La figure suivante montre le schéma de circuit d'un multivibrateur bistable auto-polarisé.

Fonctionnement du multivibrateur bistable

Lorsque le circuit est activé, en raison de certains déséquilibres de circuit comme dans Astable, l'un des transistors, disons Q 1, est activé, tandis que le transistor Q 2 est désactivé. Il s'agit d'un état stable du multivibrateur bistable.

En appliquant un déclenchement négatif à la base du transistor Q 1 ou en appliquant une impulsion de déclenchement positive à la base du transistor Q 2 , cet état stable est inchangé. Alors, comprenons cela en considérant une impulsion négative à la base du transistor Q 1 . En conséquence, la tension du collecteur augmente, ce qui polarise en direct le transistor Q 2 . Le courant de collecteur de Q 2 appliqué à la base de Q 1 , les polarisations inverses Q 1 et cette action cumulative, rendent le transistor Q 1 OFF et le transistor Q 2 ON. C'est un autre état stable du Multivibrator.

Or, si cet état stable doit être modifié à nouveau, ensuite , soit une impulsion de déclenchement négative au transistor Q 2 ou une impulsion de déclenchement positif au transistor Q 1 est appliqué.

Formes d'onde de sortie

Les formes d'onde de sortie aux collecteurs de Q 1 et Q 2 ainsi que les entrées de déclenchement données aux bases de Q W et Q 2 sont représentées sur les figures suivantes.

Avantages

Les avantages de l'utilisation d'un multivibrateur bistable sont les suivants -

  • Stocke la sortie précédente sauf si elle est perturbée.
  • La conception du circuit est simple

Désavantages

Les inconvénients d'un multivibrateur bistable sont les suivants -

  • Deux types d'impulsions de déclenchement sont nécessaires.
  • Un peu plus cher que les autres multivibrateurs.

Applications

Les multivibrateurs bistables sont utilisés dans des applications telles que la génération d'impulsions et les opérations numériques telles que le comptage et le stockage d'informations binaires.

Binaire à biais fixe

Un circuit binaire à polarisation fixe est similaire à un multivibrateur Astable mais avec un simple commutateur SPDT. Deux transistors sont connectés en retour avec deux résistances, dont un collecteur est connecté à la base de l'autre. La figure ci-dessous montre le schéma de circuit d'un binaire à polarisation fixe.

Pour comprendre le fonctionnement, considérons que l'interrupteur est en position 1. Le transistor Q 1 sera maintenant OFF car la base est mise à la masse. La tension du collecteur à la borne de sortie V O1 sera égale à V CC qui met le transistor Q 2 à l'état passant . La sortie à la borne V O2 passe à BAS. Il s'agit d'un état stable qui ne peut être modifié que par un déclencheur externe. Le passage de l'interrupteur en position 2, fonctionne comme un déclencheur.

Lorsque l'interrupteur est modifié, la base du transistor Q 2 est mise à la masse en le mettant à l'état OFF. La tension du collecteur à V O2 sera égale à V CC qui est appliquée au transistor Q 1 pour l'activer. C'est l'autre état stable. Le déclenchement est réalisé dans ce circuit à l'aide d'un commutateur SPDT.

Il existe deux principaux types de déclenchement donnés aux circuits binaires. Elles sont

  • Déclenchement symétrique
  • Déclenchement asymétrique

Schmitt Trigger

Un autre type de circuit binaire qui devrait être discuté est le Emitter Coupled BinaryCircuit. Ce circuit est également appeléSchmitt Triggercircuit. Ce circuit est considéré comme un type spécial du genre pour ses applications.

La principale différence dans la construction de ce circuit est que le couplage de la sortie C 2 du deuxième transistor à la base B1 du premier transistor est absent et que la rétroaction est maintenant obtenue grâce à la résistance R e . Ce circuit est appelé comme leRegenerative circuit car cela a un positive feedback et no Phase inversion. Le circuit du déclencheur de Schmitt utilisant BJT est comme indiqué ci-dessous.

Au départ, nous avons Q 1 OFF et Q 2 ON. La tension appliquée à la base de Q 2 est de V CC à R C1 et R 1 . Ainsi, la tension de sortie sera

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

Comme Q 2 est activée, il y aura une chute de tension aux bornes de R E , qui sera (I C2 + I B2 ) R E . Maintenant, cette tension est appliquée à l'émetteur de Q 1 . La tension d'entrée est augmentée et jusqu'à ce que Q 1 atteigne la tension d'enclenchement pour passer à ON, la sortie reste BASSE. Avec Q 1 ON, la sortie augmentera car Q 2 est également ON. Au fur et à mesure que la tension d'entrée continue d'augmenter, la tension aux points C 1 et B 2 continue de baisser et E 2 continue d'augmenter. À une certaine valeur de la tension d'entrée, Q 2 s'éteint. La tension de sortie à ce stade sera V CC et reste constante bien que la tension d'entrée soit encore augmentée.

Lorsque la tension d'entrée augmente, la sortie reste BAS jusqu'à ce que la tension d'entrée atteigne V 1 où

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

La valeur où la tension d'entrée est égale à V 1 , laisse entrer le transistor Q 1 en saturation, est appeléeUTP(Point de déclenchement supérieur). Si la tension est déjà supérieure à V 1 , elle y reste jusqu'à ce que la tension d'entrée atteigne V 2 , qui est une transition de niveau bas. Par conséquent, la valeur pour laquelle la tension d'entrée sera V 2 à laquelle Q 2 passe à l'état ON, est appeléeLTP (Point de déclenchement inférieur).

Formes d'onde de sortie

Les formes d'onde de sortie sont obtenues comme indiqué ci-dessous.

Le circuit de déclenchement de Schmitt fonctionne comme un Comparator et compare donc la tension d'entrée avec deux niveaux de tension différents appelés UTP (Point de déclenchement supérieur) et LTP(Point de déclenchement inférieur). Si l'entrée traverse cette UTP, elle est considérée comme HIGH et si elle passe en dessous de ce LTP, elle est considérée comme LOW. La sortie sera un signal binaire indiquant 1 pour HIGH et 0 pour LOW. Par conséquent, un signal analogique est converti en un signal numérique. Si l'entrée est à une valeur intermédiaire (entre HIGH et LOW), la valeur précédente sera la sortie.

Ce concept dépend du phénomène appelé Hysteresis. Les caractéristiques de transfert des circuits électroniques présentent unloop appelé comme Hysteresis. Il explique que les valeurs de sortie dépendent à la fois des valeurs présentes et passées de l'entrée. Cela empêche la commutation de fréquence indésirable dans les circuits de déclenchement de Schmitt

Avantages

Les avantages du circuit de déclenchement de Schmitt sont

  • Des niveaux logiques parfaits sont maintenus.
  • Cela aide à éviter la méta-stabilité.
  • Préféré aux comparateurs normaux pour son conditionnement d'impulsions.

Désavantages

Les principaux inconvénients d'un déclencheur de Schmitt sont

  • Si l'entrée est lente, la sortie sera plus lente.
  • Si l'entrée est bruyante, la sortie sera plus bruyante.

Applications du déclencheur de Schmitt

Les circuits de déclenchement de Schmitt sont utilisés comme comparateur d'amplitude et circuit de mise au carré. Ils sont également utilisés dans les circuits de conditionnement d'impulsions et d'affûtage.

Ce sont les circuits multivibrateurs utilisant des transistors. Les mêmes multivibrateurs sont conçus à l'aide d'amplificateurs opérationnels et également de circuits de minuterie IC 555, qui sont abordés dans d'autres tutoriels.