Artigo multivibrador biestável

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Artigo multivibrador biestável

  1. 1. 1 Multivibrador Biestável Exemplos e Fundamentação do Sistema Bruno Biff Tomasi Diego Dandolini Pasini Elias Nunes Elton Luiz Gustavo Barcelos Gheison Savi Departamento de Engenharia Elétrica Faculdade SATC Criciúma – Santa Catarina, Brasil brunobiff@hotmail.com diego.pasini@hotmail.com elias_nuness@hotmail.com eltoncri@gmail.com luizgustavo_barcelos@hotmail.com gheisonsavi@hotmail.com Resumo — Os circuitos multivibradores são de extrema importância no estudo da eletrônica. Este artigo tem como objetivo descrever o comportamento e a funcionalidade de um multivibrador biestável, também conhecido como flip-flop, muito conhecido e utilizado em sistemas digitais. Palavras – chave:.Multivibrador, biestável, transistor, fip-flop, digital. I.INTRODUÇÃO Os multivibradores são circuitos que apresentam dois estados em sua saída: alto ou baixo. [1] Um multivibrador biestável, ou flip-flop como é mais conhecido, é um sistema (ou circuito) de dois estados estáveis na saída, alto ou baixo, onde só há alteração de estado desde que haja um impulso em sua entrada. [2] Muito utilizado em sistemas digitais, este sistema pode utilizar transistores em corte (não há condução de corrente) e saturação (existe condução de corrente) devido à sua configuração típica, própria para esta finalidade. Multivibradores biestáveis podem também ser implementados com Amplificadores Operacionais (AOPs), apesar disso é mais comum e prático serem executados com circuitos integrados específicos. [1] II. O CIRCUITO BIESTÁVEL Os multivibradores biestáveis apresentam dois estados estáveis, permanecendo em cada estado até que seja aplicado um determinado sinal na entrada (trigger). Esse pode ser implementado utilizando-se AOPs ou transistores de junção bipolar (BJT). [3] A. Circuito Biestável com AOP O circuito biestável pode ser construído com AOPs por intermédio da realimentação positiva, com ganho maior que à unidade, de acordo com a fig.1. [3] Fig. 1 – Circuito Biestável. [3] Para o entendimento do circuito biestável é necessário saber que a operação do AOP com realimentação positiva é regida pela equação 1, abaixo. 𝑣 𝑜 = 𝐴(𝑣+ − 𝑣− ) (1) Sendo que: 𝑣 𝑜 - tensão de saída do AOP; 𝐴 - ganho do AOP em malha aberta; 𝑣+ - tensão na entrada não-inversora; 𝑣− - tensão na entrada inversora; Quando a tensão 𝑣+ sofre um incremento positivo, esse pode ser provocado por um ruído elétrico presente em qualquer circuito eletrônico, a tensão de saída 𝑣 𝑜 tende para a saturação positiva devido ao
  2. 2. 2 elevado ganho em malha aberta do AOP. A presença do divisor de tensão R1e R2 garante que a saída permaneça saturada positivamente. Este é um dos estados estáveis do circuito. [3] Caso a tensão 𝑣+ sofra um incremento negativo a tensão de saída 𝑣 𝑜 tende para a saturação negativa também pelo fato do alto ganho em malha aberta do AOP. Com o divisor de tensão presente no circuito a saída permanece saturada negativamente até uma mudança de sinal na entrada. Este é o outro estado estável do circuito. [3] O circuito biestável com AOP pode ser projetado nas configurações: inversor e não-inversor. Fig.2 – (a) Biestável inversor (b) Biestável não-inversor. Os circuitos biestáveis com AOPs são bastante utilizados como elementos de memória e comparadores em uma grande variedade de aplicações devido a sua simplicidade. B. Circuito biestável com BJT Os multivibradores podem também serem implementados com BJT. Esses são projetados para trabalharem em corte ou saturação, ou seja, quando um está operando na região de corte disponibilizando nível alto em sua saída um segundo esta em saturação levando a saída ao nível lógico baixo. [4] O circuito do multivibrador biestável é composto basicamente de dois transistores polarizados para que trabalhem em conjunto. Quando um está saturado o outro está em corte e vice-versa. A fig.3 mostra o circuito multivibrador biestável com BJT. [5] Fig.3 – Circuito Multivibrador Biestável (set e reset). [4] O circuito apresentado na fig.3 funciona aplicando sinais nos gatilhos set e reset. Se aplicado um sinal com nível lógico baixo no terminal set, o transistor Q2 é levado para o estado de corte levando a saída S2 para nível lógico alto. [4] Fig.4 – Estado estável (Q1 saturado e Q2 em corte). [6] Da mesma forma se for aplicado um sinal com nível lógico baixo no reset o transistor Q1 passa para o estado de corte e Q2 para saturação levando a saída S1 para nível lógico alto, como ilustra a fig.5, abaixo. [4] Fig.5 – Estado estável (Q1 corte e Q2 em saturação). [6] Pode-se também implementar o circuito multivibrador biestável utilizando apenas um terminal de gatilho de acordo com a fig.6. Fig.6 – Circuito Multivibrador Biestável (com gatilho). [4]
  3. 3. 3 Nesse caso supõe-se que o estado inicial do circuito seja (Q1 em corte e Q2 em saturação). Quando o gatilho for levado para o nível lógico baixo o diodo D2 estará polarizado diretamente até que o capacitor C2 carregue. Isso faz com que o transistor Q2 passe do estado de saturação para o de corte e Q1 mude para o estado de saturação, devido a corrente na base gerada pelas resistências R2 e R6. Isso faz com que a saída S2 apresente nível lógico alto e S1 baixo. [4] Na próxima transição do gatilho para nível lógico baixo o diodo D1 passa a conduzir até que seja carregado o capacitor C1. Desse modo o transistor Q1 volta para o estado inicial, em corte, e Q2 satura levando a saída S1 para nível lógico alto e S2 baixo. [4] A partir dessas análises conclui-se que ao ser alimentado, um multivibrador biestável assume um estado estável correspondente à saturação do transistor de maior ganho ou, alternativamente ao corte do de menor ganho. [5] III. CIRCUITOS LÓGICOS SEQUENCIAIS Os multivibradores biestáveis ou flip-flop são blocos funcionais básicos do circuitos lógicos sequenciais conhecido por circuitos de trava (latch) e por multivibradores binários. A saída dos circuitos lógicos sequencias depende das variáveis de entrada ou de seus estados anteriores que ficaram armazenados. Entretanto, nos circuitos lógicos combinacionais, a saída depende exclusivamente de entrada. Para formar circuitos lógicos sequenciais basta interligar os multivibradores biestáveis. Os biestáveis podem ser montados com portas lógicas tais como portas NE ou comprados em forma de CIs. Os biestáveis interligados formam circuitos sequenciais para armazenamento, temporização, contagem e sequenciação. FLIP-FLOP RS (Básico) É construído a partir de portas NE, os elos de realimentação fazem com que as saídas sejam injetadas juntamente com as variáveis de entrada, ficando claro então, que os estados que as saídas irão assumir dependerão de ambas. Apresenta 3 entradas: R (Reset), S (Set) e CK (Clock). Esta última determina através de um sinal externo o instante da atualização das saídas. E o símbolo usado pelo componente é o seguinte: Quando a entrada Clock é 0, as saídas Q e Q permanecem inalteradas, independentemente das variações das entradas R ou S. Caso contrário, as entradas R e S podem definir as saídas Q e Q. Tabela da verdade S R Qf 0 0 Qa 0 1 0 1 0 1 1 1 X Quando as entradas estão em nível lógico 1 o circuito fica instável, sendo um estado não é permitido. Quando as entradas estão em nível lógico 0 a saída Qf depende do valor anterior dela (armazenado). Portanto, o circuito Biestavel RS mudará de estado no instante em que mudam as variáveis de entrada. “XX”.REFERÊNCIAS [1] PERTENCE JUNIOR, Antônio. Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos: teoria, projetos, aplicações e laboratório. 6 ed. Porto Alegre: Bookman, 2003.. [2] http://www.newtoncbraga.com.br/ [3] PÁSCOA DIAS, Octávio, Multivibradores. Curso de Engenharia Eletrônica e de Computadores – Eletrônica III – Escola Superior Tecnologia SETÚBAL. [4] MIRANDA, Fernando. Osciladores e Multivibradores. Florianópolis, 2013. [5] DEGEM SYSTEMS. Circuitos transistorizados formadores de pulso. Israel, Eletrônica modular (1976). [6] ANTÔNIO PETRY, Clovis & MIRANDA, Fernando. Multivibradores com BJT. Instituto Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2013.

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