Circuite logice secvențiale

In multe aplicatii este nevoie de un element care sa prezinte 2 stari diferite, cu posibilitatea de a trece dintr-o stare in cealalta, fara sau in urma unei comenzi exterioare.Orice circuit electric care are aceasta caracteristica se incadreaza incategoria dispozitivelor cunoscute de obicei sub numele de circuite basculante.Aceste circuite fac parte din categoria circuitelor combinationale.Circuitele basculante sunt elemente care stau la baza realizarii unor categorii importante de circuite digitale cu multe aplicatii in prelucrarea numerica a informatiei: registre, numaratoare, memorii.Tot circuitele basculante ajuta la realizarea unor dispozitive simple de automatizari, divertisment,etc.

Circuitele basculante se clasifica dupa numarul starilor stabile si anume:

- circuite basculante bistabile(CBB) - cu doua stari stabile

- circuite basculante monostabile(CBM) - cu o stare stabila

- circuite basculante astabile(CBA) – fara stari stabile

CIRCUITE BASCULANTE BISTABILE

CBB („flip-flop” si „latch” in engleza) sunt circuite numerice caracterizate (prin intermediul unor terminale de iesire) prin doua stari stabile pe durata nedefinita.Au la baza structuri logice combinationale si o bucla de reactie pozitiva utilizata (activa) doar la comutarea starii. Principala caracteristica a unei astfel de structuri este capacitatea de memorare: din examinarea actuala a CBB si a semnalelor de comanda se pot afla date despre evolutia starii si semnalelor de comanda la un moment timp anterior. Ca element de memorare stau la baza circuitelor logice secventiale.Bitabilul (celula fundamentala de memorie binara) este un circuit cu doua stari distincte, care pastreaza o informatie formata dintr-un singur bit.Realizarea electronica a elementului de memorie binara o reprezinta circuitul bistabil. Deci circuitele basculante bistabile (CBB) au doua stari stabile, trecerea dintr-o stare in alta facandu-se numai la aplicarea unei comenzi din exterior. Ele sunt de fapt automate de ordinul 1 (se obtin din automate de ordin 0 prin introducerea legaturii inverse ). Un bistabil poate memora un timp nedefinit informatia binara si in acelasi timp starea sa poate fi citita in orice moment deoarece el are doua iesiri: Q si complementul sau . Precizarea starii in care se afla bistabilul la un moment dat (0 sau 1) se face relativ la valoarea iesirii Q in logica pozitiva.

9.4.2. CIRCUITE BASCULANTE BISTABILE REALIZATE CU TRANZISTOARE

Circuitele basculante bistabile (bistabilii) realizate cu tranzistoare constau dintr-un amplificator format din doua etaje inchise intr-o bucla de reactie pozitiva. In figura 9.14. sunt prezentate câteva scheme tipice de circuite

basculante bistabile.

Fig. 9.14. Circuit bistabil: a) cu polarizare exterioara si cuplaj RC; b) cu polarizare automata si cuplaj RC; c) fara polarizare si cu cuplaj RC; d) fara polarizare si cu cuplaj direct.

Teoretic, cele doua etaje cuplate sunt identice (T1 º T2, RC1 = = RC2, R1 = R3, R2 = R4, C1 = C2).

Ne vom referi in continuare, la circuitul din figura 9.14, a. In acest circuit este, in principiu, o stare de echilibru electric in care ambele tranzistoare T1 si T2 sunt deschise (in regiunea activa), curentii ic1, ic2 sunt egali si toate tensiunile sunt constante. Aceasta stare este insa instabila. Orice variatie a curentilor si tensiunilor duce la un proces in avalansa de crestere a curentului unuia dintre tranzistoare si de scadere a curentului celuilalt. De pilda, cresterea curentului de colector, ic1 conduce la micsorarea tensiunii de colector vc1, care la rândul sau, conduce la micsorarea tensiunii vb2, deci la scaderea curentului ib2. Acest lucru provoaca scaderea lui ic2 si cresterea tensiunilor vc2, vb1 si, in consecinta cresterea lui ib1 si ic1. Acest proces in avalansa de variatie a curentilor si tensiunilor va dura pâna când actiunea reactiei pozitive va inceta. Acest lucru este posibil la blocarea unuia dintre tranzistoare (in exemplul nostru T2) sau la saturarea celuilalt (T1). In ambele cazuri in circuit se stabileste o stare de echilibru stabil.

Circuitul poate fi realizat astfel incât in starea stationara de echilibru unul dintre tranzistoare sa fie blocat, iar celalalt saturat. In acest fel, circuitul bistabil va avea doua stari stabile de echilibru: intr-una T1 este saturat si T2 blocat, iar in cealalta invers, T1 este blocat si T2 saturat.