Circuite Basculante

Circuitele basculante sunt circuite electronice, prevazute cu o bucla de reactie pozitiva, folosita la generarea impulsurilor. Aceste circuite prezinta in functionare doua stari de durata de obicei inegala : una de acumulare,in care tensiunile si curentii variaza foarte lent si una de basculare, in care au loc variatii foarte rapide ale tensiunilor si curentilor.

Procesul de basculare este un proces cumulativ, care o data amorsat se dezvolta in avalansa. Amorsarea proceselor de basculare se poate face fie cu ajutorul unor semnale de comanda aplicate din exterior, fie in urma unui proces intern de variatie relativ lenta ( de exemplu, descarcarea unui condensator ) care creiaza la un moment dat conditii pentru declansarea proceselor ce duc la basculare.

- Dupa numarul de stari stabile pe care le pot prezenta, circuitele basculante se impart in trei categorii :

- circuite basculante astabile : nu prezinta nici o stare stabila ; se caracterizeaza printr-o trecere dintr-o stare in alta, fara interventia unor impulsuri de comanda exterioara.Perioada semnalelor generate depinde de valorilie parametrilor circuitului;

- circuite basculante monostabile : prezinta o singura stare stabila,in care pot ramane un timp indelungat.Cu ajutorul unui impuls exterior comanda ,ele trec intr-o alta stare in care raman un interval de timp determinat de elementele circuitului,dupa care revin la starea initiala;

- circuite basculante bistabile : se caracterizeaza prin doua stari stabile,in care pot ramane un timp inelungat.Trecerea dintr-o stare in alta se face prin aplicarea unui impuls scurt de comanda,din exterior.

Circuitele basculante autoblocate,ca si circuitul numit”trigger Schmitt” sunt variante particulare ale circuitelor enumerate.

Triggerul Schmitt reprezinta un circuit basculant bistabil de structura asimetrica,cu ajutorul caruia,printre alte aplicatii,se pot obtine impulsuri dreptunghiulare din semnale alternative de o forma oarecare,aplicate la intrare.

Circuitul basculant autoblocat este un circuit ce poate functiona atat in regim astabil,cat si in regim monostabil,avand rolul de a obtine impulsuri de amplitudine foarte mare si de durata foarte mica.

Cap.1. Circuite Basculante Monostabile

Circuitele basculante monostabile, (CBM), prezinta o stare stabilă şi una instabilă; se folosesc mai ales pentru obţinerea unor intervale de timp fixe, marcate precis prin discontinuităţi (variaţii rapide) de tensiune.

Condiţia cea mai importantă pentru acest circuit este stabilitatea duratei stării instabile.

1. Circuite Basculante Monostabile cu cuplaj colector - bază

Reacţia pozitivă este asigurată cu ajutorul circuitelor de cuplaj, dar la CBM cuplajul rezistiv dintre colectorul tranzistorului T1 şi baza tranzistorului T2 este înlocuit cu un cuplaj capacitiv.

Caracterul diferit al celor două stări ale circuitului se datorează acestei nesimetrii a cuplajelor.

Starea stabilă: tranzistorul T1 este blocat, pentru că baza lui este legată prin r1 la -EB, iar tranzistorul T2 este saturat, pentru că baza lui este legată prin r2 la EC. Căderea de potenţial pe capacitatea C, UC va fi pentru această stare stabilă de ≈EC.

Starea instabilă:

Prin aplicarea unui impuls negativ în baza tranzistorului T2, se iniţiază un proces de basculare, care poate fi descris astfel:

- tensiunea UB2 scade

- curentul de colector IC2 scade

- potenţialul în colectorul lui T2 ( UC2 ) creşte, ca si potenţialul UB1

- curentul de colector IC1 creşte

- potenţialul în colectorul lui T1, UC1, scade, ca si UB2

În felul acesta circuitul trece în starea opusă:

T1 este saturat şi T2 este blocat

Datorită scăderii rapide a tensiunii UC1 de la EC la aproximativ 0V, condensatorul C va transmite un salt negativ de tensiune, de amplitudine EC, la baza tranzistorului T2.

Dupa aceasta tranzitie: UC1(t1) ≈ 0,

UB2(t1) ≈ UC1(0) - EC ≈ -EC

În timpul stării instabile, condensatorul C se descarcă de la valoarea iniţială UC(0) ≈ EC, spre valoarea finală UC = -EC - IC0∙r2 si tensiunea UB2 creşte exponenţial spre valoarea: -UC. Tensiunea pozitiva deschide T2 si datorita reacţiei pozitive, circuitul rebasculează în starea stabilă.

Durata stării instabile, determinata de analiza condiţiei de blocare a tranzistorului T2 şi de saturare a tranzistorului T1.

Durata simplificata pentru starea instabila: Tsi ≈ τ∙ln2 = 0,69∙r2∙C

1.1 Declanşarea Circuitelor Basculante Monostabile pe o cale pe colector

Circuit de comanda identic ca si in cazul circuitelor basculante bistabile, format din circuitul de diferentiere Rd Cd si dioda D1