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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.

𝑣𝑜 = 𝐴(𝑣+ − 𝑣−) (1)

Sendo que:

𝑣𝑜 - 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 𝑣𝑜 tende para a saturação positiva devido ao

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 𝑣𝑜 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

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.