Studiul circuitelor basculante

Circuitele basculante sunt circuite electronice care, in functionare, au doua sau mai multe puncte de functionare si trecerea de la un punct la altul se face printr-un proces foarte rapid, cumulativ (de regula datorat unei reactii pozitive), care poarta numele de basculare, de unde si numele acestor circuite. Starile de functionare pe care le are circuitul pot fi stabile sau cvasistabile.

Se spune ca o stare de functionare a unui circuit este stabila daca circuitul ramane in acel punct de functionare un timp nelimitat iar iesirea din aceasta stare se face prin basculare, numai pe baza unei comenzi din exteriorul circuitului. O stare stabila este totdeauna asociata cu intrarea circuitului pe care se da comanda de basculare din acea stare. O stare de functionare a unui circuit se numeste cvasistabila (instabila) daca circuitul ramane in acea stare un timp limitat si apoi, fara vreo comanda din exterior, basculeaza in alta stare.

Evident, in acesta situatie nu mai este nevoie de nici o intrare de comanda. Timpul limitat cat circuitul sta in starea cvasistabila este determinat de regula de unele componente interne ale circuitului (rezistente, condensatoare, etc.).

Din punct de vedere al numarului si tipului de stari, in mod uzual, se intalnesc urmatoarele circuite :

- circuite basculante bistabile : in functionare prezinta doua stari, ambele stabile

- circuite basculante monostabile: prezinta doua stari, una stabila si a doua cvasistabila.

- circuite basculante astabile: prezinta doua stari de functionare, ambele cvasistabile.

Circuitul basculant bistabil CBB, este un circuit tipic cu doua stari distincte utilizat pentru pastrarea informatiei binare. Acesta prezinta doua conexiuni de intrare prin care accepta informatia binara care urmeaza a fi memorata, doua conexiuni de iesire care permit citirea starii bistabilului si in general, intrari suplimentare de control prin care se stabileste momentul in care informatia urmeaza a fi citita de bistabil. Cele doua iesiri ale unui bistabil sunt complementare. Trecerea intr-o anumita stare poate fi determinata fie de semnalul reprezentand informatia care trebuie inscrisa in bistabil, fie de semnalul de tact ce actioneaza in functie de starea intrarilor de informatie.

Semnalul de tact poate determina comutarea bistabilului pe durata impulsului de tact, fiind deci precis definita in timp. Proprietatea bistabilului de memorare a informatiei se manifesta prin faptul ca starea sa nu se schimba dupa disparitia semnalului de comutare.

CAPITOLUL I

CIRCUITE BASCULANTE BISTABILE

1.1. Generalitati

Circuitele basculante bistabile sau, mai scurt, circuitele bistabile sunt circuite care pot avea la iesire doua stari stabile: 0 logic si 1 logic. Circuitul poate pastra la iesire oricare dintre cele doua stari logice, un timp nedefinit, si numai o comanda aplicata din exterior pe intrari poate declansa modificarea starii logice a iesirii. Deci un astfel de circuit memoreaza o anumita stare logica intre doua comenzi externe. Aceasta proprietate nu exista la circuitele discutate pana acum, numite si circuite combinationale.

Circuitele bistabile sunt circuite secventiale, sau circuite cu memorie. Iesirile lor nu mai depind in exclusivitate de intrari, ci si de anumite valori anterioare ale iesirilor, deci exista aici niste reactii de la iesiri la intrari. Prezenta acestor reactii ne obliga sa tinem seama de intarzierile semnalelor prin portile logice, adica de timpii de propagare prin porti. Vom inlocui modelul portii logice ideale, caracterizat prin timp de propagare nul, cu modelul logic asincron, care echivaleaza poarta reala cu o poarta ideala si un element de intarziere. Modelul este prezentat in figura 1, unde ? este timpul mediu de propagare prin poarta, care poate avea orice valoare reala pe scara timpului, valoare dependenta de tehnologia de fabricatie a portii.

Sa analizam acum cel mai simplu circuit secvential cu ajutorul modelului logic asincron. Dupa cum se poate vedea in figura 2, este format dintr-o poarta SI-NU cu doua intrari, care are o reactie de la iesire la una din intrari. Variabila binara A se aplica pe cealalta intrare.

Fig. 1. Modelul logic asincron

Fig. 2. Cea mai simpla structura secventiala

Ecuatia de stare a circuitului exprima legatura dintre iesire si intrare. Ea nu este insa suficienta pentru a intelege pe deplin functionarea circuitului. Cel mai clar mod de reprezentare a functionarii unui circuit este prin forme de unda in timp, sau cronograme. Se poate observa ca daca A = 0, atunci iesirea Q = 1. Daca A trece in 1 logic, atunci iesirea portii ideale B trece instantaneu in 0, iar iesirea Q la fel, dar cu o intarziere ?. Reactia aduce aceasta noua valoare a lui Q pe intrare, B trece instantaneu in 1, iar Q il copiaza pe B, din nou dupa timpul ?. Aceste oscilatii cu perioada 2? se mentin atat timp cat A = 1.

Deci circuital prezentat este un oscilator comandat de intrarea A. El nu are insa valoare practica pentru ca oscileaza doar pe frecventa maxima si nici

1. Blakeslee, T.R. (1988). Proiectarea cu circuite logice MSI si LSI standard, Bucuresti: Editura tehnica;

2. Maican, Sanda. (1980). Sisteme numerice cu circuite

integrate. Culegere de probleme, Bucuresti: Editura tehnica;

3. Morris, R.,L., Miller , J.,L. (1974). Proiectarea cu circuite integrate TTL, Bucuresti: Editura tehnica;

4. Oberman, R..M,(1972). Numaratoare electronice, Bucuresti, Editura tehnica;

5. Oniga, Stefan. (2002). Circuite integrate, Cluj-Napoca, Editura Risoprint;

6. Sztojanov, Borcoci, E. s.a.. (1987). De la poarta TTL la microprocesor, vol. I, Bucuresti: Editura tehnica;

7. Stefan, Gh. (1983). Circuite integrate digitale , Bucuresti Editura Didactica si Pedagogica;

8. Toacse, Gh., Nicula,D. (1996). Electronica digitala, Bucuresti: Editura Teora;

9. Wilkinson, Barry. (2002). Electronica digitala. Bazele proiectarii, Bucuresti: Editura Teora.