Lógica digital com feedback

Com portas simples e circuitos lógicos combinacionais, existe um estado de saída definido para qualquer estado de entrada dado. Pegue a tabela verdade de uma porta OR, por exemplo:







Para cada uma das quatro combinações possíveis de estados de entrada (0-0, 0-1, 1-0 e 1-1), há um estado de saída definido e inequívoco. Quer estejamos lidando com uma infinidade de portas em cascata ou uma única porta, esse estado de saída é determinado pela (s) tabela (ões) verdade (s) para a (s) porta (s) no circuito e nada mais.

No entanto, se alterarmos este circuito de porta de modo a dar feedback de sinal da saída para uma das entradas, coisas estranhas começam a acontecer:







Sabemos que se A for 1, a saída deve seja 1 também. Essa é a natureza de uma porta OR:qualquer entrada “alta” (1) força a saída “alta” (1). Se A for “baixo” (0), entretanto, não podemos garantir o nível lógico ou estado da saída em nossa tabela verdade.

Uma vez que a saída realimenta uma das entradas da porta OR, e sabemos que qualquer 1 entrada para uma porta OR torna a saída 1, este circuito irá "travar" no estado de 1 saída após qualquer momento em que A for 1. Quando A for 0, a saída pode ser 0 ou 1, dependendo do estado anterior do circuito!

A maneira correta de preencher a tabela verdade acima seria inserir a palavra trava no lugar do ponto de interrogação, mostrando que a saída mantém seu último estado quando A é 0.

Qualquer circuito digital que emprega feedback é chamado de multivibrador . O exemplo que acabamos de explorar com a porta OR foi um exemplo muito simples do que é chamado de biestável multivibrador. É chamado de “biestável” porque pode se manter estável em um dos dois possíveis estados de saída, 0 ou 1.

Existem também monoestáveis ​​ multivibradores, que possuem apenas um estado de saída estável (esse outro estado sendo momentâneo), que exploraremos mais tarde; e astável multivibradores, que não têm estado estável (oscilando para frente e para trás entre uma saída de 0 e 1).

Um multivibrador astável muito simples é um inversor com a saída alimentada diretamente de volta para a entrada:







Quando a entrada é 0, a saída muda para 1. Essa saída 1 é realimentada para a entrada como 1. Quando a entrada é 1, a saída muda para 0. Essa saída 0 é realimentada para a entrada como 0, e o ciclo se repete.

O resultado é um oscilador de alta frequência (vários megahertz), se implementado com uma porta inversora de estado sólido (semicondutor):

Se implementado com lógica de relé, o oscilador resultante será consideravelmente mais lento, alternando em uma frequência bem dentro da faixa de áudio.

A campainha ou vibrador circuito assim formado foi usado extensivamente nos primeiros circuitos de rádio, como uma forma de converter energia contínua de baixa tensão em energia CC pulsante que poderia então ser aumentada em tensão através de um transformador para produzir a alta tensão necessária para operar os amplificadores de tubo de vácuo .

Os engenheiros de Henry Ford também empregaram o circuito da campainha / transformador para criar alta tensão contínua para operar as velas de ignição nos motores de automóveis Modelo T:







Emprestando a terminologia dos antigos circuitos de campainha mecânica (vibrador), os engenheiros de circuito de estado sólido se referiam a qualquer circuito com dois ou mais vibradores ligados entre si como um multivibrador . O multivibrador astável mencionado anteriormente, com apenas um "vibrador", é mais comumente implementado com várias portas, como veremos mais tarde.

Os multivibradores mais interessantes e amplamente usados ​​são da variedade biestável, então vamos explorá-los em detalhes agora.



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