Multivibratoarele bistabile funcționează într-o manieră similară cu flip-flop-urile producând una din cele două ieșiri stabile, care sunt complementare între ele.

Multivibratorul bistabil este un alt tip de dispozitiv cu două stări, similar cu Multivibratorul monostabil la care ne-am uitat în tutorial anterior, dar diferența, de data aceasta, este faptul că AMBELE stări sunt stabile, menținând o stare de ieșire dată pe o perioadă nedeterminată, cu excepția cazului în care se aplică un declanșator extern, forțându-l să schimbe starea. Necesită, deci, două impulsuri externe de declanșare înainte de revenirea la starea inițială. Deoarece sunt două stări stabile, acestea sunt mai des cunoscute sub denumirea de Latches și Flip-flops pentru utilizare în circuite de tip secvențial.

Multivibratorul bistabil discret este un dispozitiv neregenerativ cu două stări construit din două tranzistoare cuplate încrucișat care funcționează ca întrerupătoare cu tranzistor "ON-OFF". În fiecare dintre cele două stări, unul dintre tranzistori este cut-off în timp ce celălalt tranzistor este în saturație, aceasta înseamnă că circuitul bistabil este capabil să rămână pe termen nelimitat în oricare stare stabilă.

Pentru a schimba bistabilul de la o stare la alta, circuitul necesită un impuls adecvat de declanșare și pentru a trece printr-un ciclu complet, sunt necesare două impulsuri de declanșare, unul pentru fiecare stare. Denumirea sau termenul mai frecvent de "flip-flop" se referă la funcționarea reală a dispozitivului, deoarece acesta "sare" într-o stare logică, rămâne acolo și apoi se schimbă sau "revine" înapoi în prima sa stare inițială. Considerați circuitul de mai jos.

Circuit multivibrator bistabil

Circuitul multivibrator bistabil de mai sus este stabil în ambele stări, fie cu un tranzistor "OFF", și cu celălalt "ON", fie cu primul tranzistor "ON" și cel de-al doilea "OFF". Să presupunem că comutatorul este în poziția stângă, poziția "A". Baza tranzistorului TR1 va fi legată la pământ și în regiunea sa de cut-off va produce o ieșire la Q. Asta ar însemna că tranzistorul TR2 este "ON", deoarece baza lui este conectată la Vcc prin combinația serie a rezistoarelor R1 și R2. Deoarece tranzistorul TR 2 este „ON“ va fi zero ieșirea la Ǭ, opusul sau inversul lui Q.

Dacă comutatorul este acum deplasat spre dreapta, poziția "B", tranzistorul TR2 va comuta "OFF" și tranzistorul TR1 va comuta "ON" prin combinația rezistorilor R3 și R4 rezultând o ieșire la Ǭ și zero la Q, invers ca mai sus. Deci se poate spune că există o stare stabilă când tranzistorul TR1 este "ON" și TR2 este "OFF", poziție comutator "B" și există o altă stare stabilă atunci când tranzistorul TR1 este "OFF" și TR2 este "ON", poziție comutator "A".

Atunci, spre deosebire de multivibratorul monostabil a cărui ieșire depinde de constanta de timp RC a componentelor de feedback folosite, ieșirea multivibratorului bistabil depinde de aplicarea a două impulsuri individuale de declanșare, poziția de comutare "A" sau poziția "B".

Deci, multivibratorul bistabil poate produce un impuls de ieșire foarte scurt sau o ieșire de formă dreptunghiulară mult mai lungă, al cărui front anterior crește în timp cu impulsul trigger aplicat extern și al cărui front posterior este dependent de un al doilea impuls trigger, după cum se arată mai jos.

Forma de undă pentru multivibrator bistabil

Comutarea manuală între cele două stări stabile poate produce un circuit multivibrator bistabil, dar nu este foarte practic. O modalitate de a comuta între cele două stări utilizând doar un singur impuls de declanșare este prezentată mai jos.

Comutarea secvențială a multivibratorului bistabil

Comutarea între cele două stări se realizează prin aplicarea unui singur impuls trigger care, la rândul său, va face ca tranzistorul "ON" să comute "OFF", iar tranzistorul "OFF" să comute "ON" pe jumătatea negativă a impulsului trigger. Circuitul se va comuta secvențial prin aplicarea unui impuls la fiecare bază la rândul său și acest lucru este realizat de un singur impuls trigger de intrare utilizând o diodă polarizată ca un circuit de direcție.

Deci, la aplicarea unui prim impuls negativ se comută starea fiecărui tranzistor, iar aplicarea unui al doilea impuls negativ resetează tranzistoarele înapoi la starea lor inițială, acționând ca un contor divizor cu doi. În mod similar, am putea elimina diodele, condensatoarele și rezistoarele de reacție și să aplicăm impulsuri trigger individuale negative direct la bazele tranzistorului.

Multivibratoarele bistabile au multe aplicații producând un circuit SR flip-flop, de setare-resetare, pentru utilizare în circuitele de numărare sau ca un dispozitiv de stocare a memoriei de un bit pe un computer. Alte aplicații ale flip-flop-urilor bistabile includ divizoare de frecvență, deoarece impulsurile de ieșire au o frecvență care este exact o jumătate (ƒ/2) din cea a frecvenței impulsului de declanșare, datorată schimbării stării lor de la un singur impuls de intrare. Cu alte cuvinte, circuitul produce divizare de frecvență, deoarece acum divide frecvența de intrare cu un factor doi (o octavă).

Multivibrator bistabil TTL/CMOS

Pe lângă producerea unui multivibrator bistabil din componente discrete individuale, cum ar fi tranzistoare, putem construi și circuite bistabile utilizând circuite integrate disponibile în mod obișnuit. Următorul circuit arată modul în care poate fi construit un circuit multivibrator bistabil folosind doar două porți logice "NAND" cu 2 intrări.

Multivibrator bistabil cu poartă NAND

Circuitul de mai sus ne arată modul în care putem folosi două porți NAND conectate împreună pentru a forma un multivibrator bistabil. Acest tip de circuit bistabil este de asemenea cunoscut ca un "Bistabil flip-flop". Multivibratorul bistabil controlat manual este activat de către comutatorul single-pole double-throw (SPDT) pentru a produce un semnal "1" logic sau "0" logic la ieșire.

S-ar putea să fi observat că acest circuit pare puțin familiar și ați avea dreptate!. Acest tip de circuit de comutare bistabil este mai frecvent numit SR NAND Gate flip-flop fiind aproape identic cu cel pe care l-am privit mai înainte în tutorialele logice secvențiale. În acest tutorial special, am văzut că acest tip de bistabil poartă NAND face un circuit excelent de "deconectare a comutării", permițând doar o singură acțiune de comutare pentru a controla ieșirea.

În următorul tutorial despre Multivibratoare, ne vom uita la unul care NU are stări stabile, deoarece comută în mod continuu de la o stare stabilă la alta. Acest tip de circuit multivibrator este numit multivibrator Astabil, de asemenea cunoscut prin denumirea lui mai frecventă de "free-runnind oscillator".