Bistabilný preklápací obvod [ BKO ]

 

    Bistabilný preklápací obvod zotrváva v jednom z dvoch stabilných stavov počas ľubovoľného časového intervalu a preklopí sa až po privedení spúšťacieho impulzu. Má dva vstupy a dva výstupy . Zjednodušená schéma bistabilného preklápacieho obvodu s tranzistormi je na obrázku nižšie spolu s priebehmi napätí na vstupe a oboch výstupoch obvodu.

  

    Ako z obrázka vidno, ide o obvod odvodený z astabilného preklápacieho obvodu. Zmena je len v tom, že väzba z  kolektora jedného tranzistora na bázu druhého tranzistora je realizovaná rezistorom a nie kondenzátorom. Ide teda o jednosmernú väzbu medzi tranzistormi. Podobne ako u astabilného preklápacieho obvodu ani u bistabilného preklápacieho obvodu nie je po pripojení napájacieho napätia +UCC úplne jednoznačne dané, ktorý tranzistor sa otvorí ako prvý a ktorý ostane uzatvorený. My budeme predpokladať, tak ako je to na obrázku priebehov nakreslené, že po pripojení napájania sa ako prvý otvorí tranzistor T1 a tranzistor T2 ostane uzatvorený. Tranzistor T2 je zatvorený preto, lebo rezistor RB2 je cez otvorený prechod K–E tranzistora T1 pripojený na elektrickú zem obvodu a preto je medzi bázou a emitorom tranzistora T2 nulové napätie. Do bázy tranzistora T2 netečie žiaden budiaci prúd IB2. Naopak, tranzistor T1 je cez rezistory RK2RB1 budený trvalým prúdom IB1 zo zdroja napájania +UCC.

    Akonáhle v čase to privedieme na vstup bistabilného preklápacieho obvodu vstupné pravouhlé napätie uvst, cez väzobné kondenzátory CV1CV2 sa vytvoria krátke impulzy kladnej aj zápornej polarity. Predpokladajme, že obvod reaguje len na kladné impulzy. Na kladný impulz zareaguje vždy ten tranzistor, ktorý je práve uzatvorený a ktorý sa ním následne otvorí. Na prvý kladný impulz zareaguje tranzistor T2. Tranzistor T2 sa otvorí a cez svoj otvorený prechod K–E uzemní pravú svorku rezistora RB1. Tým sa uzatvorí tranzistor T1, pretože zanikne budiaci prúd IB1 ( medzi bázou a emitorom tranzistora T1 je nulové napätie ). Po privedení druhého kladného impulzu na vstup obvodu zareaguje práve uzatvorený tranzistor T1, ktorý sa ním otvorí. Cez svoj otvorený prechod K–E uzemní ľavú svorku rezistora RB2, čím uzatvorí tranzistor T2, pretože zanikne budiaci prúd IB2 ( medzi bázou a emitorom tranzistora T2 je nulové napätie ). Tým sa obvod dostal do stavu, v akom bol pred privedením prvého kladného impulzu na obvod v čase to.

    Ak si všimneme bližšie priebehy jednotlivých signálov na obrázku vyššie, zistíme, že pre zmenu signálu na výstupoch bistabilného preklápacieho obvodu o jednu periódu musí sa vstupný pravouhlý signál zmeniť o dve periódy. Ináč povedané, na vygenerovanie jednej periódy výstupného signálu musia sa na vstup priviesť dve periódy vstupného signálu  uvst. Teda z povedaného vyplýva, že obvod násobí periódu vstupného signálu dvakrát, alebo tiež, že obvod delí frekvenciu kmitov vstupného signálu dvakrát, pretože frekvencia kmitov f = 1/T.

    V praxi musíme zabezpečiť, aby bistabilný preklápací obvod reagoval len na kladné alebo záporné impulzy a zároveň, aby impulzy ovládali vždy len jeden z tranzistorov ( a nie obidva naraz, ako je to možné na schéme vyššie ). Preto sa v praxi používa o niečo zložitejšie zapojenie bistabilného preklápacieho obvodu, napríklad ako je to na nasledujúcom obrázku vpravo.

    Ako na obrázku vidno, obvod je doplnený o rezistory R1, R2, diódy D1, D2 a urýchľovacie kondenzátory Ck ( ich funkcia je rovnaká ako v monostabilnom preklápacom obvode ). Tento bistabilný preklápací obvod je spúšťaný zápornými impulzmi privedenými na bázy tranzistorov T1 alebo T2 ( podľa toho, ktorý je práve otvorený a má sa záporným impulzom uzatvoriť ). Výber tranzistora zabezpečujú diódy D1 a  D2.

    Predpokladajme, že tranzistor T1 je otvorený, napätie na jeho kolektore je blízke 0V a tranzistor T2 je zatvorený, napätie na jeho kolektore je blízke napätiu +UCC. Na bázach obidvoch tranzistorov je napätie okolo +0,6 V. Z povedaného vyplýva, že dióda D1 je polarizovaná v priamom smere ( v priepustnom ) a dióda D2 v závernom smere ( v nepriepustnom ). Po privedení záporného impulzu na vstup spúšťania, ten prechádza cez diódu D1 na bázu tranzistora T1, ktorý sa ním uzatvára. Dióda D2 záporný impulz neprepustí a teda tranzistor T2 ním nie je ovplyvňovaný. Po uzatvorení tranzistora T1 sa napätie na jeho kolektore zvýši na úroveň blízku +UCC, čím sa uzatvorí dióda D1 a zároveň sa otvorí tranzistor T2. Jeho kolektorové napätie klesne na úroveň blízku 0V a tým sa dióda D2 polarizuje v priamom smere a môže prepustiť nový záporný impulz na bázu tranzistora T2. Takýmto jednoduchým spôsobom je možné zabezpečiť ovládanie vždy len jedného tranzistora bistabilného preklápacieho obvodu.

    Okrem takto realizovaného bistabilného preklápacieho obvodu existuje viacero zapojení realizovaných tranzistormi, operačnými zosilňovačmi alebo číslicovými TTL alebo CMOS obvodmi. Niektoré si uvedieme na nasledujúcich obrázkoch.

       

    Bistabilný preklápací obvod sa používa ako delička dvoma a ako základná pamäťová bunka vo výpočtovej technike.


!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu