Questão 1: Circuitos geradores de clock
Sobre geração de sinais de clock, responda:
Disserte sobre o que é e como funciona um multivibrador monoestável.

Passo 1

O enunciado pede que a gente explique o que é um multivibrador monoestável e como ele funciona dentro da geração de sinais de clock. Para isso, vamos precisar entender primeiro o conceito de multivibrador, suas configurações (bistável, astável e monoestável) e depois focar no monoestável: suas duas fases (estado estável e quasi-estável), o disparo (trigger) e como a rede R,–, C define a duração do pulso de saída.

Passo 2

Um multivibrador é um circuito digital ou analógico capaz de gerar transições de tensão controladas.
– No modo bistável, existem dois estados estáveis e o circuito só muda de um para outro por um pulso de disparo, funcionando como um flip‐flop.
– No modo astável, não há estado estável: o circuito fica oscilando livremente, gerando um sinal de clock periódico.
– No modo monoestável, há apenas um estado estável. Após receber um pulso de disparo, o circuito muda para um estado quasi‐estável e retorna automaticamente ao estado estável após um tempo determinado. É esse “one‐shot” que chamamos de multivibrador monoestável.

Passo 3

No multivibrador monoestável existem:
  1. Estado estável: saída em nível baixo (por exemplo) aguardando o disparo.
  2. Pulso de disparo (‘trigger’): uma borda (de subida ou descida) aplicada à entrada faz o circuito sair do estado estável e ir para o quasi‐estável.
  3. Estado quasi‐estável: saída no nível oposto (alto) durante um intervalo \displaystyle T.
  4. Retorno automático: findo o intervalo \displaystyle T, o circuito volta ao estado estável sem ação externa adicional.

Passo 4

Uma implementação clássica usa o temporizador 555 em configuração monoestável:
– A entrada de disparo \mathrm{TRIG} detecta uma tensão abaixo de \tfrac{1}{3}\,V_{CC}, forçando a saída \mathrm{OUT} a subir.
– Um capacitor C começa a carregar através de um resistor R até \tfrac{2}{3}\,V_{CC}.
– Quando C atinge \tfrac{2}{3}\,V_{CC}, o comparador interno reseta o flip‐flop, e a saída retorna ao nível baixo.

Passo 5

A largura do pulso gerado é dada pela constante de tempo de carga do capacitor. Para o 555, obtém‐se em bloco:
T = 1,1\,R\,C
ou, de forma genérica (com \ln2):
T = R\,C\,\ln(2)\approx0,693\,R\,C.
Esse intervalo define quanto tempo a saída fica em nível alto antes de resetar.

Passo 6

Principais aplicações do monoestável:
– Gerar pulsos de largura fixa ao detectar eventos (one‐shot).
– Debounce de chave mecânica.
– Sincronização de circuitos digitais, criando “janelas” de tempo.
– Conversão de borda em pulso e temporizações em geral.

Resposta

Um multivibrador monoestável é um circuito one‐shot que possui apenas um estado estável e um estado quasi‐estável. Ao receber um pulso de disparo, ele troca para o nível oposto e, após um tempo pré-definido pela rede R,–, C ( T\approx1,1RC no 555 ou T=RC\ln2 genericamente), retorna automaticamente ao estado estável. É amplamente usado para gerar pulsos de largura fixa em aplicações de temporização e sincronismo.

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