Questão 1: Circuitos geradores de clock
Sobre geração de sinais de clock, responda:
Disserte sobre o que é e como funciona um multivibrador monoestável.
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
,–,
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.
– 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:
- Estado estável: saída em nível baixo (por exemplo) aguardando o disparo.
- 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.
- Estado quasi‐estável: saída no nível oposto (alto) durante um intervalo
. - Retorno automático: findo o intervalo
, 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 detecta uma tensão abaixo de
, forçando a saída
a subir.
– Um capacitor começa a carregar através de um resistor
até
.
– Quando atinge
, o comparador interno reseta o flip‐flop, e a saída retorna ao nível baixo.
– A entrada de disparo
– Um capacitor
– Quando
Passo 5
A largura do pulso gerado é dada pela constante de tempo de carga do capacitor. Para o 555, obtém‐se em bloco:
ou, de forma genérica (com
):
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.
– 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
,–,
(
no 555 ou
genericamente), retorna automaticamente ao estado estável. É amplamente usado para gerar pulsos de largura fixa em aplicações de temporização e sincronismo.