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Multivibrador biestable
Introducción
El multivibrador biestable es un circuito con dos estados estables que conserva su estado hasta que una entrada lo obliga a cambiar. La versión de la figura usa dos transistores NPN con retroalimentación cruzada. Un transistor satura mientras el otro corta; al aplicar un pulso a SET o RESET el circuito conmuta y permanece en el nuevo estado, funcionando como una celda de memoria de un bit.
Propósito
El biestable almacena digitalmente un nivel lógico (H/L) y proporciona salidas complementarias con buena inmunidad al ruido. Es la base de pulsadores anti-rebote, memorias sencillas y etapas de control que requieren recordar un evento.
Cómo funciona
El colector de cada transistor se acopla a la base del otro por medio de resistencias (≈1 kΩ). Si Q1 está encendido (saturado), su colector cae a un voltaje bajo y, a través de la resistencia cruzada, apaga Q2. A la inversa, si Q2 satura, fuerza a Q1 a cortarse. Esta retroalimentación crea dos puntos de equilibrio estables: (Q1 ON, Q2 OFF) o (Q1 OFF, Q2 ON). Las resistencias superiores (≈100 Ω en el esquema) actúan como cargas de colector hacia +5 V, y las resistencias a tierra (≈1 kΩ) en las bases fijan polarización/retorno para asegurar estados bien definidos cuando no hay pulsos.
Entradas SET y RESET
Un pulso a SET inyecta corriente en la base de Q1 (o la lleva a nivel alto), provocando que Q1 conduzca y, por efecto cruzado, Q2 se apague. Un pulso a RESET hace lo opuesto: enciende Q2 y apaga Q1. Las salidas etiquetadas H y L son complementarias (una alta, la otra baja) y pueden tomarse de los colectores a través de sus resistencias de carga.
Se pueden colocar LEDs en serie con las resistencias de 100 Ω para indicar visualmente las acciones de encendido/apagado.
| Pulso | Estado resultante | Salida | ~Salida |
|---|---|---|---|
| SET | Q1 ON, Q2 OFF | Alta | Baja |
| RESET | Q1 OFF, Q2 ON | Baja | Alta |
Función de los transistores
Los transistores NPN Q1 y Q2 forman un par cruzado. Cada transistor actúa como amplificador con carga resistiva y a la vez como elemento de realimentación para el otro. Cuando uno entra en saturación, la caída de su colector retira corriente de base del opuesto, forzándolo al corte. Esta acción regenerativa produce conmutación rápida y estados bien definidos.
Función de las resistencias
- Resistencias de colector (≈100 Ω): proveen carga a +5 V y definen el nivel alto de salida. (En la práctica suelen usarse valores mayores, por ejemplo, 1–10 kΩ, según la corriente deseada y la carga de salida.)
- Resistencias de acoplamiento cruzado (≈1 kΩ): implementan la retroalimentación que provoca el comportamiento biestable.
- Resistencias a tierra en las bases (≈1 kΩ): aseguran un estado conocido cuando las entradas están en reposo y limitan corriente de base durante los pulsos.
Detalles prácticos
- Entradas activas por pulso: los nodos de SET y RESET se excitan brevemente a nivel bajo o alto (según el cableado) para conmutar. Añadir un capacitor pequeño y un resistor en serie puede conformar pulsos y mitigar rebotes mecánicos.
- Niveles de salida: al saturar un transistor, su colector queda cerca de 0 V (en VCE(sat) ≈ 0.2 V); el colector opuesto sube cerca de +5 V a través de la resistencia de carga.
- Consumo: en un estado, el transistor activo conduce a través de su resistencia de colector; dimensiona resistencias para limitar la corriente y evitar sobrecalentamiento.
Conclusión
El multivibrador biestable guarda un bit con dos estados estables gracias a la realimentación positiva de dos BJT cruzados. Las entradas SET y RESET fuerzan la conmutación, y las salidas complementarias proporcionan niveles lógicos robustos para aplicaciones de memoria, control y anti-rebote.
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