Clasificación y Funcionamiento de Multivibradores: Biestables, Monoestables y Astables

Fundamentos de los Multivibradores

Un multivibrador es un circuito oscilador fundamental en electrónica digital, capaz de generar una onda cuadrada. Según su modo de operación, los multivibradores se clasifican en dos categorías principales:

1. Funcionamiento Continuo (Astable o de Oscilación Libre): Genera ondas periódicas de forma autónoma, utilizando únicamente la fuente de alimentación.
2. Funcionamiento Impulsado (Disparado): Requiere una señal de disparo o impulso externo para cambiar de estado de reposo. Dentro de esta clase encontramos:
   • Si posee dos estados estables, se denomina Biestable (Flip-Flop o Latch).
   • Si posee un solo estado estable, se le llama Monoestable.

El Biestable (Flip-Flop o Latch)

Un biestable (conocido como flip-flop o latch en inglés) es un tipo de multivibrador diseñado para permanecer en uno de sus dos estados posibles de forma indefinida, siempre que no haya perturbaciones externas. Esta propiedad fundamental es crucial para la memorización de información en sistemas digitales.

El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Los biestables se clasifican según el tipo de entradas que poseen:

• Biestables Asíncronos: Solo disponen de entradas de control. El ejemplo más común es el biestable RS.
• Biestables Síncronos: Además de las entradas de control, incluyen una entrada de sincronismo o de reloj (clock).
  • Las entradas de control que dependen de la señal de sincronismo se denominan síncronas.
  • Las entradas que no dependen de la señal de sincronismo se denominan asíncronas (y generalmente prevalecen sobre las síncronas).

Activación de la Entrada de Sincronismo

La entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (de subida o de bajada). Dentro de los biestables síncronos activados por nivel están los tipos RS y D, y dentro de los activos por flancos se encuentran los tipos JK, T y D.

El Monoestable

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial. Al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo fijo, determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original.

Por lo tanto, el monoestable posee un estado estable (su estado de reposo) y un estado cuasi-estable (el estado temporal activado).

El Astable

Un astable es un multivibrador que carece de estados estables. Posee dos estados "cuasi-estables" entre los que conmuta continuamente, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y la producción de trenes de impulsos.

Tipos Específicos de Latches

Latch S-R (Set-Reset)

Un latch S-R es un dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (alto y bajo). Sus entradas principales permiten, al ser activadas:

• R (Reset): El borrado (reset en inglés), puesta a 0 o nivel bajo de la salida Q.
• S (Set): El grabado (set en inglés), puesta a 1 o nivel alto de la salida Q.

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado.

El Estado Prohibido del Latch S-R

En ningún caso deberían activarse ambas entradas (S y R) a la vez, ya que esto provoca que las salidas directa (Q) y negada (Q') queden con el mismo valor: a bajo, si el flip-flop está construido con puertas NOR, o a alto, si está construido con puertas NAND.

El problema de que ambas salidas queden al mismo estado radica en que, al desactivar ambas entradas, no se podrá determinar el estado en el que quedaría la salida. Por eso, en las tablas de verdad, la activación de ambas entradas se contempla como caso prohibido.

Latch S-R con Habilitación (Enable)

El latch S-R con enable permite o inhibe las acciones de las entradas S y R. Cuando la habilitación está alta, el latch actúa como un S-R de entrada activa a nivel alto convencional. Pero si esta baja, el circuito ignora cualquier entrada de S y R, manteniendo el estado anterior.

Latch D con Habilitación (Enable)

El latch D con enable actúa de forma similar al latch anterior, salvo que posee una única señal de entrada (D, de Data), resultando una salida igual a la entrada D cuando la habilitación está activa.