Le circuit bistable ou encore flip-flop, bascule, montage Ecless-Jordan est un circuit qui possède deux états stables et qui nécessite
une intervention extérieure pour changer d'état. Dans chaque état stable un transistor est saturé alors que l'autre est bloqué.
Sur le schéma le circuit de la bascule est tracé en noir et les circuits de commande en bleu.
Si on examine le schéma du circuit on constate une forte ressemblance avec le schéma de l'astable Abraham-Bloch. Ce sont deux circuits comportant deux parties identiques avec une réaction positive. Pour la bascule le couplage est réalisé avec des résistances alors que pour l'astable il est réalisé avec des condensateurs.
Dans l'état initial on suppose que T1 est bloqué et T2 saturé. Le potentiel du collecteur de T1 est voisin de U et celui du collecteur de T2 voisin de 0 V. Les résistances Rc1, R1 et Rb2 constituent un diviseur de tension qui impose que le potentiel de la base de T2 est supérieur à celui de son collecteur. Le courant base de T2 est important : T2 est bien saturé.
Les résistances Rc2, R2 et Rb1 constituent un diviseur de tension qui impose que le potentiel de la base de T1 est pratiquement nul et donc inférieur à la tension de seuil de la jonction base-émetteur de T1 qui est bloqué.
Cet état est donc stable.
Les bases de T1 et T2 sont reliées à l'entrée In par deux diodes qui transmettent uniquement les signaux négatifs.
Pour changer d'état, on applique une impulsion négative sur l'entrée, impulsion transmise vers les deux bases. L'impulsion qui arrive sur la base du transistor T1 bloqué est sans effet par contre celle qui arrive sur le transistorT2 saturé va le bloquer : son potentiel de collecteur passe de 0 à environ U.
Le diviseur de tension Rc2, R2 et Rb1 est alors parcouru par un courant qui va saturer le transistor T1. Le courant base de T2 va s'annuler et T2 va resté bloqué. T1 saturé et T2 bloqué est aussi un état stable.
Un bistable conserve l'information appliquée sur son entrée : c'est une cellule mémoire
Commande de la bascule.
On présente deux méthodes qui permettent la commande de la bascule.
Commande A.
L'entrée In est reliée à la sortie d'un circuit dérivateur R C attaqué par un générateur de signaux rectangulaires d'amplitude E.
Le circuit est tel que sa constante de temps τ = RC est beaucoup plus petite que la période T du signal rectangulaire.
Si la tension du signal passe de 0 à E
(front montant) l'armature d'entrée du condensateur passe à +E et comme sa charge ne varie pas instantanément le potentiel de l'autre électrode est aussi +E. La tension de sortie est +E Le condensateur se charge rapidement (τ << T) le courant dans la résistance s'annule et le tension de sortie est nulle : On obtient une impulsion positive.
Si la tension du signal passe de E à 0
(front descendant) l'armature d'entrée du condensateur passe à +E à 0. Le potentiel de l'armature d'entrée est alors +E et celui de l'armature de sortie est nul. Comme sa charge ne varie pas instantanément le potentiel de l'armature d'entrée s'annule et celui de l'autre électrode passe à −E puis le condensateur se décharge dans R. On obtient une impulsion négative.
Exercice 1 : Faire l'étude analytique de ce circuit dérivateur.
Réponses : Front montant V(t) =
E.exp(− t / τ). Front descendant V(t) = − E.exp(− t / τ) .
Exercice 2 : Calculer le courant base de T2 quand T1 est bloqué.
Réponse : Environ 60 µA
Commande B
On utilise un circuit de commande symétrique avec deux condensateurs et deux résistances se de polarisation.
Si on commande une bascule par un signal rectangulaire on récupère un signal de sortie dont la période est double de celle du signal de commande : Une bascule constitue un diviseur de fréquence.
Valeurs utilisées pour la maquette :
T1 = T2 =
NPN usage général types BC 108, 2N2222 ...
Rc1 = Rc2 = 3,9 kΩ. R1 = R2 = 47 kΩ. Rb1 = Rb2 = 100 kΩ.
R3 = R4 = 200 kΩ.
Co = C1 = C2 = 1 nF
Diodes : Diodes de signal type 1N4148.
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En bleu :
En orange : Signal sur le collecteur de T1. |