Monoestable

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

Figura 1.- Circuito multivibrador monoestable

En la Figura 1 se representa el esquema de un circuito multivibrador monoestable, realizado con componentes discretos, cuyo funcionamiento es el siguiente:

Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciarán la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-2 el que conduce primero. El voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios (salida Y a nivel bajo), por lo que la tensión aplicada a la base de TR-1 a través del divisor formado por R-3, R-5 , será insuficiente para que conduzca TR-1. En estas condiciones TR-1 permanecería bloqueado indefinidamente.
Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, el transistor TR-1 conducirá y su tensión de colector se hará próxima a 0 V, con lo que C-1, que estaba cargado a través de R-1 y la unión base-emisor de TR-2, se descargará a través de TR-1 y R-2 aplicando un potencial negativo a la base de TR-2 que lo llevará al corte (salida Y a nivel alto) . En esta condición la tensión aplicada a la base de TR-1 es suficiente para mantenerlo en conducción aunque haya desaparecido el impulso de disparo en T.
Seguidamente se inicia la carga de C-1 a través de R-2 y TR-1 hasta que la tensión en el punto de unión de C-1 y R-2 (base de TR-2) sea suficiente para que TR-2 vuelva a conducir y TR-1 quede bloqueado. La duración del periodo cuasi estable viene definido por los valores de C-1 y R-2.

Monoestables integrados

Se encuentran monoestables integrados en varias familias lógicas, tanto TTL (9601, 74121 y otros) como CMOS (4047, 4528, ...). Son circuitos que comprenden parte analógica, que es la generación del pulso, y parte digital, que proporciona varias funciones lógicas entre las entradas y las salidas digitales.

La precisión de la temporización depende de la parte analógica, que suele consistir en un generador de corriente que carga un condensador C (externo) y un comparador de tensión. Muchas veces el generador de corriente sólo es una resistencia R (externa o interna) conectada a Vcc. La duración del pulso es función de R·C, aunque la dependencia exacta depende del modelo. Entonces, las tolerancias de R y C aparecen directamente como errores en la duración del pulso, así como sus variaciones con la temperatura. Además es la parte más sensible al ruido.

La parte digital les añade distintas prestaciones, produciendo diversos tipos de monoestables:

• Restaurable o resetable: Una entrada de reset permite interrumpir el pulso en cualquier momento, dejando el dispositivo preparado para un nuevo disparo.
• Redisparable (retriggerable): Permite reiniciar el pulso con un nuevo disparo antes de completar la temporización. Digamos que tengo un temporizador de 4 ms, pero a los 2 ms de iniciado el pulso realizo un nuevo disparo; la duración que obtengo es de 2 + 4 = 6 ms. Los monoestables no redisparables sólo permiten el disparo cuando no existe ninguna temporización en curso. Es decir, en el ejemplo anterior ignoraría el segundo disparo y tendría un pulso de 4 ms solamente.
• Monoestable-Multivibrador: Son monoestables dobles (Dos, normalmente independientes) en la misma cápsula que permiten su conexión de forma que el fin del pulso generado por uno de ellos dispara al otro. Permiten el control preciso e independiente de los tiempos alto y bajo de la señal de salida.
• Para temporizaciones largas, se añaden contadores a un multivibrador que prolongan la duración del pulso. Por ejemplo, el ICM7242.

El uso de monoestables en circuitos digitales está fuertemente desaconsejado, ya que añaden imprecisiones debidas a los componentes analógicos, mayor sensibilidad al ruido, y aumentan el consumo y el tamaño. En su lugar se utilizarán contadores digitales que generen las temporizaciones a partir de un reloj de referencia.

Otros Monoestables

Además de los circuitos anteriores, existen circuitos con una parte digital muy reducida, que se pueden utilizar bien como monoestables o como multivibradores y existen tanto en tecnología bipolar como cmos. El NE555 es el paradigma de este tipo de circuitos.