Circuito astabile con porte logiche NAND
Il circuito è molto semplice: le prime due porte NAND costituiscono il circuito oscillatore, la terza
porta NAND permette di ‘squadrare’ il segnale generato al fine di avere un’onda rettangolare pulita.
Per analizzare il circuito facciamo l’ipotesi che la prima porta logica NAND-1 ‘vede’ in ingresso un
segnale logico basso (0). In questo caso l’ingresso di NAND-2 è un segnale alto (1) mentre l’uscita
è bassa (0).
Ricordiamo che se una porta logica presenta un’uscita bassa ciò significa che l’uscita è come se
fosse collegata a massa, mentre l’ingresso di una porta logica presenta sempre un’impedenza molto
alta.
Da quanto detto, il circuito si può schematizza in quello che
segue. L’uscita della porta NAND-1 si comporta come un
generatore di tensione di 5 Volt che alimenta sia la resistenza R2,
collegata verso massa, sia la serie dei componenti R1-C1-C2
collegata a massa. In questo modo i due condensatori, che si
comportano come un unico condensatore, si caricano secondo la
costante di tempo R1(C1+C2). Questo significa che l’ingresso della porta NAND-1, che altro non è
che la tensione accumulata dalle due capacità, sale lentamente fino a raggiungere un valore che è
‘visto’ dalla NAND-1 come livello logico alto (1). In questo caso il circuito commuta i livelli
logici: l’ingresso della NAND-1 diventa alto (1); l’uscita bassa (0) e l’uscita della NAND-2 diventa
alta (1). Quindi possiamo dire che il circuito si trasforma nello
schema che segue.
Da questo schema si vede che l’uscita della NAND-2 si comporta
come un alimentatore di 5 Volt che alimenta sia una resistenza
R2 collegata a massa sia la serie C2-C1-R1. Ricordiamo che la
capacità complessiva C1+C2 è carica ad un valore tale che è
vista da NAND-1 come livello alto ed il potenziale vicino ad R1
è + mentre quello collegato a 5Volt è -. Ciò significa che la
tensione accumulata dalla capacità equivalente tende ad annullarsi per potersi ricaricare tramite la
tensione di 5 Volt.
Scaricandosi, la capacità equivalente, raggiungerà un valore che la porta logica NAND-1 interpreta
come livello logico basso: i potenziali delle porte logiche commutano e si ripresenta la situazione
analizzata in precedenza.
In questo modo possiamo dire che il circuito permette di ottenere un’onda rettangolare variabile nel
tempo, onda che in genere viene definita come segnale di clock.
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NOTA: La resistenza R2 può essere omessa e le due capacità sostituite con una sola capacita polarizzata
il cui polo positivo deve essere collegato alla resistenza R1, poiché si carica sempre attraverso R1.
