Bistable à deux transistors : schéma

nina67

Nina67 - Le 25 août 2017 15:40

Un montage bistable permet de conserver un état après un appui sur l'un ou l'autre des boutons poussoirs sur le montage. Le schéma présenté ici comprend deux boutons poussoirs et deux transistors astucieusement montés. Un appui sur un bouton déclenche l'état haut (qui restera après avoir relâché le bouton) et un appui sur l'autre bouton déclenche l'état bas. Les deux états sont "stables" (subsistent sans aucun appui), d'où le nom du montage : le bistable (= deux états stables possibles).

Abordons maintenant le schéma du montage bistable.

Montage bistable : le schéma

Voici le schéma du bistable à deux transistors, basé sur un principe proche du thyristor :

schema bistable

Schéma du bistable à deux transistors (NPN et PNP)

La tension d'alimentation n'a pas grande importance. T1 et T2 peuvent être des transistors assez quelquonques, comme les classiques BC547 et BC557, ou encore 2N3904 et 2N3906, etc.

schema bistable transistor

Transistors BC546, BC547 et BC556, BC557

Bistable : principe de fonctionnement

Voyons le fonctionnement de ce montage bistable. Pour comprendre le schéma du bistable, imaginons que les deux transistors (T1 et T2) soient bloqués. T1 et T2 se comportent comme des interrupteurs ouverts. Aucun courant ne circule dans aucune branche du circuit. Cet état subsiste puisque rien ne vient déclencher la conduction de l'un ou l'autre des transistors. La sortie est donc à l'état bas (0V). Si on souhaite le niveau logique (binaire) complémentaire, on prendra le collecteur de T2 qui lui, affiche une tension haute (tension d'alimentation) par rapport à la masse.

Le rôle de R3 et R4, entre base et émetteur, peut être négligé. Ces résistances servent juste à assurer un blocage fiable des transistors.

Imaginons un appui sur BP1, même bref. Lorsque BP1 est appuyé, le transistor T2 est passant : sa base reçoit un courant qui traverse R1. R3 évite un déclenchement intempestif du transistor T2. Comme T2 est passant (saturé vu l'ordre de grandeur des courants de base et de collecteur), du courant circule dans R4 et R5, ainsi que dans la base de T1. T2 forme un quasi court-circuit entre son émetteur et son collecteur. T1 est ainsi passant (lui aussi saturé), ce qui fait qu'il fournit un courant de base pour T2 par l'intermédiaire de R2. Lorsqu'on relâche le bouton poussoir BP1, T1 continue d'être passant grâce à T2 qui continue d'être passant grâce à T1. La sortie est donc au niveau de l'alimentation. Si on souhaite le niveau logique inverse, le collecteur de T2 offre un niveau logique bas (0V). Les deux transistors restent ainsi passants aussi longtemps qu'on ne coupe pas l'alimentation du circuit.

bistable principe fonctionnement

Conduction entretenue réciproquement des deux transistors : état stable du bistable

Imaginons maintenant un nouvel appui sur BP2. BP2 est en parallèle avec la base du transistor T2. Si on appuie sur BP2, on court-circuite la base de T2 et on force ainsi le blocage de T2. Le blocage de T2 coupe le courant dans R5 et ainsi le courant de base de T1. Lorsqu'on relâche l'appui sur BP2, comme T1 est bloqué, plus rien ne permet d'alimenter en courant la base de T2. Le bistable est revenu à l'état décrit au début (T1 et T2 = interrupteurs ouverts). La boucle est bouclée. Et ainsi de suite...

Si on appuie sur les deux boutons poussoirs à la fois, c'est BP2 qui est "prioritaire" puisqu'il force le court-circuit entre la base et l'émetteur de T2, obligeant ainsi son blocage.

Le bistable : une idée, un concept

Le bistable présenté ici du côté de l'électronique est un circuit qui maintient deux états stables possibles qui subsistent après l'action manuelle (ou électronique). Le changement ne peut être réalisé que par une action extérieure (ici, un appui sur bouton poussoir).

Le bistable est la base des mémoires vives en électronique puisque la "donnée" binaire subsiste et peut être consultée (lecture de l'état de sortie) autant de fois qu'on le souhaite.

Imaginons qu'on puisse stocker une pièce de monnaie dans une boite au choix (la boite A ou la boite B).

bistable principe

Bistable : 2 boites et une pièce de monnaie

Une fois placée dans une boite, la pièce de monnaie reste dans sa boite tant que personne n'y touche. L'état du système "boite A, boite B et pièce de monnaie" reste stable dans l'état : "la pièce est dans la boite A". De même si on déplace la pièce dans la boite B, le système restera stable dans l'état : "la pièce est dans la boite B". Cela illustre le concept du bistable. A la différence du montage électronique, le bistable à deux boites n'a pas besoin d'alimentation électrique pour conserver sa donnée. C'est une forme de mémoire binaire.

Autres montages bistables

Il existe de nombreux autres montages bistables à transistors. Certains utilisent deux transistors identiques (des NPN par exemples). On trouve encore des montages bistables basés sur des portes logiques, des bascules, des ampli op, des relais etc.

Le montage présenté ici repose sur un transistor NPN et un transistor PNP dont les conductions s'entretiennent une fois qu'elles ont été amorcées. Ce fonctionnement est assez proche du thyristor dont le schéma est proche de deux transistors (un NPN et un PNP) imbriqués l'un à l'autre en terme de jonctions PN.