Триггер Шмитта на транзисторах в коробке сигарет — схема, фото, мастер класс

Здесь рассказывается, как своими руками собрать Триггер Шмитта на транзисторах в корпусе сигаретной коробки.

	Триггер Шмитта называют устройство, которое используется для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольного положения. Принцип работы этой конструкции таков, что когда переменный резистор R1 находится в закрытом положении, как мы видим на схеме, то в это время положение транзистора VT1 открытое. В это время напряжение на его коллекторе высокое, и из-за этого транзистор VT2 получается открытый, а светодиод в HL1 в свою очередь зажжен. Резистор R3 терпит падение напряжения.  Если резистор R1 будет находиться в открытом положении по схеме, то картина будет совсем другая. Тогда произойдет небольшой «скачек», который переменит положение транзисторов, получится открывание транзистора VT1 и закрывание транзистора VT2. Это произойдет из-за того, что напряжение теперь будет превышаться на базе транзистора VT1 и падения напряжения резистора R3. В результате всего этого светодиод HL1 потухнет.  Если опять переместить переменный резистор в закрытое положение, то произойдет все заново и светодиод снова зажжется. Это может произойти, если напряжения переменного резистора будет меньше чем напряжения выключения светодиода HL1
	Как сделать своими руками Триггер Шмитта на транзисторах по схеме Нам понадобится всего шесть деталей для изготовления прибора Триггер Шмитта, включая светодиод HL1. Думаю с их поиском сложностей возникнуть не должно так как они очень распространены.  1. Переменный резистор на 10 кОм 2. Резистор 10 кОм 3. Резистор 1 кОм 4. Транзистор КТ315 5. Транзистор КТ315 6. Светодиод АЛ307 Переменный резистор скорее всего легко найти в каких-либо радио приемниках или приставках, также в советских телевизорах.  Резисторы особенно советую поискать в на советских платах телевизоров, их там полно, ну или можно заказать. Транзисторы должны быть в советских приемниках Ну и светодиод я думаю можно достать с какой-нибудь мигалкой, а лучше приобрести в радио магазине, так как на платах они довольно редко встречаются.
	Так как в этом устройстве используется всего шесть деталей, я не стал использовать плату, а просто скрепил все детали проводниками. В своей пайке я обозначил все детали и выход на напряжение. Переменный резистор, два транзистора, резистора и светодиод. Их нужно соединить по схеме, но если вам легче можете обратить внимание на пример моей пайки.  Напряжение у конструкции всего 6 вольт, поэтому я использую очень тонкие проводники, чтобы они хорошо припаивались к тонким лапкам деталей, что и вам советую.  В качестве блока питания, можно использовать блок питания, аккумулятор, или же соединенные последовательно, четыре гальванические элемента по 1,5 вольт (пальчиковые батарейки).
	Как вы поняли, переменный резистор это специальная деталь, а не обычный резистор. Переменный резистор или реостат  — электрический аппарат, изобретённый Иоганном Кристианом Поггендорфом, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато. Именно такую деталь вам нужно отыскать, или заказать на 10 кОм.
	Если вы все же решили делать Триггер Шмитта на транзисторах своими руками в коробке из под сигарет, советую все закрепить, так как я, мне кажется такое расположение деталей наиболее выгодное. Спасибо за чтение, будут вопросы пишите в комментариях.
	Смотрите еще, как делать электронику своими руками

www.sami-svoimi-rukami.ru

Триггер Шмитта на транзисторах | HomeElectronics

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о симметричных триггерах – RS- и T-триггерах. Сегодняшняя моя статья познакомит вас с ещё одной разновидностью триггеров – несимметричный триггер, который имеет более известное название – триггер Шмитта.

О триггерах Шмитта в интегральном исполнении я уже рассказывал в одной из предыдущих статей. Давайте вспомним чем, прежде всего, характеризуется данный тип триггера. Как мы помним из предыдущей статьи триггеры характеризуются несколькими устойчивыми состояниями. Так вот в триггере Шмитта переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определённых значениях входного напряжения, которые называются уровнями срабатывания триггера или просто пороговыми уровнями. Таким образом, можно сказать, что несимметричный триггер имеет гистерезисный характер передаточной характеристики.

Передаточная характеристика триггера Шмитта.

Принцип работы триггера Шмитта

В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. В случае если входное напряжение триггера не превышает напряжение срабатывания U₁ (U_ВХ < U₁), то триггер находится в одном из устойчивых состояний, а напряжение на выходе находится на уровне Е₀

(U_ВЫХ = Е₀). Когда же напряжение на входе превысит порог срабатывания (U_BX > U₁), то триггер моментально перейдёт в другое устойчивое состояние и напряжение на выходе станет равным рабочему напряжению триггера Е₁ (U_ВЫХ = Е₁). После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е₁.

Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Как только напряжение на входе уменьшится до некоторого уровня напряжения U

2 (U_ВХ < U₂), то триггер скачкообразно перейдёт в исходное состояние, при котором напряжение на выходе будет равным Е₀ (U_ВЫХ = Е₀).

Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера.

Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах.

Схема триггера Шмитта на транзисторах и принцип её работы

Схема триггера Шмитта представлена на изображении ниже. Триггер Шмитта или несимметричный триггер имеет схожую структуру с симметричным триггером, отличие между ними заключается в том, что одна из коллекторно-базовой цепи симметричного триггера заменена на общую эмиттерную связь. В результате коллектор транзистора VT2 не связан с базовой цепью VT1 и нагрузка, подключённая к коллектору VT2, мало влияет на работу триггера.

Схема триггера Шмитта на биполярных транзисторах.

В общем случае несимметричный триггер или триггер Шмитта состоит из следующих элементов: транзисторы VT1 и VT2, имеющие гальваническую связь между собой и через резистор R5 присоединены к общей шине питания; резисторы R1 и R2, обеспечивающие режим работы транзистора VT1 и исходное состояние схемы в целом; резисторы R3 и R7, являющиеся коллекторными нагрузками транзисторов VT1 и VT2 соответственно; резисторы R4 и R6, которые образуют делитель напряжения, тем самым определяя необходимые пороги срабатывания триггера; конденсатор C1, служащий для ускорения переключения триггера.

Временные диаграммы входных и выходных напряжений триггера Шмитта (несимметричный триггер).

Рассмотрим принцип работы триггера Шмитта по его временным диаграммам изображенным выше. При подключении источника питания к триггеру, он переходит в исходное состояние, при котором транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. В этом случае на выходе триггера присутствует некоторое напряжение Uэ, которое зависит от элементов обвязки транзистора VT2

В случае, когда входное напряжение превысит порог срабатывания, транзистор VT1 откроется, а VT2 соответственно закроется и напряжение на выходе триггера резко возрастёт до значения примерно равному напряжению источника питания.

Как я уже писал выше, триггер Шмитта имеет два уровня напряжения (пороги срабатывания), разность между которыми называется шириной петли гистерезиса. Ширина петли гистерезиса зависит от величины резистора, а порог срабатывания триггера от соотношения делителя напряжения, который образуется резисторами R4 и R6. Вследствие чего большой проблемой является отдельная регулировка, как ширины петли гистерезиса, так и порогов срабатывания триггера.

Триггер Шмитта с независимой регулировкой гистерезиса и уровней срабатывания

Для осуществления независимой регулировки параметров триггера Шмитта между транзисторами VT1 и VT2 включается буферный элемент (очень часто эмиттерный повторитель). В результате этого уменьшается влияние резистора R3 на делитель напряжения R4R6, а также повышается чувствительность схемы в целом.

Схема триггера Шмитта с буферным элементом.

Расчёт триггера Шмитта

Исходные данные: амплитуда импульсов U_m = 10 В, максимальный выходной ток триггера I_m = 10 мА, напряжение срабатывания триггера U₁ = 5 В, напряжение отпускания триггера U₂ = 3 В, частота следования импульсов f_m = 5 МГц, длительность фронта и среза импульсов t_f = t_s ≤ 10 нс.

1. Определение напряжения источника питания
   
2. Выбор транзистора. Транзистор должен соответствовать следующим условиямДанным параметрам соответствует транзистор КТ315Д со следующими характеристиками:
3. Определяем сопротивление коллекторных резисторов R3 и R7 транзистора VT1 и VT2.
   
4. Вычисляем сопротивление резистора R5 в эмиттерных цепях транзисторов.
   
5. Находим сопротивления резисторов R4 и R6. Для этого введём коэффициент пропорциональности λ, между резисторами.
   Сопротивление резистора R4 вычислим по следующей формуле
   Тогда сопротивление резистора R6 будет равно
   
6. Определяем сопротивление резисторов R2.
   
7. Определяем сопротивление резистора R1.
   
8. Вычисляем значение ёмкости ускоряющего конденсатора С1.
   

Выполненный расчёт является предварительным, так как из-за разброса параметров элементов схемы возможны некоторые отклонения от заданных условий схемы. После выбора номиналов элементов необходимо провести прямой проверочный расчёт пороговых уровней напряжения U₁ и U₂ по следующим формулам

Прямой проверочный расчёт важен, в случае если ширина петли гистерезиса (U₂ – U₁) находится в пределах нескольких долей вольта.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

www.electronicsblog.ru

Триггер на электронных транзисторных ключах.

 Электронный триггер — устройство с двумя устойчивыми состояниями предназначенное для хранения одного бита информации. Триггеры могут быть построены на электронных ключах. В предыдущей статье описан электронный ключ на биполярном транзисторе кт940А если два таких ключа соединить каскадно (выход первого со входом второго) после чего выход второго ключа соединить со входом первого то получится система с двумя устойчивыми состояниями представляющая собой неинвертирующий усилитель охваченный глубокой положительной обратной связью. Рассмотрим схему на рисунке 1:

Рисунок 1 — Триггер на электронных транзисторных ключах

Предположим что после подачи питания на схему открылся транзистор VT2 следовательно потенциал базы транзистора VT1, относительно земли, понизился и транзистор VT1 стал удерживаться в закрытом состоянии. Если на некоторое время замкнуть перемычкой коллектор и эмиттер транзистора VT1 то потенциал базы транзистора VT2, относительно земли, понизится, транзистор VT2 закроется следовательно повысится потенциал базы транзистора VT1 и он будет удерживаться в открытом состоянии таким образом триггер перейдет в другое состояние. Чтобы перевести триггер обратно в первое состояние можно на некоторое время замкнуть перемычкой коллектор и эмиттер транзистора VT2 или замкнуть перемычкой коллектор транзистора VT1 и плюс питания. Данный триггер можно использовать для запуска и остановки маломощного электродвигателя (например двигателя RF-310T-11400 рассчитанного на напряжение 5.9В) при этом триггер будет хранить одно из двух состояний: 1) когда двигатель запущен и работает или 2) когда двигатель остановлен и не работает. Рисунок 2 — Схема триггера для запуска, остановки электродвигателя (например RF-310T-11400) Схема на рисунке 2 обладает недостатками: когда двигатель работает часть тока проходит через открытый транзистор VT1, когда двигатель не работает ток проходит через открытый транзистор VT2. Данный триггер можно использовать для управления более мощными элементами коммутации силовых цепей.

На рисунке 3 приведен более безопасный но менее удобный вариант схемы:

Рисунок 3 — Схема триггера для запуска, остановки электродвигателя 2

   

electe.blogspot.com

как работают RS и D устройства, схемы и характеристики

Широкое применение в импульсной технике получил триггер на транзисторах. Чаще всего он используется в качестве счётчика и элемента памяти. Кроме того, в различных приборах логическое устройство заменило собой электромеханическое реле. На основе эпитаксиальных транзисторных триггеров создаются микросхемы, без которых невозможна работа любого современного цифрового прибора.

Устройство триггера

Триггер по своей схемотехнике очень похож на простейшее электронное устройство — мультивибратор. Но в отличие от него, он имеет два устойчивых положения. Эти состояния обеспечиваются изменениями входного сигнала при достижении им определённого значения. Переход из одного положения в другое называют перебросом. В результате на выходе логического элемента возникает скачок напряжения, форма которого зависит от скорости процессов, проходящих в радиоприборах.

Наибольшее применение получил триггер, работающий на транзисторах. Связанно это со способностью последних работать в ключевом режиме. Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, имеющий три вывода. Эти электроды называются:

• эмиттер;
• база;
• коллектор.

В грубом приближении транзистор представляет собой два диода, объединённых электрической связью. Состоит он из двух p-n переходов. Название биполярный элемент получил из-за того, что одновременно в нём используются два типа носителей заряда. В триггерных схемах транзистор работает в режиме ключа, суть которого заключается в управлении силой тока коллектора путём изменения значения на базе. При этом коллекторный ток по своей величине превышает базовый.

При таком включении важны лишь токи, а напряжения особой роли не играют. Поэтому при возникновении определённого тока на базе транзистор открывается и пропускает через себя сигнал. Сигнал на коллекторе полупроводникового прибора будет обратным по входному знаку, то есть инвертированным. А значит, когда на базовом выходе будет присутствовать разность потенциалов, на коллекторном она будет равна нулю, и наоборот.

Эта способность транзисторов и используется в триггерах, схема которых построена на двух ключах с перекрёстными обратными связями. Когда используются транзисторные ключи с одинаковой обвязкой, то триггер считается симметричным, в другом же случае — несимметричным.

Принцип работы

Устойчивые состояния выхода триггера обеспечиваются двумя транзисторными ключами, охваченными положительной обратной связью (ПОС). Такие положения соответствуют состоянию, когда один из транзисторов открыт и находится в режиме насыщения, а второй ключ закрыт. При этом на коллекторе закрытого элемента присутствует разность потенциалов, равная его значению на входе — логическая единица, а на выводе открытого ключа напряжение отсутствует — логический ноль.

Биполярные компоненты при таком включении относительно друг друга всегда будут находиться в противоположном состоянии из-за обратной связи. Через неё один из транзисторов (закрытый) с высоким уровнем напряжения на своём коллекторном выводе обязательно будет поддерживать другой в открытом состоянии.

Если предположить, что после подачи питания на устройство оба транзистора VT1 и VT2 окажутся открытыми, то через время из-за отличия характеристик радиоэлементов, стоящих в их плечах, возникнет перекос в коллекторных токах. А это благодаря ПОС приведёт к закрытию одного из ключей. То есть обратная связь спровоцирует лавинообразный процесс перехода одного транзистора в режим насыщения, а другого в режим отсечки.

Делители, собранные на резисторах R1, R4 и R2, R3, подбираются так, чтобы их коэффициент передачи был меньше единицы. Причём для поддержания уровня сигнала они шунтируются ёмкостью, ускоряющей скорость прохождения лавинообразных процессов и повышающей надёжность состояния.

Таким образом, принцип работы триггера заключается в прохождении следующих процессов. Если на схему подаётся напряжение Ek и Eb, то биполярный ключ VT1 начинает работать в режиме насыщения, а VT2 — отсечки. Импульс, пришедший на базу VT1, приводит к уменьшению величины тока, протекающего через коллектор и увеличению напряжения на переходе коллектор-эмиттер U1ke. Напряжение через С1 и R4 прикладывается к базе VT2. Это приводит к увеличению коллекторного тока на втором ключе и уменьшению напряжения на переходе U2ke, передаваемого через C2 и R3 на базу VT1.

Итогом этих процессов станет запирание VT1 и отпирание VT2. Такое состояние останется неизменным, пока на базу VT2 не придёт отрицательный уровень сигнала. Результатом этого будут обратные электрические процессы, и VT1 закроется, а VT2 откроется.

Характеристики приборов

Триггер условно можно назвать «автоматом», способным хранить один бит информации. Простейшего вида прибор имеет два выхода, находящихся по отношению друг к другу в инверсном состоянии. Важные параметры устройства связаны с синхронизацией (тактированием) выходов, зависящей от времени предустановки и выдержки. Первый параметр характеризуется интервалом времени, в течение которого поступает разрешающий фронт синхросигнала, а второй определяется временем нахождения устойчивого состояния в неизменном положении. Ряд других характеристик триггера связывают с сигналом, проходящим через него. К ним относится:

• нагрузочная способность — характеризуется коэффициентом разветвления (Кр) и обозначает способность прибора управлять определённым количеством параллельно подключённых элементов к выходу устройства;
• Ко — коэффициент объединения, обозначает наибольшее число входных напряжений, которые возможно завести на вход прибора;
• tи — минимальная продолжительность входного сигнала, то есть длительность импульса, при котором триггер ещё может перейти в инверсное состояние;
• tзд — коэффициент задержки, указывает на временной промежуток между подачей входного сигнала и появлением напряжения на выходе;
• tр — длительность разрешения, определяется минимальным временем прошедшим между двумя импульсами сигнала на входе и спровоцировавшего переход триггера в другое состояние.

Но наряду с этим выделяют и следующие технические параметры триггеров:

• напряжение на входе — наибольшая величина разности потенциалов, которую может выдержать устройство без повреждения своей внутренней электрической схемы;
• ток потребления — зависит от используемых элементов, обычно не превышает 2 мА;
• разность потенциалов переключения — это минимальное значение, при котором происходит инвертирование выхода;
• ток входа — обозначает минимальное значение необходимое для работы триггера;
• ток выхода — значение тока, появляющееся на выходе и определяемое отдельно для логического нуля и единицы;
• температурный диапазон — интервал, в котором технические параметры устройства не изменяются;
• напряжение гистерезиса — разность амплитуд входного сигнала, приводящая к изменению состояния выхода устройства.

Виды и классификация

Для работы устройства на вход необходимо подать внешний сигнал, называемый установочным. Форма напряжения, приводящая к появлению логической единицы на выходе триггера, обозначается латинской буквой S (установка), а появлению ноля — R (сброс). Состояние устройства определяется по прямому входу. Для элемента ИЛИ-НЕ активным уровнем считается единица, а И-НЕ — ноль. Одновременная подача R и S приведёт к неопределённому неустойчивому состоянию.

Такой принцип используется для построения элемента памяти. Поэтому все триггеры классифицируются по способу записи информации на асинхронные и синхронные. Первые разделяются по способу управления, а вторые по виду переключения и могут быть одно- или двухступенчатыми. Устройства, зависящие от уровня сигнала, называются триггерами статического управления, а от фронта — динамического.

По типу работы логики триггеры могут быть:

• RS — состоящими из двух входов;
• D — имеющих один информационный вход и схему задержки;
• T — инвертирующих сигнал каждый раз при подаче импульса напряжения на вход;
• JK — универсальными, допускающими одновременную подачу на свои выводы R и S сигналов;
• комбинированными — совмещающими несколько устройств, например, RST-триггер.

Наиболее распространёнными видами триггеров являются D и RS схемы. При этом триггерные устройства разделяются также по числу устойчивых состояний (двоичные, троичные, четверичные и т. д.) и составу логических элементов.

Триггер RS типа

Одной из простейших в цифровой электронике является схема RS-триггера на транзисторах. Внешним воздействием на вход прибора можно установить его выход в нужное устойчивое состояние. Схема устройства представляет собой каскады, выполненные на транзисторах. Вход каждого из них подключается к выходу противоположного. Два состояния определяются присутствием на выходе напряжения, а переход между ними происходит с помощью управляющих сигналов.

Работает схема следующим образом. Если в начальный момент времени VT2 будет закрыт, тогда через сопротивление R3 и коллектор будет течь ток, поддерживающий VT1 в режиме насыщения. Одновременно первый транзистор начнёт шунтировать базу VT2 и резистор R4. Режим отсечки VT2 соответствует значению логической единицы на выходе Q = 1, открытое состояние VT1 нулю, Q = 0. Амплитуда сигнала на коллекторе закрытого ключа определяется выражением: Uз = U * R3 / (R2+R3).

Для инверсии сигнала необходимо на вход R или S подать импульс. При этом если S = 1, то и Q = 1, а если R=1, то на выходе будет ноль. При значениях R1 = R2 и R3 = R4 триггер называется симметричным. Особенностью работы устройства является способность удерживать установленное состояние между импульсами R и S, что и используется для создания на нём элементов памяти.

На схемах RS-триггер обозначается в виде прямоугольника с подписанными входами S и R, а также возможными состояниями выхода. Прямой подписывается символом Q, а инверсный – Q. Информация может поступать на входы непрерывным потоком или только при появлении синхроимпульса. В первом случае устройство называют асинхронным, а во втором – синхронным (трактируемым).

Работа устройства наглядно описывается с помощью таблицы истинности.

Она наглядно показывает всевозможные комбинации, которые могут возникнуть на выходе прибора. Такая таблица составляется отдельно для триггера с прямыми входами и инверсными. В первом случае действующий сигнал равен единице, а во втором — нулю.

Схема D-trigger

Управление логическими элементами в приборе такого типа осуществляется с помощью входов, которые разделяются на информационные и вспомогательные. Первый фиксирует приходящий импульс и в зависимости от формы переводит триггер в устойчивое то или иное состояние. Вспомогательный вход предназначен для синхронной работы.

Английская буква D в названии обозначает, что устройство является триггером задержки (delay). Эта задержка выражается в том, что приходящий импульс подаётся на вход не сразу, а через один такт. Определяет её частота импульсов синхронизации.

На схемах D-триггер на транзисторах обозначается также в виде прямоугольника, но входы триггера подписываются как D и C. Состояние устройства определяется по форме импульса, в частности срезу, приходящему на вход C, и импульсом синхронизации, поступающим на D. Но если на C будут приходить синхроимпульсы, а сигнал на входе D не будет изменяться, то выход останется без изменений.

Таблица истинности для логического элемента выглядит следующим образом:

Использование RS и D триггеров достаточно распространено из-за простоты, универсальности и удобства построения на них логических схем. Эти элементы являются важными составляющими для создания цифровых микросхем, используются в качестве регистров сдвига и хранения.

rusenergetics.ru

ТРИГГЕРЫ НА МИКРОСХЕМАХ

Если мультивибратор это прибор с двумя неустойчивыми состояниями, который самопроизвольно переходит из одного состояния в другое, то триггер ему полностью противоположен. Это прибор с двумя устойчивыми состояниями и эти состояния он меняет только под внешнем воздействии. Благодаря этому свойству триггеры используются в запоминающих устройствах [1]. В данной работе предлагаются к повторению широко распространенные схемы триггеров, которые можно реализовать на одной логической микросхеме К155ЛА3. Питание подается на 14 выход микросхемы, общий провод 7. Питание осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5 В.

Асинхронный RS-триггер

Самый простой тип триггера, который является основой для сборки остальных триггеров в данной лабораторной работе. Он собирается на паре логических элементов И-НЕ, хотя аналогично можно использовать ИЛИ-НЕ [2]

Как видно на электрической принципиальной схеме данное электронное устройство обладает симметрией. Если поменять местами входы S и R, одновременно с выходами Q и Q1, то по сути мы получим туже самую схему. Таким образом то где у триггера прямой выход, а где инверсный это по сути вопрос договора.

Для практической реализации схемы используются самодельные модули для изучения микросхем. При подаче питания триггер устанавливается в случайное состояние.

Используя данное устройство можно проследить за выполнением таблицы истинности асинхронного RS-триггер.

Таблица истинности асинхронного RS-триггера

В частности, можно увидеть, что данный триггер переключается просто от прикосновения к проводам и пронаблюдать запрещенное состояние.

Синхронный RS-триггер

Схема асинхронного RS-триггера проста, но за это приходится заплатить целым рядом недостатков: наличие запрещенного состояния, установка 0 и 1 по отдельным линиям отсутствие синхронизации, низкая помехоустойчивость. Эти недостатки частично устраняются в синхронном RS-триггере, который представляет собой асинхронный RS-триггер к которому добавлена схема синхронизации.

В целом работа данного триггера аналогична, с той поправкой, что при наличии на входе синхронизации низкого логического уровня триггер хранит предыдущее состояние, не реагируя на сигналы по входным линиям, т.е. в этот момент он как минимум гораздо более помехоустойчив.

Синхронный статический D-триггер

В основе данного устройства также лежит асинхронный RS-триггер, к которому присоединена схема синхронизации.

Статический D-триггер имеет один информационный вход и один вход синхронизации. Таким образом, устраняется недостаток RS-триггер – установка 0 и 1 по отдельным линиям. При наличии низкого логического уровня на входе синхронизации данное устройство хранит информацию. При подаче на вход синхронизации высокого логического уровня возможна запись информации в устройство.

Таблица истинности синхронного статического D-триггера [2]

Литература

1. Отряшенков Ю.М. Юный кибернетик – М.: Детская литература, 1978
2. Ямпольский В.С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники – М. Просвещение, 1991

Специально для сайта Радиосхемы — Denev

   Форум

   Обсудить статью ТРИГГЕРЫ НА МИКРОСХЕМАХ

radioskot.ru

Что такое триггер Шмидта. Схемы шмидовских триггеров

Что такое триггер Шмитта

Слово trigger, в переводе на русский, значит, спусковой крючок. Функциональность устройства заключается в быстром переходе из одного устойчивого состояния в другое под внешним воздействием.

Большинство подобных устройств имеют заданное одинаковое значение для нарастающего сигнала. Для быстрорастущих сигналов – это не проблема. Но для сигналов, которые имеют очень медленное нарастание (шумовые, например) – колебания назад и вперед из положения off в on и обратно могут вывести из строя прибор. Триггеры Шмитта применимы для медленно изменяющихся сигналов или шума.

Это решение для случаев, когда сигнал на входе колеблется вокруг заданной точки. Схема для получения петли гистерезиса – это значит, что есть два набора точек, одни на низкой стороне, другие на высокой. Допустим, что на стороне низкого заданное значение составляет 2,0 В, а на стороне высокого – 1,5 В. Как только нарастающий входной сигнал (шум) попадает в точку 2.0 В, триггер переключит выход на 1. И сигнал на выходе останется на 1 до тех пор, пока входной сигнал не упадёт обратно до 1,5 В. В зоне от 1,5 и 2.0 В сигнал не переключается.

Самым простым примером применения является однополюсный двухпозиционный тумблер.

Перемещением рычага вправо соединяются выступы в центре. Цифровые схемы работают на 1 и 0 (вкл. и выкл.) Серединных значений при этом нет.

Схемы триггеров Шмитта

Существует много схем, в которых необходимо включение элементов, имеющих фиксированные пороги на входе. Можно применять дискретные транзисторы, а также операционный усилитель (ОУ) с дополнительными компонентами, способствующими созданию петли гистерезиса.

На схеме изображено как устройство формирует импульс правильной конфигурации, при произвольном входном сигнале. Подобная схема применяется для преобразования медленно изменяющихся сигналов в импульсы с чётко очерченными краями. Это выполняется и на нескольких устройствах, и на одном ОУ.

Схема триггера Шмитта на транзисторах

Для несимметричного триггера характерно несколько устойчивых состояний, когда переход из одного в другое происходит лишь при пороговых уровнях. Поэтому для такого триггера характерна гистерезисная передаточная характеристика. В нижеприведённой схеме использованы биполярные транзисторы.

На данном чертеже показано, что триггер Шмитта включает в себя транзисторы VT1 и VT2, гальванически связанные между собой посредством резистора R5. Все элементы имеют общую питающую шину. R1 и R2 обеспечивают рабочий режим транзистора VT1. Организован делитель напряжения (два резистора). Конденсатор C1 служит для ускоренного переключения. Временные диаграммы входных и выходных напряжений устройства показаны на рисунке.

При подаче питания к устройству, он переходит в исходное состояние, когда транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В таком состоянии на выход устройства поступает некоторое напряжение Uэ, зависящее от элементов обвязки VT2. Имеются два порога срабатывания в триггере Шмитта (эта разность между напряжениями называется шириной петли гистерезиса).

Триггер Шмидта на логике

Это устройство особенное, потому что имеет по одному аналоговому входу и цифровому выходу. Самая простая схема триггера Шмитта основана на цифровых логических элементах, то есть последовательно включенных двух инверторах. Посредством резистивной обратной связи цифровой сигнал на выходе меняет входное напряжение переключения. Скорости нарастания сигнала на выходе и входе не зависят друг от друга, являясь для данной схемы постоянной величиной (зависящей от быстродействия логических вентилей). Схема триггера Шмитта, построенная на двух инверторах, изображена ниже.

Добавлена обратная связь, обеспеченная двумя резисторами, способствует быстрому изменению напряжения на выходе схемы при пересечении сигналом порогового напряжения. Соотношение между резисторами влияет на глубину этой связи. Тот факт, что часть сигнала с выхода схемы поступает на вход, приводит к тому, что вместо одного порога у схемы получается два. Один из них назван порогом срабатывания схемы (когда на выходе устройства формируется уровень «1»). Второй порог назван порогом отпускания (когда на выходе схемы формируется уровень «0»). Наличие двух порогов дало триггеру Шмитта второе название — схема с гистерезисом. Положительная обратная связь используется для того, чтобы установить лимит для достижения точки насыщения на выходе и, таким образом, можно изменить синусоидальное напряжение в цифровое.

Как определить низкие и высокие пороговые уровни на входе схемы? Логика определения этих пороговых уровней следующая. Необходимо выбрать верхний порог, который ниже минимального высокого уровня сигнала. Другими словами, это тот уровень, когда входной сигнал будет превышать каждый импульс на выходе. Аналогичным образом выбирается нижний порог, который соответственно выше низкого уровня сигнала. Разница между верхним и нижним уровнем является гистерезис. Чем больше гистерезис, тем больше будет восприимчивость схемы к шуму. Также необходимо учесть влияние времени.

На изображении хорошо видны два порога там, где на вход устройства подаётся синусоидальное напряжение.

Генератор на триггере Шмитта

Для построения генераторов применяются инверторы. Посему для обеспечения устойчивых сигнальных волн нужно вывести элемент на участок между «0» и «1». Далее, требуется обеспечить положительную обратную связь посредством конденсаторов.

Ниже изображена схема простейшего генератора импульсов.

Инвертор генерирует сигнал, который заряжает и разряжает конденсатор. Это работает, потому что на выходе инверторов «0» или «1» (низкие или высокие пороговые значения). Представим, что мы смотрим на цепи в какой-то случайный момент времени. По своей природе, триггера Шмитта на выходе инвертора или 0 В или 5 В (или переход между ними, который мы можем игнорировать). Если на выходе 0 В, а на выходе конденсатора выше, чем на выходе инвертора, конденсатор будет разряжаться через резистор до падения порогового напряжения триггера Шмитта. Конденсатор разряжается до тех пор, пока на входе инвертора сигнал достаточно низкий. При пересечении порогового значения, цикл начнётся заново.

Ключ, который делает эту работу на «гистерезис» в триггер Шмитта. В основном это означает, что точка поездки инвертора зависит оттого, что мы идем от высокого напряжения или низкого напряжения.

Заключение

Достоинство схем заключается в том, что входное напряжение меняется незначительно, когда выходное изменяется резко к высокому или низкому пороговому значению. Процесс проводится благодаря устройству обратной связи и делителя напряжения.

В чём польза триггера Шмитта? Они весьма востребованы тогда, где на входе присутствуют шумы. Применяется для преобразования входного сигнала в прямоугольные, пренебрегая высокочастотными помехами. Такая входная цепь осуществляет гистерезис, эффективно фильтрующий различные типы шумов. Использование устройства будет гарантировать, что на входе цифрового устройства всегда будет либо «один» или «ноль» и ничего между ними.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

elektronchic.ru

Как собрать универсальный триггер для фото своими руками – Простые фокусы

… точнее, руками Руслана Юсуфова — нашим левшам не страшны никакие кризисы, и в условиях падения продаж западных компаний, включая китайские, очень правильным делом для любого фотографа является возможность сотворить фотографический девайс своими руками. Сегодня триггер и по интернету купить можно, только вот накладно это, особенно, если учитывать характер деятельности, как эксперимента, к тому же, всегда будут свои ограничения. Будучи радиотехником с правильно заточенными руками, Руслан подошел к делу креативно, сделав универсальное устройство, срабатывающее на различные типы раздражителей: звук, свет, пересечение лазерной преграды… однако, это еще не все, он еще и заставил своего робота управлять моторами для склейки панорам и капельницами для капель воды, и если ранние попытки, по словам автора, были совсем кустарными, то последние напоминают серийно собранные образцы качественных западных производителей. Однако, мы уже увлеклись, а лучше дать слово автору:

Сложно вспомнить с чего началось увлечение подобной съемкой, наверное, с увиденных фотографий, разлетающихся осколков разбитой лампочки, замершей капли жидкости необычной формы. Завораживающие фотографии молний и других быстропротекающих процессов.

Начал собирать информацию о том, как делают такие снимки, сам по образованию электронщик и поэтому примерно представлял, как это работает. Поняв через некоторое время, что такие устройства достаточно дорогие, чтобы «просто попробовать», решил искать схемы для самостоятельной сборки, вариантов нашлось мало, и все были сильно ограниченные в функционале, тогда и пришла идея объединить все устройства в одно многофункциональное, после изучения технической базы приступил к разработке.

Требования к устройству были следующими:

1. Безопасная работа с камерой и вспышками, те устройство не должно спалить камеру или как-то навредить другим устройствам.
2. Устройство должно реагировать на свет, для  ловли молний.
3. Устройство должно реагировать на звук, для регистрации процессов, сопровождаемых звуком.
4. Устройство  должно регистрировать пересечение луча, (очень удобно при макро съемке и съемке птиц на прикормке).
5. Реагирование на вибрацию и удары.
6. Устройство должно уметь управлять клапаном для высокоскоростной съемки капель воды, 1-2-3 капли с разным интервалом.
7. И почти стандартный для подобных устройств интервалометр для съемки таймлапсов — это для тех камер которые не имеют встроенного в свой функционал.
8. Небольшие габариты.

В конечном итоге такое устройство было создано. Потребовалось для этого не так много, зато было интересно.

Предположим нам надо сфотографировать, как разбивается какой-либо предмет, для этого подключаем датчик «микрофон» или «шок», подключаем камеру и вспышку к устройству и настраиваем в меню чувствительность датчика. Если у вас зеркалка – фокусируемся на объекте и переводим ее в ручной фокусировки – это позволит камере быстро сделать кадр не тратя времени на автофокус. Закрепляем датчик вблизи объекта, активируем устройство, выключаем свет и разбиваем то что хотели. Реагируя на сигнал датчика, устройство заставляет сработать затвор камеры и запускает вспышку. Вуаля – все готово и получен классный кадр.

Аналогично работает ловушка для молний, только датчик реагирует на вспышку света от электрического разряда… конечно же, в этом случае, вспышку подключать не нужно.

Для регистрации пересечения лазерного луча используется уже два датчика, излучатель и приемник. Очень помогает при съёмке макро в естественных условиях. Для этого используется П-образная рама.  На «ноги» устанавливаются датчики, а на перекладину камера. Фокусируемся на луч и отключаем автофокус. Теперь камера у нас будет делать кадр, как только объект съёмки пересечет луч, то есть, очень быстро, и он будет всегда в фокусе. Примерно так же снимаем птиц у кормушек.

Эксперименты с каплями жидкости очень красочны — сложно предугадать будущую форму, их многообразие бесконечно, и потому всегда это определенный сюрприз.

В итоге, из экспериментов с платами Arduino выросло нечто большее, позволяющее заниматься очень интересными и серьезными вещами применительно к фотографии. Руслан уже сейчас научил свое детище делать следующее:

• реагировать на свет и звук (универсальное меню триггеров), включая ловушку для фейерверков и прерывание лазерного луча или ИК-барьера (съемка пуль и других быстродвижущихся объектов)
• вести интервальную съемку
• управлять мотором для съемки круговой панорамы
• управлять мотором слайдера для интервальной съемки
• управлять мотором для фокусировки при макро-стэкинге
• управлять четырьмя капельницами (автокалибровка)

В планах сделать управление с компьютера через основной триггер. В любом случае, такие интересные планы Руслана нам очень интересны и мы будем за ними пристально следить.

focused.ru