8.5. Схема триггера на биполярных транзисторах

Состоит из двух ключей на транзисторах, между которыми организо-

ваны положительные обратные связи. Схема имеет два устойчивых состоя-

ния: на выходе есть напряжение (одно состояние), на выходе нет напряжения (другое состояние). Переход из одного состояния в другое осуществля-

ется под действием управляющих сигналов. После изменения состояния

на противоположное управляющие сигналы могут отсутствовать. Сохране-

ние состояния при этом обеспечивается за счёт положительных обратных

связей. Схема представлена на рис.158. При нарисовании триггерной схе-

мы сначала рисуются два ключа и добавляются обратные связи. Обратная связь — это связь с выхода на вход.

Работа схемы. Пусть VT₂ закрыт. Под действием напряжения на его коллекторе через R_б3 протекает ток, удерживающий VT₁ в открытом состоянии. В то же время открытый VT₁ закорачивает базовую цепь транзистора VT₂ с резистором R_б4. Закрытое состояние VT₂ соответствует значению выхода Q=1. Открытое состояние VT₁ — =0. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора (Q=1) равно:

U_Q=UпR_б3/(R_К2+R_б3) .

Для того, чтобы сменить состояние триггера на противоположное, необходимо подать сигналы на вход R или S. Входные сигналы обычно являются импульсными. Наличие напряжения на входе S (S=1) устанавливает Q=1, а наличие напряжения на входе R (R=1) устанавливает Q=0. Одновременная подача сигнала на входы S и R запрещена, т.к. триггер при этом перестаёт быть триггером (не будет противоположного состояния Q и ).

Диаграммы работы при наличии входных импульсных сигналов показаны на рис. 159. На интервале между импульсами на входах S и R триггер помнит то состояние, в которое он был установлен по этим входам, т.е. триггер

—элемент памяти.

Расчет элементов схемы. Триггер в большинстве случаев является симметричной схемой, поэтому R_к1=R_к2, R_б3=R_б4 и можно рассчитывать половинку триггера. Уравнения для расчета:

I_б=I_к/(1,52) h_21э,

где (1.52) -коэффициент насыщения;

I_к=Uп/R_к.

Сопротивления R_к1и R_к2обычно заданы, поэтому I_к известен, тогда

R_б=U_Q/I_б.

Выражение для U_Q -смотри выше.

8.6. Мультивибратор на транзисторах

Основное отличие мультивибратора от триггера состоит в замене резисторов положительных обратных связей на конденсаторы. Мультивибратор имеет два устойчивых состояния, но они меняются не под действием входных сигналов, а под действием сигналов через положительные обратные связи. Мультивибратор не имеет внешних входов. Это автоколебательное устройство. Схема мультивибратора представлена на рис.160, диаграммы работы — на рис.161.

Описание работы схемы. Примем за начальное состояние схемы ситуацию, когда транзистор VT1 — открыт, а VT2 — закрыт. При этом конденсатор С1 заряжен через Rк2(Rк2R_б). VT1 поддерживается в открытом состоянии за счет тока через R

б1 и базу VT1. Конденсатор С2 заряжается через R_б2 и открытый VT1. Полярность напряжения на С2 для этого процесса показана на схеме в скобках. Когда напряжение на С2 достигнет значения 0,6В, то к переходу Б-Э VT2 будет приложено положительное напряжение, открывающее этот переход. Переход Б-Э является диодом. Итак, VT2 открывается и напряжение на С1 через открывшийся VT2 прикладывается в обратном направлении к переходу Б-Э VT1, VT1 — закрывается. На этом заканчивается первый этап времени 0-t₁. На втором этапе t₁-t₂ напряжение на конденсаторе С1 медленно изменяется, происходит разряд С1 по цепи R_б1, К-Э VT2. Одновременно конденсатор С2 быстро заряжается через R _К1 и базовую цепь VT2 до напряжения питания +Uп, поддерживая VT2 в открытом состоянии. По окончании заряда С2 (раньше момента t₂) открытое состояние VT2 поддерживается цепью через R_б2. Когда напряжение на конденсаторе С1 сменит свой знак и достигнет величины 0,6В, то откроется транзистор VT1. Это момент t₂. Далее начинается этап t₂-t₃. Т.к. при закрывании транзистора параллельно К-Э подключен быстро заряжающийся через Rк конденсатор, то напряжение К-Э повторяет напряжение на конденсаторе. Половина периода работы схемы T/2 определяется постоянной времени =CR_б. Обычно схема мультивибратора симметрична.

studfiles.net

Симметричные триггеры | HomeElectronics

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказал об ограничителях сигнала, которые предназначены в первую очередь для ограничения импульса на определённом уровне напряжения. Сегодняшний мой пост о триггерах, которые также могут использоваться для формирования прямоугольных импульсов, но основное их назначение более сложное.

В одной из предыдущих статей я рассматривал различные типы триггеров в интегральном исполнении, не вдаваясь во внутреннее устройство. Хочу напомнить, что же такое триггер.

Триггер – это устройство, которое обладает двумя устойчивыми состояниями и способные под воздействием внешнего управляющего сигнала скачком переходить из одного устойчивого состояния в другое. Триггеры изготовляются в виде интегральных микросхем, но также могут быть выполнены на дискретных (отдельных) элементах. Триггеры на дискретных элементах применяются в нестандартной аппаратуре управления и контроля, и отраслях науки и техники, где используются повышенные уровни напряжения и тока.

Устройство и принцип работы симметричного триггера

Симметричный триггер представляет собой двухкаскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связью, которая осуществляется через RC–цепи с коллектора одного транзистора на базу другого.

Схема симметричного триггера с независимым смещением.

Данная схема триггера имеет название симметричного триггера с независимым смещением. В данной схеме параметры левой и правой части идентичны, то есть Rb1 = Rb2, Rk1 = Rk2, R1 = R2, C1 = C2, транзисторы VT1 и VT2 имеют одинаковые параметры.

Хотя триггер и называется симметричным, в реальных схемах никогда не удаётся допиться идентичности параметров транзистора, поэтому при подключении триггера к источнику питания один из его транзисторов окажется открытым (состояние насыщения), а другой транзистор будет в закрытом состоянии (состояние отсечки). В данном состоянии триггер может находиться сколько угодно долго (пока присутствует напряжение питания).

Допустим, что после подключения триггера к источнику питания транзистор VT1 оказался в открытом состоянии, а транзистор VT2 – в закрытом состоянии. В этом случае коллекторное напряжение транзистора VT1 окажется примерно равным 0, а коллекторное напряжение VT2 – напряжению источника питания + Е. Казалось бы, за счёт резистора R1 транзистор VT2 должен был бы открыться, но так как на базу VT2 поступает дополнительное напряжение смещения Eb, поэтому на базе VT2 поддерживается напряжение меньшее, чем необходимо для открытия данного транзистора. Таким образом за счёт дополнительного источника смещения Eb схема триггера находится в устойчивом состоянии, а на выходах триггера поддерживаются парафазные напряжения.

Для того чтобы на выходах симметричного триггера изменились напряжения необходимо подать на триггер внешний управляющий (запускающий) импульс напряжения или тока. В этом случае триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое, транзисторы в схеме изменяют своё состояние: открытый транзистор – закрывается, а закрытый – открывается. В это же время на выходах триггера формируется перепад напряжения.

Схемы запуска триггера

Как говорилось выше для переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое необходимо подать на его входы управляющий (запускающий) импульс. В зависимости от того как подавать управляющий импульс существует несколько видов

схем запуска триггера:

• 1.В зависимости от способа управления:
  • — раздельный способ;
  • — счётный (общий) способ.
• 2.В зависимости от места поступления импульса запуска:
  • — базовый;
  • — коллекторный.

Для запуска триггеров используют короткие импульсы, которые формируются дифференциальными RC- или RL- цепочками. Так как при прохождении импульса через дифференциальную цепочку формируется два разно полярных импульса, то для предотвращения двойного срабатывания триггера между дифференциальной цепочкой и точкой входа запускающего импульса ставят диод, который отсекает второй импульс. В общем случае схема запуска имеет следующий вид:

Схема запуска триггера.

Рассмотрим схему раздельного запуска триггера с подачей управляющих импульсов в базовые цепи транзисторов.

Симметричный триггер с независимым смещением и раздельным запуском.

В данной схеме импульс, поданный на один из входов триггера, переключает его из одного устойчивого состояния в другое. Если импульс подать на другой вход, то состояние триггера изменится на противоположное. Схема запуска состоит из резисторов Rз1 и Rз2, конденсаторов Сз1 и Сз2, диодов VD1 и VD2. Остальные элементы являются цепями питания и смещения транзисторов VT1 и VT2.

Симметричный триггер с раздельным запуском называется RS-триггером, он имеет два входа и два выхода. Входы, на которые подают управляющие импульсы, называются установочными и обозначают R и S, выходы триггера обозначают Q и –Q.

Рассмотрим схему со счётным (общим) запуском триггера и подачей управляющих импульсов в базовые цепи транзисторов.

Симметричный триггер с независимым смещением и счётным запуском.

В данном случае импульсы подаются на общий вход триггера, и каждый импульс приводит к изменению устойчивого состояния триггера. При рассмотрении работы данного типа триггера может возникнуть ощущение, что произойдёт двойное срабатывание, однако за счёт того что у открытого транзистора потенциал базы выше, чем у открытого, то один из диодов сработает раньше другого, а у открытого транзистора диод будет заперт высоким напряжением базы.

Симметричный триггер с общим запуском называется T-триггером и частота переключения данного типа триггера вдвое меньше, чем частота поступающих импульсов запуска.

На процесс перехода триггера из одного состояния в другое существенное значение оказывает время длительности управляющего импульса, например, если импульс имеет недостаточную длительность, то один из транзисторов триггера может не открыться и триггер не сработает.

Симметричный триггер с автоматическим смещением.

Кроме схем триггеров с внешним смешением существует ряд схем с автоматическим смещением, которое создается за счёт падения напряжения на сопротивлении Re в цепях эмиттеров транзисторов VT1 и VT2.

Симметричный триггер с автоматическим смещением.

Кроме резистора Re в цепи эмиттеров включается конденсатор Се, который выбирается достаточно большой ёмкости, чтобы за время переключения триггера из одного состояния в другое напряжение смещения практически не менялось. За счёт элементов Re и Се отпадает необходимость в отдельном источнике напряжения смещения, но это же приводит к тому что уменьшается уровень напряжения, которое может быть снято с выходов триггера. Кроме того на сопротивлении Re рассеивается достаточно большая мощность. В остальном же параметры схемы практически идентичны и схема с автоматическим смещением так же как схема с внешним смещением может использоваться как с раздельным запуском, так и с общим запуском.

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

1.4.2. Схемы запуска триггеров

Существует два способа запуска триггеров: раздельный и общий.

Раздельный запуск осуществляется подачей импульсов одной полярности поочередно на базы транзисторов (входы триггеров). Импульс, поданный на один из входов, устанавливает триггер в одно из устойчивых состояний. Импульс, подаваемый на другой вход, устанавливает триггер в противоположное устойчивое состояние. Схема триггера с раздельным запуском с подачей запускающих импульсов на базы через диоды показана на рис.1.12.

К элементам цепи запуска относятся диоды Д₁ и Д₂, конденсаторы С_з1 и С_з2, резисторы R_з1 и R_з2. Пусть триггер находится в таком устойчивом состоянии, когда транзистор Т₁ открыт и насыщен, а транзистор Т₂ закрыт. На Вх₁ подается прямоугольный импульс. Он продифференцируется цепочкой R_з1С_з1 и из него сформируются два коротких импульса остроконечной формы противоположной полярности. Поскольку транзистор Т₁ открыт, потенциал его коллектора _к1 низкий (0). Так как потенциал анода диода Д₁ примерно равен потенциалу коллектора (он меньше на небольшое значение падения напряжения на резисторе R_з1), диод Д₁будет находиться в проводящем состоянии и пропустит положительный импульс на базу. С приходом этого импульса в базу транзистор Т₁ начнет выходить из насыщения, а транзистор Т₂ — из области отсечки. Когда оба они окажутся в активном режиме, петля положительной обратной связи замкнется и в схеме начнется лавинообразный процесс, в результате которого транзистор Т₁ закроется, а транзистор Т₂ откроется, (этот процесс переброса триггера был подробно рассмотрен ранее).

Такое состояние триггера будет сохраняться до тех пор, пока не поступит новый запускающий импульс на второй вход (Вх₂). Так как после перехода обоих транзисторов в активный режим процесс развивается за счет внутренних явлений, без участия запускающего импульса, цепь запуска после опрокидывания должна отключить триггер от генератора. Это обеспечивается следующим образом. На коллекторе закрывающегося транзистора Т₁ устанавливается высокий потенциал _к1  (-Е_к), поэтому и на аноде диода Д₁ имеется примерно такой же потенциал. Диод Д₁, находится в непроводящем состоянии и отключает Вх₁ от базы транзистора Т₁ (поэтому диоды Д₁ и Д₂ называют отсекающими). До подачи следующего импульса конденсатор С_з1 разряжается через резистор R_з1.

Триггер с раздельным запуском называют RS-триггером. Он имеет пару входов и пару выходов. Входы, на которые подают запускающие импульсы, называют установочными и обозначают R и S. Буква S означает раздельный вход установки в состояние 1, буква R — раздельный вход установки в состояние 0. Выходы обозначают и .

Счетный запуск. При счетном запуске импульсы одной полярности подаются на общий вход триггера, и каждый из импульсов приводит к опрокидыванию триггера. Возможны два варианта подачи запускающего импульса: на коллекторы (рис.1.13,а) и на базы (рис.1.13,б) транзисторов.

Наиболее широко в режиме общего входа применяют диодные схемы коллекторного запуска триггера. Рассмотрим процессы, происходящие при коллекторном запуске импульсами положительной полярности (рис.1.13,а).

Пусть транзистор Т₁ насыщен, Т₂ заперт, а R_к1 = R_к2. В этом исходном состоянии диоды Д₁ и Д₂ заперты. Диод Д₁ заперт небольшим напряжением, равным напряжению на резисторе К_к2 и находится вблизи границы отпирания, так как напряжение на резисторе R_p практически равно нулю. Диод Д₂ находится в режиме глубокой отсечки. Он заперт напряжением, почти равным Е_к так как его анод, если представить насыщенный транзистор эквипотенциальной точкой, имеет потенциал корпуса.

При подаче на вход положительного импульса с амплитудой, меньшей Е_к и большей, чем напряжение на резисторе R_к2, диод Д₁ откроется и пропустит импульс только на коллектор запертого транзистора Т₂. Оттуда импульс положительной полярности через цепочку связи RC попадет на базу насыщенного транзистора Т₁, запирая его и опрокидывая триггер. Во время опрокидывания отпирается транзистор Т₂ и повышается напряжение на его коллекторе, в результате чего запирается диод Д₁ и отключается генератор запускающих импульсов. После опрокидывания триггера диод Д₂ будет находиться вблизи границы отпирания, а Д1 – в режиме глубокой отсечки. Процессы при поступлении следующего запускающего импульса аналогичны. Диоды Д₁ и Д₂ выполняют роль коммутирующих элементов ключей. При этом исключается одновременное воздействие импульсов на оба транзистора, вызывающее уменьшение быстродействия, а иногда и ненадежный запуск триггера.

Схема запуска триггера отрицательными импульсами отличается лишь полярностью включения диодов Д₁ н Д₂. Процессы в этой схеме протекают несколько иначе.

Пусть Т₁ насыщен, Т₂ заперт, а R_к1 = R_к2. В исходном состоянии диод Д₂ открыт, а Д₁ заперт. Открытое состояние диода Д₂ объясняется тем, что его катод находится под потенциалом корпуса, так как насыщенный транзистор Т₂ можно считать эквипотенциальной точкой. Диод Д₁ закрыт напряжением, близким к Е_к, так как потенциал его анода, если рассматривать открытый диод Д₂ и насыщенный транзистор Т₁ эквипотенциальной точкой равен потенциалу корпуса. Если на вход поступает отрицательный импульс с амплитудой, меньшей Е_к, то диод Д₁ остается закрытым, а открытый диод Д₂ пропускает импульс только на коллектор транзистора Т₁. С коллектора насыщенного транзистора Т₁ отрицательный импульс поступает на базу запертого транзистора Т₂, вызывая опрокидывание триггера.

Кроме описанных выше схем диодного коллекторного запуска, на практике применяется схема базового запуска с общим входом (рис.1.13,б). Здесь R₁ = R₂ = R и С₁ = С₂ = С.

В этой схеме исключается попадание запускающих импульсов в выходные (коллекторные) цепи триггера и затем на вход последующих устройств. Диоды Д₁ и Д₂ служат для отключения триггера от генератора импульсов в момент окончания запускающего импульса, а через диод Д осуществляется быстрый разряд конденсатора С_р после отключения генератора запуска.

Процесс запуска протекает следующим образом. Пусть Т₁ насыщен, а Т₂ заперт. Ускоряющий конденсатор С₁ практически разряжен, так как ток базы запертого транзистора Т₂ и, следовательно, напряжение на резисторе R₁ в исходном состоянии близко к нулю. Ускоряющий конденсатор С₂ заряжен до напряжения U_c2 = Е_кR/(R_к + R), равного напряжению на резисторе R₂. Диоды Д₁ и Д₂ заперты напряжением Е_см. Запускающий импульс положительной полярности открывает диоды Д₁, Д₂ и проходит на базы обоих транзисторов. Под действием этого импульса запертый транзистор Т₂ поддерживается в закрытом состоянии, насыщенный транзистор Т₁ запирается, после чего конденсатор С₁ заряжается на малую величину U_С1 по цепи: U_вх – С_р – Д₂ – С₁ – R_к – (Е_к).

В момент окончания запускающего импульса оба транзистора оказываются запертыми, а затем за счет отрицательных напряжений, подаваемых на базы от источника Е_к, начинают открываться. Так как напряжение U_c2 больше, чем напряжение U_с1, то и базовый ток транзистора Т₂ больше базового тока транзистора Т₁. В результате Т₁ запирается, а Т₂ насыщается, т. е. процесс опрокидывания протекает в том же направлении, что и в момент запуска.

Таким образом, ускоряющие конденсаторы при запуске с общим входом одновременно с форсированием процесса опрокидывания выполняют роль элементов, запоминающих состояние триггера. Поэтому эти конденсаторы в соответствии с их принципиально новым назначением называют иногда запоминающими. Применение таких конденсаторов в триггере с общим входом обязательно.

К недостаткам базового способа запуска следует отнести ухудшение быстродействия триггера, которое в этом случае в 1,5—2 раза меньше, чем в режиме раздельных входов.

На процесс опрокидывания триггера существенно влияет длительность запускающих импульсов. Если импульс, например, очень короткий; то за время его действия транзистор не успевает выйти из насыщения и триггер не опрокинется. Максимальная частота переключения триггера со счетным запуском примерно вдвое меньше, чем при раздельном запуске, поэтому раздельный запуск предпочтительнее. Триггер со счетным запуском называют Т-триггером (буквой Т обозначают счетный вход).

Были рассмотрены триггеры, имеющие один или два входа. Выпускают триггеры, имеющие три входа и более. На рис.1.14 показана одна из возможных схем универсального триггера, который называют JK-триггером. Он имеет пять входов: J, К, R, S и С. JK-триггер может работать как RS-триггер (если на входы подавать поочередно положительные импульсы) и как T-триггер (если вход J подсоединить к коллектору транзистора Т₁, а вход К – к коллектору транзистора Т₂). Таким образом, наличие входов J и К значительно расширяет возможности JK-триггера.

Триггеры могут быть построены на полевых транзисторах. Для этого используются те же основные принципы и схемы ключей, что в триггерах на биполярных транзисторах.

studfiles.net

Rs-триггер на транзисторах

Лабораторная работа.

Тема:.RS — триггер.

Цель: исследование работы RS — триггера.

Приборы: 2 панели “Полупроводники и микросхемы”, блок питания на

5В БП-5, соединительные провода, 2 транзистора структуры

n-p-n КТ315.

Подготовка к работе:

1. Повторить ТБ.

2. Собрать схему RS — триггера.

3. Подсоединить провода питания 5В к выходу БП-5 и к входу панели

(“+” от БП-5 к “+” панели, “-” от БП-5 к ““ панели).

4. Показать схему преподавателю или лаборанту.

5. Подключить шнур питания БП-5 к сети.

6. Включить тумблер “Сеть” на БП-5.

Схема RS — триггера.

Номиналы элементов:

R1, R2  330 Ом; R3, R4  680 Ом; R5, R6  16 Ком; R7, R8  12 Ком; VT1, VT2  КТ315; HL1, HL2  АЛ307Б.

Ход работы:

1. Попеременно подавая на входы “S” и “R” сигналы “1” или “0”

зафиксировать сигналы на выходах “Q” и “”.

2. Составить таблицу истинности для данного RS – триггера (см. табл.1).

Таблица1.

Входы		Выходы
Вх. «S»	Вх. «R»	Вых. «Q»	Вых. »»
1	0
0	0
0	1
1	1

Примечание:

Сигналу “1” на входах “S” и “R” соответствует напряжение +5В.

Сигналу “0” на входах “S” и “R” соответствует напряжение на общем

проводе ().

Горящий светодиод на выходе “Q” или “” указывает на сигнал “1” ,

погасший  на сигнал “0”.

studfiles.net

Триггер Шмитта на транзисторах | joyta.ru

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на  ОУ,  является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n   приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление,  потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а  транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4  начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта  находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Источник: «200 избранных схем электроники»,  Мэндел М.

www.joyta.ru

Устройство и принцип работы триггеров

Транзисторные триггеры имеют большое разнообразие схемного исполнения. Рассмотрим два самых распространенных схемных решений триггеров: триггер Шмидта и симметричный триггер.

Симметричный (RS-)триггер

Симметричным триггером называется триггер (R-S-триггер), имеющий два устойчивых состояния (рис.6). В силу действия все тех же причин, что и мультивибраторов, случайные факторы невозможно предугадать, в какое из двух состояний установится триггер при подключении его к источнику питания. Поэтому обычно предусматриваются меры для начальной установки триггера в требуемое состояние. Как правило, это осуществляется подачей управляющего сигнала наR-вход, всегда устанавливающего триггер в нулевое состояние.

Состав и назначение элементов схемы

VT₁,VT₂– транзисторы, ключевые усилительные элементы;

С₁, С₂– форсирующие емкости;

R₁,R₂– сопротивления нагрузки транзисторов;

R₅,R₆– гасящие сопротивления, определяющие режим работы транзисторов;

R₃, и R₄– сопротивления коллекторно-базовой положительной обратной связи;

VD₁, VD₂– диоды для отсечки отрицательных входных импульсов.

Рис.6. Принципиальная схема симметричного триггера

Состояние логического нуля характеризуется следующими показателями. Транзистор VT₁закрыт (первоначально входным сигналомu_вх0<0) и напряжение на его коллекторе (инверсный выход) равно напряжению источника питания Е_к(логическая единица). Транзистор VT₂открыт и напряжение на его коллекторе (основной выход) близко к нулю (логический ноль), а коллекторный ток максимален. Протекает постоянный ток резисторного делителя напряжения, образованного сопротивлениямиR₄иR₅(обычноR₃=R₄=R₅=R₆) с источником питания. В результате совместного действия напряжения смещения и падения напряжения на резисторе R₅, создается разность потенциалов, удерживающая транзистор VT₁в запертом состоянии. Протекает постоянный ток резисторного делителя напряжения, образованного последовательным соединением резисторовR₁,R₃иR₆(обычноR₁=R₂<R₃)cисточником питания. В результате совместного действия напряжения смещения и падения напряжения на резисторе R₆, создается разность потенциалов, удерживающая транзистор VT₂в отпертом состоянии.

Анализ величин токов и напряжений, характеризующих нулевое состояние триггера, показывает, что не существует каких-либо причин нарушения этого состояния. Поэтому оно является устойчивым и может сохраняться неограниченно долго.

Состояние логической единицы триггер примет, если на его S-вход подать управляющий сигнал, вызывающий запирание транзистора VT₂. При этом напряжение на коллекторе становится равным напряжению источника питания. Оно через делитель напряжения R₂, R₄и R₅скомпенсирует запирающее действие напряжение базового смещения на транзисторVT₁и отопрет его. Коллекторное напряжение транзистораVT₁становится равным нулю и уже не может противодействовать базовому смещению, запирающему транзистор VT₂. Поэтому схема снова принимает статическое состояние, которое можно изменить только подачей управляющего сигнала наR-вход триггера.

Рис.7. Временные диаграммы работы симметричного триггера

Обычно в схемах триггеров напряжение смещения создается цепью автоматического смещения, состоящей из сопротивления R_эи емкости С_э. Она образует смещение на общей эмиттерной нагрузкеR_эза счет тока открытого в данный момент транзистора. Надежность запирания одного из транзисторов при отпертом состоянии другого обеспечивается выборомR_э= (0,1…0,2)R₁.

Кроме этого, для ускорения процесса опрокидывания триггера параллельно резисторам коллекторно-базовых связей могут быть включены форсирующие конденсаторы небольшой емкости.

Триггер Шмидта

Триггер Шмидта –это транзисторный несимметричный статический триггер с эмиттерно-базовой связью (рис.8). Его несимметричность является следствием выбора R₃= (2…3)R₅и применением отдельного делителя напряжения R₁, R₂, обеспечивающего поддержание отпертым транзистораVT₁после поступления на вход схемы импульсов отрицательной полярности.

Состав и назначение элементов схемы

VT₁,VT₂– транзисторы, ключевые усилительные элементы;

С₁– ускоряющая емкость;

R₁, R₂– делитель напряжения транзистораVT₁;

R₃,R₅– нагрузки транзисторовVT₁,VT₂;

R₄– общая эмиттерная нагрузка для обратной связи по току;

R₆, R₇– делитель напряжения транзистораVT₂.

В триггере Шмидта обычно используется для подключения нагрузки только один выход – коллекторный выход транзистора VT₂. Управление состояниями триггера Шмидта может осуществляться либо с помощью импульсов чередующейся полярности, либо напряжениями, непрерывно изменяющимися по величине и полярности. В последнем случае делительR₁,R₂можно не применять.

Управляющий сигнал подается на базу транзистора VT₁. При этом напряжение положительной полярности вызывает запирание транзистораVT₁, что, в свою очередь, обусловливает отпирание транзистораVT₂, то есть переход триггера в нулевое состояние (рис.7). Напряжение отрицательной полярности отпирает транзистор VT₁, что приводит к запиранию транзистора VT₂и установке триггера в единичное состояние.

Причиной сохранения триггером Шмидта того или иного состояния является несимметричность его схемы и действие обратных связей по току через резистор эмиттерной нагрузки R₄.

При подаче на вход триггера Шмидта гармонического колебания он работает следующим образом. В моменты запирания t₁,t₂и отпиранияt₃транзистораVT₁, а значит, и опрокидывания триггера обусловлены действием входного напряжения, превышающего в это время пороговые уровни отпирания и запирания.

Несимметричный триггер Шмидта применяется в качестве преобразователя медленно меняющегося напряжения произвольной формы (чаще всего гармонического) в напряжение прямоугольной формы.

Рис.8. Принципиальная схема триггера Шмидта

Рис.7. Временные диаграммы работы триггера Шмидта

studfiles.net

Триггерные схемы

Триггерные схемы.

Триггер — логическое устройство, способное хранить 1 бит данных. К триггерным принято относить все устройства, имеющие два устойчивых состояния. В основе любого триггера находится кольцо из двух инверторов. Общепринято это кольцо изображать в виде так называемой защелки. Принципиальная схема простейшего триггера-защелки, выполненного на двух инверторах резисторно-транзисторной логики, дана на рисунке . Цепи входного управления у этой защелки нет.

После подачи на триггер напряжения питания состояния его транзисторов могут быть равновероятны: либо насыщен транзистор VT1, а VТ2 находится в состоянии отсечки, либо наоборот. Эти состояния устойчивы. Защелка не может работать как мультивибратор. Пусть по каким-то причинам при включении питания на коллекторе одного из транзисторов, например VTI, коллекторное напряжение снижается, тем самым уменьшается базовый ток I_Б2 транзистора VТ2, следовательно, падает и сила его коллекторного тока I_К2. Из-за этого на коллекторе VT2 напряжение U_и.п — I_K2R_K2 должно повыситься. Если это так, то должен еще быстрее возрастать базовый ток 1 транзистора VTI, ускоряя его переход к состоянию насыщения. Этот процесс идет быстро, лавинообразно. Он называется регенеративным. Процесс окончится, когда перестанет изменяться коллекторный ток транзистора VTI и он перейдет в состояние насыщения. Транзистор VT2 окажется в состоянии отсечки.

Дальнейшее изменение токов I_K1 и I_K2 станет невозможным. Поскольку защелка симметрична, выключая и включая питание U_и.п можно получить один из двух вариантов устойчивого состояния транзисторов в защелке. Если считать что напряжение низкого уровня соотвегсТвует логическому О, обнаруживаем, что запись данных в защелку способом включения и выключения питания даст равновероятный, а поэтому неопределенный результат: 1,0 или 0,1. Однозначную запись 1 бита информации в защелку можно осуществить, если снабдить ее цепями управления и запуска.

В настоящее время существует много разновидностей триггерных схем. Все они появились как результат разработки новых цепей запуска. Для записи данных, т.е. переключения состояния триггера, могут использоваться: статический запуск уровнями напряжения, запуск только одним, положительным или отрицательным перепадом импульса, а также запуск полным тактовым импульсом, когда используются его фронт и срез. Известны триггеры с подачей запускающего перепада через конденсатор, т.е. импульсный запуск только по переменной составляющей тактовой последовательности. На рисунках покказаны схемы взаимного преобразования триггеров.

Среди микросхем КМОП присутствуют все типы триггеров: RS, D и JK . Наиболее популярны D-триггеры, причем в микросхемах ТМ1 и ТМ2 их содержится по два, а в ТМЗ — четыре. Микросхема ТВ1 содержит два наиболее универсальных JK-триггера.

www.microshemca.ru