Симметричный триггер

Триггером называется устройство, которое обладает релейной характеристикой управления, имеет два устойчивых состояния и под воздействием входного сигнала скачком переходит из одного состояния в другое.

Рис. 70. Пусковая характеристика триггера.

Симметричный триггер состоит из двух активных элементов – транзисторов, работающих в схеме с положительной обратной связью. На Рис.70 приведена схема статического симметричного триггера на транзисторах с реостатно-емкостной связью. Резисторы R_к служат для ограничения тока коллекторов. Резисторы R определяют базовые токи и обеспечивают обратную связь. Конденсаторы С являются ускоряющими: в момент переключения они обеспечивают большие базовые токи. Источник Е_б2создает запирающее напряжение смещения на базах транзисторов. Сопротивления R_б ограничивают величину запирающего тока базы.

Управление осуществляется по цепям базы, на которые подаются импульсные или потенциальные сигналы соответствующей полярности. Триггер выполнен симметричным, т.е. составлен из одинаковых транзисторов с одинаковыми параметрами элементов схемы. Рассмотрим работу схемы. После включения питания триггер установится в одно из устойчивых состояний. Пусть в исходном состоянии Т2 заперт, а Т1 открыт и насыщен. Потенциал коллектора Т2 близок к E_к, поэтому через сопротивление R в базу Т1 потечет большой ток, обеспечивающий режим насыщения. Выходное напряжение на коллекторе Т2 будет равно:

(8.11)

где I_ко - коллекторный ток запертого транзистора; I_{к нас} - коллекторный ток насыщенного транзистора. На коллекторе транзистора Т1 напряжение близко к нулю (0,5 – 1,0) В.

Рис. 71. Принципиальна (а) и эквивалентная (б) схемы симметричного триггера.

После прихода на базу Т1 запускающего импульса положительной полярности триггер переходит в другое устойчивое состояние. Сначала под действием положительного напряжения U_вхпроисходит рассасывание избыточных носителей в базе Т1. После выхода Т1 из насыщения, I_к1снижается , отчего растет отрицательное напряжение на коллекторе Т1. Оно через RC -цепочку передается на базу транзистора Т2. Когда это напряжение компенсирует положительное смещение, начинается открытие Т2. Далее наступает этап регенерации. I_к1 уменьшается, U_к1 растет. Т2 форсированно открывается. ТокI_к2 растет, напряжение U_к2 падает. Этап регенерации заканчивается полным запиранием Т1 и далее идет насыщение Т2.

Для возвращения триггера в исходное состояние надо подать положительный импульс на базу Т2.Возможно управление схемой как положительными, так и отрицательными импульсами. Можно подавать на один вход чередующиеся импульсы разной полярности.

Симметричный статический триггер может использоваться в качестве бесконтактного электронного реле, элемента пересчетной схемы, элемента памяти, делителя частоты, формирователя прямоугольных импульсов. При управлении цифровыми полупроводниковыми устройствами триггер может использоваться для исключения влияния дребезга контактных задающих устройств.

Параметры схемы рассчитываются исходя из требований режима. Условие запирания:

R _б< E_б / I_ко ; Е_б = (1 – 2) В. (8.12)

Условие насыщения транзистора:

R < { b R_к / [ 1 + (b E_б R_к/ R_б E_к)]} – R_к (8.13)

Несимметричный триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта)

Триггер Шмитта образован двумя транзисторами с общим эмиттерным резистором. Имеется только одна базовая связь через резистор R . Резистор R_э обеспечивает положительную обратную связь транзистора Т2со входом Т1 и одновременно отрицательную связь по току каскада на Т1.

напряжения. При открывании Т1

входным сигналом напряжение на его коллекторе падает. Снижается ток базы Т2 , проходящий через R , и Т2 переходит в закрытое состояние. Этому способствует падение напряжения на R_э от тока Т1. На выходе формируется высокий уровень напряжения.

При запирании транзистора Т1 обратным напряжением, отпирается и насыщается транзистор Т2 . За счет этого на выходе формируется задний фронт выходного импульса. Как и в схеме симметричного триггера, конденсатор Сслужит для ускорения переходного процесса.

Условие насыщения Т1:

R_д1 < b R_д2 R_к1 / (bR_э + R_д2 ) (8.14)

Условие запирания Т2:

R_б < E_к R_э / [I_ко ( R_к1 + R_э )] (8.15)

Условие запирания Т1:

R_д2 <b R_э R_к1 E_к / [E_к R_к2 + b R_к1 I_ко ( R_к2 + R_э )] (8.16)

Условие насыщения Т2:

R < bR_б [E_к R_к2 – R_к1 I_ко (R_э + R_к2)] / [E_к (R_б + b R_э)] (8.17)

Необходимо, чтобы R_к1 > R_к2 . Обычно R_к1 = (2 – 3) R_к2

Амплитуда выходного импульса U_макс » E_к R_к2/(R_к2 + R_э)

Триггер Шмитта применяется для преобразования синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, для сравнения амплитуд входных сигналов, а также в качестве порогового элемента.