Триггеры на биполярных транзисторах.

Триггеры.

Триггером называют устройство, на двух выходах которого в результате воздействия управляющих сигналов U_у возникают скачки напряжения U_вых1 и U_вых2от одного стационарного уровня до другого. Наличию двух стационарных уровней выходного напряжения, значения которых обычно равны 0 и 1, соответствуют два состояния устойчивого равновесия триггера.

В таком состоянии триггер может находиться долго до поступления управляющего импульса. При воздействии на вход триггера управляющего импульса уровни напряжения на обоих выходах триггера изменяются на противоположные (второе состояние устойчивого равновесия . Следовательно, сигналы на двух выходах триггера, один из которых называют прямым, а другой — инверсным, изменяются в противофазе.

Триггеры на биполярных транзисторах.

Принципиальная схема симметричного триггера со счетным входом и внешним смещением изображена на рис. 6.16, а. В схеме со счетным входом управляющие импульсы подаются одновременно на базы обоих транзисторов.

Рис. 6.16

Для подачи напряжения смещения используется дополнительный источник E_б. Триггер представляет собой двухкаскадный усилитель, выход которого замкнут на вход (перекрестная положительная обратная связь). Транзисторы в схеме триггера работают в ключевом режиме. Временные диаграммы, поясняющие работу триггера, изображены на рис. 6.16, б.

Триггер имеет два состояния устойчивого равновесия: транзистор Т₁ заперт, а транзистор Т₂ — насыщен или транзистор T₁ насыщен, а транзистор Т₂—заперт. Одно из таких состояний (причем заранее неизвестно, какое из них) устанавливается самопроизвольно после соединения схемы с источником питания Е_к. Предположим, что в исходном состоянии транзистор Т₂ заперт. Тогда на его коллекторе будет положительный потенциал, близкий по значению к Е_к. Этот потенциал через сопротивление обратной связи R прикладывается к базе транзистора Т₁, обеспечивая его насыщение. Поскольку потенциал коллектора насыщенного транзистора U_{кэ нас} близок к нулю, то на базу транзистора T₂ от источника смещения Е_б через делитель RR_б подается отрицательное напряжение, надежно удерживающее транзистор T₂ в закрытом состоянии. Такое состояние триггера является устойчивым.

При поступлении на общий вход схемы в момент времени t₁ импульса отрицательной полярности малой длительности состояние запертого транзистора Т₂ не изменится, однако транзистор T₁ выйдет из состояния насыщения и восстановятся его усилительные свойства. При этом коллекторный ток I_к1 уменьшается, а напряжение на коллекторе повышается. Положительное приращение коллекторного напряжения через резистор R передается на базу транзистора T₂. Когда это приращение напряжения компенсирует напряжение смещения на базе транзистора T₂, последний выходит из запертого состоя­ния и его усилительные свойства восстанавливаются. С этого момента, когда выполняются условия самовозбуждения, начинается процесс опрокидывания триггера.

При этом дальнейшееуменьшение тока I_к1 приводит к увеличению приращения положительного напряжения на коллекторе Т₁, которое передается на базу транзистора T₂, вызывая его форсированное отпирание. Ток I_к2 увеличивается, а напряжение на коллекторе транзистора Т₂ снижается. Это приращение отрицательного потенциала передается на базу транзистора Т₁, запирая его в еще большей степени. Происходит дальнейшее уменьшение коллекторного тока I_к1 и т. д. Заканчивается процесс опрокидывания запиранием транзистора Т₁ (U_к = U_вых ≈ Е_к), отпиранием транзистора Т₂ (U_к = U_вых2= U_{кэ нас}) и прекращением действия положительной обратной связи. Триггер переходит во второе состояние устойчивого равновесия.

При подаче на вход триггера следующего запускающего импульса (момент времени t₂ на рис. 6.16, б) триггер перебрасывается в первоначальное состояние (первое состояние устойчивого равновесия). При этом в нем протекает регенеративный процесс, аналогичный описанному.

Таким образом, процесс опрокидывания схемы происходит в моменты поступления на вход запускающих импульсов. В остальное время схема находится в состоянии устойчивого равновесия. Как видно из временных диаграмм, после подачи на вход триггера четырех импульсов на коллекторе любого транзистора получаются два импульса. Следовательно, триггер, формируя выходные импульсы прямоугольной формы, делит количество импульсов на два, поэтому его применяют в качестве делителя частоты.