Відомості про тригери. Контрольні питання та задачі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Відомості про тригери. Контрольні питання та задачі

Зміст

Вступ

1. Режим тригера

2. Запуск тригера

3. Тригер Шмідта

4. Контрольні питання до розділу

5. Задачі до розділу "Тригер"

Вступ

Тригер Тригер (trigger) у перекладі з англійської мови означає «клямка, заскочка». являє собою двокаскадний підсилювач постійної напруги (ППН), у якого вихід приєднаний безпосередньо до входу (рис.6.1а). Звичайно каскади ППН, що утворюють тригер, ідентичні, і для того, щоб підкреслити симетрію схеми, її малюють у характерному симетричному вигляді (рис.6.1б).

Однак навіть при ідеально симетричній побудові така схема не може знаходитись у симетричному режимі. Вона є нестійкою і щонайменша флюктуація виводить її з симетричного стану. Нехай, наприклад, струм першого транзистора дещо збільшився. Це призведе до зниження напруги , котре через дільник передається на базу другого транзистора. В результаті колекторний струм зменшиться, а напруги і збільшаться, що призведе до подальшого збільшення струму .

Отже, якщо кожний з каскадів забезпечуватиме підсилення по напрузі , то випадково виникла флюктуація буде лавиноподібно зростати. Це зростання триватиме доти, доки хоча б один з транзисторів не втратить керуючої здатності чи то через його запирання, чи то через вихід у режим насичення. На цьому перехідний процес скінчиться і тригер встановиться у стійкий стан, коли один з транзисторів повністю закритий, а другий відкритий до насичення. В такому режимі відкритий транзистор своїм низьким потенціалом на колекторі утримуватиме другий транзистор у закритому стані, а той, в свою чергу, своїм високим колекторним потенціалом буде утримувати перший транзистор постійно відкритим.

1. Режим тригера

Транзистор підтримується у закритому стані якщо Точніше, якщо , де- потенціал відкривання транзистора.; це має місце при виконанні умови

або (6.1)

де - напруга насичення на колекторі (вона дорівнює звичайно кільком десятих вольта), а - напруга зміщення на базі. Вона подається від окремого джерела живлення. У формулах (6.1) вважалось, що струм дільника значно більший від струму що відгалужується на базу закритого транзистора наступного каскаду .

Насичення має місце при ; цій умові відповідає нерівність Тут і далі замінена близьким до неї значенням , а відкритого транзистора настільки мале, що ним можна нехтувати порівняно з і .

(6.2)

При розрахунку тригера до нерівностей (6.1) і (6.2) мають бути додані ще нерівності, які забезпечують виконання таких умов:

колекторний струм відкритого транзистора повинен не перевищувати максимально допустиме значення, тобто

(6.3)

напруга живлення не повинна перевищувати максимально допустиму колекторну напругу для даного типу транзистора

(6.4)

коефіцієнт підсилення каскаду ППН повинен бути більшим за одиницю

(6.5)

Де

. Лише при виконанні останньої умови забезпечується розвиток лавиноподібного процесу.

В деяких випадках, коли напруга буває менша за напругу , яка відповідає відкриванню транзистора, схему тригера можна істотно спростити, поєднавши безпосередньо колектор одного транзистора з базою другого (рис.6.2а). Особливо зручно так робити при використанні МОН - транзисторів з індукованим каналом, для відкривання яких потрібна досить висока напруга на затворі (рис.6.2б). Тут транзистори та використовуються як навантажувальні резистори, величина опору яких визначається напругою на затворі. Схеми, зображені на рис.6.2 звичайно і використовуються у інтегральних мікросхемах.

2. Запуск тригера

Тригер, що перебуває в усталеному режимі, можна "перекинути" в протилежний стан, подавши короткочасний відкриваючий імпульс на базу закритого транзистора, або ж запираючий імпульс на базу відкритого Звичайно використовують перший спосіб, бо подаючи відпираючий імпульс на вхід закритого транзистора, ми будемо витрачати меншу потужність, аніж в протилежному випадку.. Для цього в схемі тригера передбачаються входи і (рис.6.3). Переводячи схему на деякий час в активний стан, пусковий імпульс провокує розвиток лавиноподібного процесу, коли транзистор, що був закритим - відкривається, а той, що був відкритим - закривається. Режим схеми змінюється на протилежний (тригер, як то кажуть "перекидається") і в такому стані тригер залишається і після закінчення пускового імпульсу.

Такий тригер має назву -тригера. Позначення його пускових входів походить від англійських слів Set - встановлювати та Reset - перевстановлювати. Можливі ситуації подані в табл.6.1. При комбінаціях В/Н або H/B (В - високий рівень напруги, а Н - низький) тригер однозначно встановлюється у стан коли на Q - виході рівень напруги високий або низький. При комбінації H/H тригер зберігає стан, у який він був попередньо встановлений та - сигналами. Комбінація B/B заборонена, бо при подальшому одночасному переході та входів до низького рівня не можна передбачити, в якому стані опиниться тригер.

Табл.6.1.

На рис 6.4 зображені епюри напруг на Q - виході та на S і R входах, які ілюструють матеріал, поданий у таблиці 6.1.

Швидкість перекидання тригера визначається як схемотехнічними чинниками, так і інерційністю транзисторів. При цьому слід мати на увазі, що транзистор, який знаходиться у стані насичення, потребує для виходу з цього стану певний час. Тому нерівність (6.2), яка визначає глибину насичення, повинна бути не дуже сильною. Для прискорення процесу перекидання рекомендується шунтувати резистори "прискорюючими" ємностями (рис.6.3). При цьому на час перехідного процесу можна вважати опір начебто закороченим, а взятий в квадратні дужки множник у виразі (6.5) рівним одиниці.

В інтегральних мікросхемах для запускання тригерів звичайно використовують паралельне підключення до транзисторів і допоміжних "запускаючих" транзисторів та (рис.6.5). Якщо, наприклад, закритий, то подаючи на базу (S - вхід) позитивний пусковий імпульс, транзистор відкривається. Напруга на його колекторі знижується, що призводить до закривання і перекидання тригера. Порівняно зі схемою, зображеною на рис. 6.3, схема з запускаючими транзисторами має ту перевагу, що її S і R - входи розв'язані відносно схеми тригера: зміна його режиму аж ніяк не відбивається на цих входах, чого не можна сказати про схему зображену на рис.6.3.

Таким чином, тригер має здатність фіксувати та "запам'ятовувати" факт надходження на один з його входів (наприклад, на S - вхід) запускаючого імпульсу. Короткочасний, тривалістю лише у частки мікросекунди, пусковий імпульс здатний призвести до того, що режим тригера зміниться і в такому "перекинутому" режимі тригер буде перебувати як завгодно довгий час, аж поки новий пусковий імпульс, поданий на протилежний вхід не поверне тригер до його попереднього стану.

Ця властивість тригера, що має назву "електронної пам'яті", широко використовується в радіоелектроніці для фіксування та зберігання цифрової інформації, котра, як відомо, передається у вигляді коротких прямокутних імпульсів. Тригер, що є елементарною коміркою в складних системах електронної пам'яті мікропроцесорів та ЕОМ, фіксує факт надходження такого окремого імпульсу, зберігає інформацію про це та може видавати її при відповідному запиті.

3. Тригер Шмідта

Особливим різновидом тригерів є так званий тригер Шмідта (рис.6.6). В такому тригер керуючий сигнал подається на базу одного з транзисторів через опір дільника R2.

При високму позитивному рівні транзистор однозначно знаходиться у відкритому стані, а - у закритому. На виході схеми буде напруга високого рівня (рис.6.7). При достатньо великій негативній напрузі на вході транзистор буде закритий, а - відкритий, і на виході буде напруга низького рівня близька до напруги насичення .

Але при близькій до нуля ця вхідна напруга мало впливатиме на режим схеми і тригер може знаходитись як у стані, коли відкритий (а закритий), так і в протилежному стані (коли закритий, а відкритий) . При зміні вхідної напруги від великого позитивного рівня до негативного при переході через тригер буде зберігати стан, у якому він був, тобто .

Вихідна напруга перейде у стан лише тоді, коли перейде через порогове значення .

При зворотній зміні і проходженні нею через нуль на виході буде зберігатися напруга . Перехід до відбудеться лише тоді, коли перейде через поріг .

Таким чином в межах тригер Шмідта може знаходитися у бістабільному стані ( тобто перебувати в одному з двох стійких станів). однополярний позитивний транзистор тригер

Його амплітудна характеристика утворює гістерезисну петлю, в межах якої режим тригера залежить від "попередньої історії", тобто від того, звідки ми в цей режим прийшли - чи то від високих, чи то від низьких значень .

Тригер Шмідта можна використовувати для перетворення імпульсів з некрутими, довгими фронтами у імпульси з різкими фронтами. Так, наприклад, на рис.6.8 зображено, як можна перетворити синусоїду на прямокутні імпульси.

На практиці часто використовують тригер Шмідта з емітерним зв'язком (рис.6.9). В цьому тригері зв'язок між транзисторами здійснюється через спільний емітерний опір . У цієї схеми на амплітудній характеристиці також існує гістерезисна петля, яка, однак, цілком лежить у межах позитивних значень . (рис.6.10). Тригер Шмідта з емітерним зв'язком може бути використаний, наприклад, для амплітудної дискримінації вхідних імпульсів: він буде видавати на виході відповідь лише на імпульси більші від і зовсім не буде реагувати на імпульси менші за цю величину.

4. Контрольні питання до розділу

"Тригер".

Чому схема симетричного тригера, зображена на рис.6.1б, не може перебувати у симетричному режимі?

Запропонуйте, як вдосконалити схему, зображену на рис.6.1б, щоб для живлення тригера можна було б обійтися однополярним (позитивним) джерелом.

Чому при виконанні нерівностей (6.1) та (6.2) не слід брати надто великі запаси?

Чи може функціонувати тригер, якщо його відкритий транзистор не перебуватиме в режимі насичення?

Чому для побудови схеми тригера, зображеної на рис.6.2а, бажано застосувати кремнієві, а не германієві транзистори?

Чому в схемі, зображеній на рис.6.2б, бажано застосувати МДН-транзистори з індукованим, а не вбудованим каналом?

Для чого у тригері рекомендується шунтувати опір зв'язку R1 невеликою ємністю (рис. 6.3)?

Чому для керування тригером краще подавати позитивний імпульс на базу закритого транзистора, а не негативний - на базу відкритого?

Які переваги має схема, зображена на рис.6.5, порівняно з запуском прямим поданням пускових імпульсів на бази транзисторів (рис.6.3)?

Запропонуйте спосіб, яким можна було б забезпечити, щоб при увімкненні живлення тригера, відкритим був би завжди певний транзистор.

Поясніть, чому тригер називають елементом електронної пам'яті.

Чому тригер Шмідта називають бістабільним?

Для якої мети застосовують тригери Шмідта?

5. Задачі до розділу "Тригер"

1. У тригері, зображеному на рис.6.1,

. Перевірте виконання умов (6.1) та (6.2).

До даних, наведених в попередній задачі, додано . Перевірте виконання умови (6.5).

Використовуючи характеристики транзистора типу КТ201В, визначте, при якому умова (яка потрібна для успішної роботи схеми, зображеної на рис. 6.2а) буде виконана? Напруга живлення .

Размещено на Allbest.ru