Типы триггеров
Триггеры как устройства, обладающие двумя устойчивыми состояниями, каждому из которых на выходе соответствует высокий или низкий потенциал. Их внутренняя структура и элементы, принцип работы, классификация, сравнение симметричных и несимметричных схем.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.09.2017 |
| Размер файла | 235,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция
Типы триггеров
Общие сведения о триггерах
Триггер - устройство, обладающее двумя устойчивыми состояниями, каждому из которых на выходе соответствует высокий или низкий потенциал.
Переход из одного состояния в другое происходит лавинообразно и только под воздействием запускающего сигнала. Поэтому триггеры иногда ещё называют спусковыми схемами.
Назначение триггеров.
Триггеры предназначены для
формирования импульсов;
деления частоты на два;
коммутации сигналов;
для запоминания состояния.
Классификация триггеров.
Триггеры классифицируются по. следующим основным признакам
По конструкции:
на дискретных элементах (на активных элементах типа: биполярные транзисторы, полевые транзисторы);
на интегральных микросхемах (на логических элементах).
По виду обратной связи:
триггеры с коллекторно-базовой обратной связью;
триггеры с эмиттерной обратной связью;
По параметрам элементов и импульсов:
симметричные триггеры (параметры элементов (импульсов) одного плеча соответствуют параметрам элементов (импульсов) другого плеча);
несимметричные триггеры (триггеры Шмитта) (параметры элементов (импульсов) одного плеча не соответствуют параметрам элементов (импульсов) другого плеча).
По способу запуска:
триггеры с раздельным запуском (запускающие импульсы подаются поочерёдно на два запускающих входа);
триггеры со счётным запуском (запускающие импульсы подаются последовательно на один запускающий вход).
Устройство триггеров.
В основе схемы триггера лежит двухкаскадный усилитель постоянного тока (т.е. усилитель без разделительных конденсаторов), охваченный положительной обратной связью. Для предотвращения самовозбуждения (как в схемах автоколебательного мультивибратора) предусмотрено автоматическое запирание одного из активных элементов (когда другой открыт).
Принцип действия триггеров.
При подаче запускающего импульса триггер опрокидывается переходя во второе устойчивое состояние (т.е. первый элемент открыт, второй - заперт). Лавинообразный процесс опрокидывания схемы аналогичен процессу, протекающему в мультивибраторе.
2. Симметричный триггер
Основной (базовой) схемой триггеров является симметричный триггер с коллекторно-базовыми связями.
Симметричный триггер - это триггер, в котором элементы в плечах схемы попарно одинаковы.
Триггер содержит два транзисторных ключа - инвертора, с резистивно-емкостной связью между каскадами. Другими словами, триггер - это двухкаскадный импульсный усилитель с резистивно-емкостной положительной обратной связью между каскадами.
Назначение элементов схемы
Конденсаторы С1, С2 являются ускоряющими конденсаторами.
Резисторы R1, R2 - резисторы, ограничивающие ток базы каждого из транзисторов.
Резисторы Rб1, Rб2 - резисторы, обеспечивающие запирание транзисторов и подачу смещения на базы транзисторов.
Источник смещения имеет величину Есм=(0,1…0,2) Е.
Как видно из схемы триггера имеет два выхода. Один выход схемы называется основным и обозначается Q, другой - инверсным - . Если на основном выходе высокий потенциал Q=1, то на инверсном - =0.
Вход, приводящий триггер в Q=1 называется установочным и обозначается S (от английского set). Другой - называется установочным в ноль и обозначается R (от английского reset). Поэтому такие триггеры называются RS - триггерами.
Работа симметричного триггера с коллекторно-базовыми связями.
Работу триггера удобно рассмотреть исходя из анализа его состояний. Их выделяется два.
1. Исходное состояние.
Пусть один транзистор заперт, другой - открыт.
Предположим, что заперт второй транзистор VT2 под действием Есм. Тогда, напряжение на выходе второго транзистора Uк2 определяется напряжением питания схемы, т.е. Uк2=-Е.
Делитель напряжения R1Rб1 подобран таким образом, что напряжение на базе меньше нуля, т.е. Uб<0. Поэтому первый транзистор VT1 является открытым. Напряжение на его выходе равно напряжению насыщения биполярного транзистора, т.е. Uк10 (=0).
2. Перезапуск
Запуск триггера чаще осуществляется путём запирания насыщенного транзистора (так же можно отпирать запертый транзистор).
Таким образом, для переключения на открытый первый транзистор VT1 необходимо подать короткий запирающий импульс положительной полярности Uзап1. Транзистор выходит из насыщения. Отрицательное напряжение на его коллекторе увеличивается. Скачёк напряжения через делитель R2, Rб2 подаётся на базу второго транзистора. Отрицательное напряжение на базе транзистора увеличивается, а напряжение на коллекторе уменьшается. Через делитель напряжения R1, Rб1 скачёк подаётся на базу первого транзистора которая становится ещё более положительной. Напряжение на коллекторе первого транзистора ещё больше увеличивается. В результате лавинообразного процесса первый транзистор VT1 запирается, а второй транзистор VT2 переходит в режим насыщения.
Конденсаторы С1 и С2 являются ускоряющими конденсаторами. Они обладают малым сопротивлением. За время лавинообразного процесса конденсаторы не успевают зарядиться. Поэтому передают перепад напряжения с коллектора одного транзистора на базу другого (т.е. присутствует емкостная связь между каскадами двух транзисторных ключей).
Для очередного опрокидывания триггера необходимо положительный запирающий (запускающий) импульс подать на базу второго транзистора VT2. В этом случае все процессы повторяются.
Временные диаграммы описанных процессов представлены на следующей временной диаграмме.
Источник Есм можно заменить резистором автосмещения Rэ. Для исключения отрицательной обратной связи Rэ шунтируют конденсатором Сэ.
Работа схемы.
Ток коллектора открытого транзистора VT1 Iк протекает через резистор Rэ, создаёт запирающее напряжение. Напряжение минусом приложено к эмиттеру первого и второго транзисторов, а плюсом к базе второго транзистора, чем и удерживает его в закрытом состоянии. В остальном работа схемы аналогична.
3. Несимметричный триггер (триггер Шмитта)
триггер симметричный схема
Рассмотрим другой тип триггеров - несимметричные триггеры с эмиттерной связью. Одним из представителей данного класса схем является триггер Шмитта.
Схема триггер Шмитта
Назначение элементов
Сопротивления R, Rб обеспечивают связь базы второго транзистора VT2 с коллектором первого транзистора VT1, обеспечивая тем самым положительную обратную связь. Указанная ПОС служит для обеспечения быстрого переключения триггера Шмитта из одного устойчивого состояния в другое.
Резистор Rэ обеспечивает отрицательную обратную связь (ООС) второго транзистора VT2 с первым транзистором VT1. При этом напряжение на базе транзистора VT1 зависит от значения коллекторного тока iк2 транзистора VT2.
Резисторы R1, R2 обеспечивают необходимый режим работы транзистора VT1.
Конденсатор С является форсирующим (ускоряющим) конденсатором во время включения и выключения транзистора VT2. При этом он способствует сокращению времени переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое. На устойчивые состояния транзистора он не влияет.
Работа триггера Шмитта.
триггер симметричный схема
Временные диаграммы, описывающие работу данной схемы представлены ниже.
Работа схемы описывается 4 состояниями:
1. Исходное состояние (или первое устойчивое состояние).
2. Первый переходный режим (опрокидывание схемы).
3. Второе устойчивое состояние.
4. Второй переходный процесс (опрокидывание схемы).
Рассмотрим ниже указанные процессы.
1. Исходное состояние (или первое устойчивое состояние).
В отсутствии входного сигнала триггер находится в устойчивом состоянии. При этом, в исходном состоянии второй транзистор VT2 открыт и насыщен так как на его базу через резисторы Rк1 и R подаётся положительное напряжение от источника питания +Ек. Первый транзистор VT1 заперт.
За счёт протекания коллекторного тока iк2 на резисторе Rэ создаётся падение напряжения URэ. В результате на базе VT1 относительно эмиттера действует запирающее напряжение Uбэ. В таком состоянии напряжение на выходе триггера равно Uвых=iк2Rэ+Uкэнас Uкэнас.
Данное состояние устойчивое и длится до момента, когда напряжение на базе первого транзистора VT1 не превысит напряжение срабатывания триггера (напряжение отпирания первого транзистора VT1).
2. Первый переходный режим (опрокидывание схемы).
Если увеличивать входное напряжение, то пока Uвх не превысит напряжение срабатывания триггера Uсрб, триггер будет оставаться в исходном состоянии.
В случае когда Uвх=Uсрб транзистор VT1 открывается. При этом снижается его коллекторный потенциал. В результате возникает отрицательный скачёк напряжения, который через конденсатор С передаётся на базу транзистора VT2. Базовый ток VT2 iб2 снижается. В результате транзистор VT2 переходит в активный режим. Его рабочая точка движется по направлению к режиму отсечки. Транзистор начинает запираться. Протекающий через него ток коллектора iк2 уменьшается. Уменьшается отрицательное напряжение, выделяемое на резисторе в цепи эмиттера Rэ и прикладываемое к базовому переходу первого транзистора VT1. Данный транзистор ещё более открывается. Развивается лавинообразный процесс (регенеративный процесс) за счёт которого первый транзистор VT1 быстро отпирается, а второй транзистор VT2 быстро закрывается. Триггер переходит в другое устойчивое состояние. На его выходе формируется фронт выходного импульса.
3. Второе устойчивое состояние.
При дальнейшем увеличении входного напряжения транзистор VT1 лишь переходит в режим насыщения. Триггер, при этом, по прежнему находится в устойчивом состоянии: транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 закрыт, напряжение на выходе триггера Uвых=+Ек. На выходе устройства формируется вершина выходного импульса.
Это второе устойчивое состояние длится до момента, когда напряжение на базе транзистора VT1 не окажется ниже напряжения отпускания триггера Uот.
4. Второй переходный процесс (опрокидывание схемы).
Параметры триггера рассчитаны таким образом, чтобы при уменьшении входного напряжения транзистор VT2 открывался и триггер переходил в исходное состояние при Uвх=Uот<Uсрб.
Когда напряжение на базе транзистора VT1 окажется ниже напряжения отпускания триггера Uот транзистор VT1 начнёт переходить в активный режим. Напряжение на его коллекторе начнёт возрастать к величине Е. Возникает положительный скачёк напряжения, который через ускоряющий конденсатор С передаётся на базу второго транзистора VT2. Базовый ток VT2 iб2 возрастает. В результате транзистор VT2 переходит в активный режим. Его рабочая точка движется по направлению к режиму насыщения. Транзистор начинает отпираться. Протекающий через него ток коллектора iк2 возрастает. Возрастает отрицательное напряжение, выделяемое на резисторе в цепи эмиттера Rэ и прикладываемое к базовому переходу первого транзистора VT1. Данный транзистор ещё более запирается. Развивается лавинообразный процесс (регенеративный процесс) за счёт которого первый транзистор VT1 быстро запирается, а второй транзистор VT2 быстро открывается. Триггер возвращается в устойчивое состояние. На его выходе формируется срез выходного импульса.
Параметры и характеристики транзистора Шмитта.
1. Длительность фронта импульсов - tф=3Rк1С.
2. Длительность среза импульсов - tс=3Rк1С.
3. Время восстановления - tвосст=[RRб/(R+Rб)] C.
4. Амплитуда импульса - Um=0,9E.
5. Амплитудная характеристика:
Достоинством данной схемы является лучшая прямоугольность импульса чем у мультивибраторов. Кроме того получаются импульсы более высоко стабильные. Быстродействие схемы выше.
Применение транзистора Шмитта.
1. Деление частоты переключающих импульсов на два.
2. Используются как элемент памяти.
3. Применяются для формирования импульсов из напряжения произвольной формы.
4. Используются как пороговые устройства.
5. Используются как счётчики импульсов.
Выводы по лекции:
Триггер - это импульсное устройство, имеющее устойчивое состояние. Для формирования импульсов на выходе устройства необходимы запускающие импульсы на его входе.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Триггер RS-типа как элементарный автомат с двумя устойчивыми состояниями. Нахождение характеристического уравнения с помощью карты Карно. Схема счетного триггера и его реакция на смену информации в процессе её записи. Применение правила де Моргана.
реферат [2,5 M], добавлен 12.06.2009Физическая реализация триггеров. RS-триггер с инверсными входами. Триггеры, построенные по принципу двухступенчатого запоминания информации. Синхронные и асинхронные триггеры. Математическое моделирование триггера в приложении Electronics Workbench.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.11.2013Признаки импульсно-статических триггеров. Динамические триггеры, выполненные на основе МДП-транзисторов. Процесс записи информации в триггер. Схема квазистатических триггеров. Применение триггеров в схемотехнике для построения сдвигающих регистров.
реферат [291,9 K], добавлен 12.06.2009Место синхронных триггеров в интегральной схемотехнике. Применение коммутирующих и блокирующих транзисторов. Триггеры, в которых прием и фиксация информации разнесены во времени. Выработка сигнала блокировки, который не воспринимается входными цепями.
реферат [2,2 M], добавлен 12.06.2009Логическая схема с положительной обратной связью, имеющая два устойчивых состояния. Классификация триггеров по функциональному признаку и по способу записи информации. Асинхронные и синхронные триггеры. Разновидности входов триггера и их обозначение.
презентация [277,9 K], добавлен 28.12.2011Структура устройств обработки радиосигналов, внутренняя структура и принцип работы, алгоритмами обработки сигнала. Основание формирование сигнала на выходе линейного устройства. Модели линейных устройств. Расчет операторного коэффициента передачи цепи.
реферат [98,4 K], добавлен 22.08.2015Понятие и функциональные особенности аналоговых измерительных устройств, принцип их работы, структура и основные элементы. Классификация электрических устройств по различным признакам, их типы и отличительные признаки, сферы практического применения.
презентация [745,2 K], добавлен 22.04.2013Устройство, основные характеристики и параметры конструкций антенн, применяемые в железнодорожных радиостанциях. Разновидности симметричных и несимметричных вибраторов, способы их питания. Распространение тока и напряжения вдоль четвертьволнового штыря.
курсовая работа [558,3 K], добавлен 08.12.2013Триггерные устройства как функциональные элементы цифровых систем: устойчивые состояния электрического равновесия бистабильных и многостабильных триггеров. Структурные схемы и классификация устройств, нагрузки и быстродействие логических элементов.
реферат [247,1 K], добавлен 12.06.2009Принцип работы музыкального звонка с двумя режимами работы: автономный и от сети. Аппаратные средства микроконтроллеров серии ATtiny2313. Расчет стоимости разработки конструкторской документации и сборки устройства. Описание и расчеты элементной базы.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 09.07.2010Классификация наиболее распространенных триггеров. Типы схемных решений, использующиеся для построения динамических триггеров любых типов. Основные характеристики систем автоматизированного проектирования ORCAD и PROTEL. Исследование работы инвертора.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 20.05.2013Анализ методики проектирования и расчета электронных устройств. Разработка функциональной, принципиальной схем устройства аналого-цифрового преобразования. Расчет транзисторного ключа. Генератор тактовых импульсов. RS триггеры и логические элементы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.03.2012Классификация счетчиков, их быстродействие и характеристики. Принцип работы и схема синхронного счетного Т-триггера на основе JK-триггера. Разработка и расчёт структурной и электрической принципиальной схем устройства, выбор его элементной базы.
курсовая работа [484,3 K], добавлен 12.12.2013Краткие сведения из теории полупроводниковой электроники. Принцип работы и технические характеристики интегральных микросхем с тремя логическими состояниями и с открытым коллектором. Методика выполнения логических функций на логических элементах.
лабораторная работа [801,7 K], добавлен 06.07.2009Построение логической схемы счетчика в среде Max+Plus II с использованием редактора символов, моделирование ее работы с помощью эмулятора работы логических схем. Триггеры со статическим и динамическим управлением. Анализ алгоритма синтеза счетчиков.
лабораторная работа [128,3 K], добавлен 23.11.2014Сборка простейших электрических цепей. Навыки использования электроизмерительных приборов. Назначение, характеристики и принцип действия триггеров. Универсальный способ построения D-триггера из синхронного RS-триггера. Вариант схемы "прозрачной защелки".
лабораторная работа [749,3 K], добавлен 21.11.2014- Программа виртуального синтеза цифровых схем с учётом особенностей эмуляции процессорного устройства
Технические характеристики, описание тела, структура и принцип работы программы виртуального синтеза цифровых схем, а также возможности ее применения в учебном процессе. Анализ проблем эмуляции рабочей среды для построения и отладки электронных устройств.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 07.09.2010 Устройства выборки-хранения, их сущность и особенности, принцип работы и назначение. Простейшая схема УВХ, их классификация и содержание. Линейные стабилизаторы напряжения, принцип их работы и назначение, регулирующий элемент и используемая схемотехника.
реферат [83,9 K], добавлен 14.02.2009Реализация устройства, выполняющего счет до 30, с помощью среды разработки Electronics Workbench. Принцип работы счетчика - подсчёт числа импульсов, поданных на вход. Составные элементы устройства: генератор, пробник, логические элементы, триггер.
курсовая работа [121,3 K], добавлен 22.12.2010Антенны как устройства, предназначенные для излучения и приема радиоволн, принцип их действия, внутреннее устройство и элементы. Проектирование двухэлементной антенны с двумя вертикальными активными полуволновыми вибраторами для заданной частоты.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 26.12.2013
