Способы запуска триггеров
В зависимости от назначения триггера применяют два вида его переключения (запуска)
– раздельный;
– общий (счетный)
Раздельный запуск состоит в том, что импульсы одной полярности подаются поочередно на базу то одного, то другого транзистора (отрицательные импульсы подаются на базу открытого транзистора, положительные – на базу закрытого транзистора).
Применительно к нашей схеме при раздельном запуске входные импульсы подаются на клеммы UВХ1 и UВХ2.
Для нашего исходного положения: VT1 – открыт, VT2 – закрыт. При поступлении отрицательного импульса (–Uвх1) на базу VT1 этот транзистор (через некоторое время, необходимое для рассасывания избыточных зарядов в базе tр) переходит в активную область и ток IК1 начинает уменьшаться. При этом увеличивается напряжение UК1 (см. (1)), напряжение UБ2 увеличивается и происходит лавинообразный процесс, в результате которого триггер переходит в другое состояние: VT1 – закрыт, VT2- открыт
Этот процесс можно записать так
– uВХ1 UБ1 IK1 UК1 UБ2 UК2 UБ1 (2)
П О С
Т.о. для опрокидывания схемы входной импульс должен иметь амплитуду и длительность, достаточные лишь для вывода насыщенного VT в активную область.
Д
иаграммы
характеризующие процессы при раздельном
запуске имеет вид:
В процессе опрокидывания триггера отрицательный потенциал базы VT1 возрастает до величины –Ек (за счет подключения к ней заряженного в предыдущем такте до Ек конденсатора С2), что еще больше способствует его запиранию.
Конденсаторы С1 и С2 способствуют ускорению процессов переключения транзисторов и поэтому называются ускоряющими.
Триггеры с раздельной записью называются RS- триггеры и на функциональной схеме обозначаются:
S-set-установка 1
R-reset-установка 0
Общий (счетный) запуск состоит в том, что импульсы одной полярности подаются одновременно на базы обоих транзисторов. (Uвх3).
На состояние закрытого транзистора входной импульс непосредственно не влияет, т.к. база его и так отрицательна (–EСМ).
В базе же открытого транзистора входной импульс производит то же действие, что и в триггере с раздельными входами. После начала запирания этого транзистора вступает в действие петля ОС и триггер переходит в другое состояние (см. цепочку (2)).
Диаграммы, характеризующие процессы при счетном запуске имеют вид:
ТВХ
ТВЫХ
Из графиков мы видим, что при счетном запуске при ТВХ=const триггер делит входную частоту на 2 (т.е. ТВЫХ = 2 ТВХ, откуда fВЫХ=0,5 fВХ).
Несимметричный триггер
(триггер Шмитта)
Основу несимметричных триггеров, как и симметричных, составляет 2-х каскадный усилитель постоянного тока, охваченный ПОС. Эти триггеры тоже обладают двумя устойчивыми состояниями, смена которых происходит скачкообразно под действием входных сигналов. Однако в отличие от симметричных триггеров несимметричным присуща неидентичность параметров обоих каскадов и видов связи между ними.
Этот вид триггера (ламповый вариант) был впервые описан в 1938 году О.Г. Шмиттом, откуда второе название схемы -триггер Шмитта. Это наиболее распространенная разновидность несимметричных триггеров, хотя часто все несимметричные триггеры называют триггеры Шмитта, что не совсем правильно.
Рассмотрим наиболее распространенную схему несимметричного триггера с эмиттерной связью.
В самостоятельный класс несимметричные триггеры выделены не по схематическому, а по функциональному признаку. Как правило, несимметричные ТШ выполняются так, что в отсутствии переключающего сигнала (исходное состояние) выходной сигнал однозначно определен.
Такие триггеры (ТШ) не обладают памятью и используются в качестве пороговых устройств и формирователей прямоугольных импульсов из сигналов произвольной формы, в том числе и синусоидальных,
а
не для обработки и хранения информации,
как симметричные.
Схема ТШ имеет вид:
Связь между первым и вторым каскадами в таком усилителе – потенциометрическая (с помощью резисторов R1, R2) , а между вторым и первым – ПОС по току, осуществляемая включением резистора Rэ в общую эмиттерную цепь транзисторов.
Т
акой
способ связей между каскадами хорош
тем, что выход непосредственно не связан
со входом и поэтому нагрузка мало влияет
на работу триггера.
Входом схемы служит база VT1. Выходной сигнал снимается с коллектора VT2.
Для работы триггера требуется выполнение условия
R
К1
> RК2
Обычно выбирают RК1 = (2..3) RК2
В исходном состоянии (UВХ = 0)
UБЭ1 = UБ1 – UЭ < 0
т.к . UБ1 = UВХ = 0
При этом VT1 закрыт и напряжение UК1 +EК через делитель R1, R2 поддерживает VT2 в открытом состоянии (насыщении):
UБЭ2 = UR2 – URЭ > 0
(здесь UR2 = IД R2 = ЕК R2/ (R1 + R2) макс и UR2 > URЭ)
На выходе триггера в исходном состоянии имеем
UВЫХ0
= UК2
= UКЭ2НАС +
URЭ
URЭ2
= IК2
Rэ,
т.к. UКЭ2НАС мало и к 0.
При увеличении положительного U на входе VT1 (+ UВХ) до величины порога срабатывания. URЭ2 (т.е. когда станет
UВХ URЭ2
через транзистор VT1 потечет ток IК1. Положительное U на его коллекторе начнет уменьшаться (т.к. UКЭ1 = ЕК – IК1 RК1), что приведет к уменьшению тока транзистора VT2, а значит и к уменьшению напряжения URЭ2 = IК2 Rэ. Это ещё больше приоткроет транзистор VT1. Оба транзистора окажутся в активном режиме и произойдет лавинообразный процесс опрокидывания – открывания VT1 и закрывания VT2. Выходное U схемы скачком изменится до уровня
UВЫХ1 = + ЕК
Дальнейшее повышение напряжения UВХ на состояние выхода не отразится т.к. с ростом IБ1 > IБ1НАС сохраняется IК1МАКС = const
Этот процесс можно отобразить графически:
Уменьшение входного UВХ вызывает обратный процесс. Это произойдет, когда входной сигнал достигнет порога отпускания. UПОР 0= URЭ1
Транзистор VT1 выйдет из насыщения (начнет прикрываться) и возрастающее напряжение на его коллекторе приведет к появлению и возрастанию тока базы VT2. Возрастающий ток коллектора IК2 создаст на резисторе RЭ напряжение ПОС, способствующее ещё большему закрыванию транзистора VT1.В итоге, произойдет лавинообразный процесс опрокидывания в обратном направлении.
Т.к. в каждом состоянии триггера падение U на RЭ различны, между порогами срабатывания и отпускания существует область гистерезиса
// UПОР = UПОР1 – UПОР2 зависит от параметров схемы //
ТШ широко применяется для фиксации превышения напряжением UВХ установлено уровня UПОР1 и получения прямоугольных импульсов из медленно изменяющегося UВХ.