1. Как будет работать двусторонний ограничитель (рис. 5) при E₁ = E₂ = 0 В?

2. Получить выражения, описывающие передаточную характеристику двустороннего ограничителя (рис. 5) с учетом прямого и обратного сопротивления диодов. Диоды считать одинаковыми.

3. Построить передаточную характеристику параллельного ограничителя (рис. 7), если E = 5 В. Определить тип ограничителя.

4. Нарисовать диаграмму выходного напряжения для параллельного ограничителя, схема которого показана на рисунке 8, если на его вход подан синусоидальный сигнал с амплитудой U₁ = 20 В, напряжение источника E = 3 В, а напряжение стабилизации стабилитрона U_ст = 6 В. Определить тип ограничителя.

5. 

   Рис. 8. Параллельный ограничитель

   Со стабилитроном

   

   Рис. 7. Параллельный ограничитель

   Предложить схему двустороннего ограничителя с U_max = – U_min = 5 В без использования источников напряжения.

Лабораторная работа № 15 электронный триггер

Цель работы: Знакомство с типами триггеров и принципами их работы, со схемой и характеристиками симметричного триггера на биполярных транзисторах.

1. Теоретические сведения

Триггерами (от английского trigger – спусковой крючок оружия) называют устройства, обладающие способностью находиться в одном из двух устойчивых состояний и изменять их под воздействием управляющих сигналов. Состояние называют устойчивым, если система, выведенная из него внешним достаточно малым возмущением, стремится вернуться в исходное. В противном случае состояние называется неустойчивым. Основным назначением триггера как функционального устройства является его способность запоминать информацию, то есть сохранять обретенное устойчивое состояние после прекращения действия управляющих сигналов в течение неограниченного времени. Кроме того, триггеры применяются в качестве формирователей импульсов и делителей частоты.

1.1. Назначение и характеристики триггера

В простейшем случае состояние триггера определяется уровнем выходного сигнала – либо высоким (уровень логической единицы), либо низким (уровень логического нуля). Такие триггеры называются потенциальными или статическими. Обычно статические триггеры имеют два выхода – прямой Q и инверсный P, логические уровни напряжения на которых взаимно обратны: если Q = 1, то P = 0 и наоборот.

Возможны различные способы управления триггером. При подаче на его вход знакопеременного напряжения произвольной формы u₁(t) сигнал на выходе триггера u_Q(t) принимает верхний (единичный) уровень U_Q1 при достижении входным сигналом некоторого порогового уровня U₁ и далее не возрастает. Смена уровня выходного сигнала (переключение на низкий уровень U_Q0) происходит, если входной сигнал станет меньше второго порогового уровня U₀, как это показано на рисунке 1. Таким образом, передаточная (пусковая) характеристика триггера, то есть зависимость u_Q(u₁), обладает гистерезисными свойствами.

В цифровой технике используют переключение триггера не с помощью знакопеременного напряжения, как показано на рисунке 1, а с помощью однополярных импульсов или перепадов напряжения. При использовании однополярных входных сигналов различают два способа установки триггера в одно из состояний. При раздельной установке используются входы R и S, обозначения которых происходят от английских слов Set (установка) и Reset (сброс). Триггер с такой цепью запуска показан на рисунке 2, а.

Подача единичного управляющего сигнала на вход S устанавливает триггер в состояние Q = 1, P = 0, причем после снятия сигнала S состояние триггера не изменяется. Для изменения его состояния необходимо подать единичный управляющий сигнал на вход R, который переключит триггер в состояние Q = 0, P = 1. После снятия сигнала R триггер будет находиться в этом состоянии до появления сигнала на входе S. Такой способ управления триггером используется обычно для его первоначальной установки и записи информации при использовании триггера в качестве ячейки памяти. На рисунке 2, б показано обозначение входов триггера в том случае, когда переключение его состояния производится по фронту или спаду управляющих импульсов. В этом случае цепь запуска триггера содержит конденсатор или импульсный трансформатор для дифференцирования управляющих сигналов R и S.

Рис. 2. Обозначение триггеров:

а – с раздельным запуском по уровню; б – с раздельным запуском по фронту;

в – со счетным запуском

Рис. 1. Пусковая характеристика триггера

Существует также счетный режим работы триггера, при котором входной сигнал подается на специальный счетный вход (рис. 2, в) и вызывает переключение триггера в противоположное состояние, независимо от того, в каком состоянии он находился до этого. Этот режим используется в делителях частоты и формирователях импульсов. На рисунке 3 приведены временные диаграммы работы триггера, когда на его счетный вход подан периодический прямоугольный сигнал. Видно, что выходной сигнал имеет период вдвое больший, чем период входного, то есть частота сигнала при прохождении через триггер делится на два.

Триггеры могут быть реализованы на электронных лампах, транзисторах, логических элементах и в интегральном исполнении. Мы рассмотрим триггер на биполярных транзисторах, построенный на основе двух электронных ключей.