- 10 -

Лекции «Електроніка та мікропроцесорна техніка» (Rus), ч. 1 Лекция 6,6a – Релаксационные схемы

Лекция 6, 6а

6. Релаксационные схемы

…………………………………………….. Прочитано

6.1. Транзистор как элемент цифровой схемы

Динамические свойства

……………………………………. Прочитано

Рис. 6.1. Характеристика сигнала прямоугольной формы.

Параметры: t_S – время рассасывания; t_A – время

нарастания; t_V – время задержки; t_P – время спада

6.2. Релаксационные схемы с насыщенными транзисторами

………………………………………. Прочитано

Рис. 6.2. Принципиальное устройство

релаксационных схем с насыщенными транзисторами

Таблица 6.1. Реализация звеньев связи у различных релаксационных схем

Релаксационная схема	Название	Звено связи 1	Звено связи 2
Бистабильная Моностабильная Астабильная	Триггер, триггер Шмита Одновибратор Мультивибратор	R R C	R C C

6.2.1. Бистабильные релаксационные схемы

………………………………………. Прочитано

Триггер

Принцип действия триггера состоит в следующем. Подача положительного напряжения на переключающий вход S открывает транзистор T₁, благодаря чему падает

потенциал его коллектора. В результате ток базы T₂ уменьшается, а его коллекторный потенциал возрастает и, действуя через резистор R₁, вызывает увеличение тока базы T₁. Стационарное состояние наступает с понижением потенциала коллектора T₁ до

Рис. 6.3. Схема из двух инверторов Рис. 6.4. RS-триггер

с положительной обратной связью

напряжения насыщения. Тогда T₂ запирается, а T₁ продолжает пропускать ток

через резистор R₁. Это позволяет по окончании процесса переключения подачей

нулевого напряжения на вход S сохранить триггер в первоначальном состоянии,

не вызывая иных изменений в состоянии схемы. Можно переключить триггер

в начальное состояние подачей на вход сброса R импульса положительной полярности. Если оба входных напряжения равны нулю, триггер сохраняет последнее из

предшествовавших состояний. На данном свойстве основано использование триггера как ячейки памяти для хранения информации.

Если входные напряжения одновременно перевести в состояние H, оба транзистора на это время откроются. Однако в таком случае базовые токи будут протекать исключительно за счет источников управляющего напряжения, а не за счет второго транзистора из-за малых коллекторных потенциалов. Следовательно, такое состояние нестабильно. Если управляющие напряжения понизить до нуля, сначала коллекторные потенциалы будут нарастать синфазно, а затем за счет неизбежной неполной симметрии один из них начнет опережать другой. Непосредственная связь усилит имеющееся различие, так что в конце процесса вновь установится стабильное состояние, при котором один из транзисторов заперт, а другой – открыт. Однако невозможно предвидеть, какое из двух стабильных состояний триггера окажется реализованным. Поэтому входное состояние R = S = H логически недопустимо. Если оно исключено, выходные состояния всегда комплементарны, что позволяет сжато описать функционирование схемы в форме таблицы уровней (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Таблица уровней RS-триггера

R	S	Q	__ Q
H H L L	H L H L	(L) L H Q-1	(L) H L Q-1

Триггер Шмита

Переключение RS-триггера происходит всякий раз, когда к базе запертого транзистора прикладывается открывающий его положительный импульс. Другая возможность вызвать переключение триггера состоит в том, чтобы использовать единственное входное напряжение, изменяя его полярность. Прибор, основанный на

данном принципе, называют триггером Шмитта. Простейшая реализация такого триггера представлена на рис. 6.5.

Передаточная характеристика триггера Шмитта показана на рис. 6.6. Как только входное напряжение превысит порог срабатывания U_{e ein}, выходное напряжение скачком возрастает до максимального положительного напряжения U_{a max}. Оно вернется к нулю только после того, как входное напряжение окажется меньше нижнего порога срабатывания U_{e aus}. Разность напряжений между уровнями включения и выключения называется гистерезисом срабатывания. Он тем меньше, чем меньше разность между U_amax

и U_amin и чем больше коэффициент деления у делителя напряжения R₁, R₂. Любые меры для снижения гистерезиса срабатывания ухудшают положительную обратную связь в триггере Шмитта и способны привести к исчезновению его бистабильности. При R₁ → ∞ схема превращается в обычный двухкаскадный усилитель. Триггер Шмитта применяется для формирования сигналов прямоугольной формы. На рис. 6.7 приведен пример преобразования синусоидальных колебаний в прямоугольные. Благодаря положительной обратной связи процесс опрокидывания происходит мгновенно даже при медленном изменении входного напряжения.

Рис. 6.5. Триггер Шмитта

Рис. 6.6. Передаточная характеристика триггера Шмитта

Рис. 6.7. Триггер Шмитта в качестве формирователя сигнала