Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Установление исходного состояния.Принципиальная схема симметричного транзисторного триггера с коллекторно-базовыми связями приведена на рис. 12.1,

а, а его временные диаграммы — на рис. 12.1, б. Из симметрии схемы триггера не следует, что электрические режимы обоих транзисторов одинаковы. Если даже допустить, что после подачи напряжений источников Еки Еб на триггер оба транзистора VT1 и VT2 оказались открытыми, то вследствие даже незначительного отличия параметров элементов первого и второго плеч появятся различия в коллекторных токах и напряжениях, которые благодаря действию положительной ОС будут увеличиваться до тех пор, пока один из транзисторов не закроется, а другой не перейдет в режим насыщения. Действительно, предположим, что при открытых транзисторах VT1 и VT2 коллекторный ток iК1, транзистора VT1 оказался больше, чем коллекторный ток iК2 транзистора VT2. Это приведет к понижению коллекторного напряжения uКЭ1 первого транзистора по сравнению с коллекторным напряжением uКЭ2 второго транзистора. Уменьшение uКЭ1 через делитель R1R4 поступает на базу транзистора VT2 и приводит к еще большему уменьшению тока iК2 и увеличению напряжения uКЭ2.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Рис. 12.1. Схема симметричного триггера с коллекторно-базовыми связями (а) и

графики напряжений на его входах и выходах (б)

Увеличение напряжения иКЭ2с коллектора VT2 через делитель R2R3 передается на базу транзистора VT1 и вызывает дальнейшее увеличение его коллекторного тока iК1 и уменьшение коллекторного напряжения иКЭ1. Таким образом, положительная ОС вызывает лавинообразный процесс изменения токов и напряжений транзисторов, приводящий к полному отпиранию и переходу в режим насыщения одного транзистора (VT1) и запиранию (переходу в режим отсечки) другого (VT2) транзистора. Переход закрывающегося транзистора в режим отсечки обеспечивается наличием дополнительного источника Еб.

Делители R1R4 и R2R3, передавая изменения коллекторных напряжений на базы транзисторов, имеют коэффициенты передачи

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями .

Чтобы изменения коллекторных напряжений передавались на базы без ослабления, резисторы R1 и R2 иногда шунтируют конденсаторами небольшой емкости Су1 и Су2, которые называются ускоряющими. Ускоряющие конденсаторы повышают скорость нарастания лавинообразных процессов и надежность запуска триггера импульсами малой длительности и амплитуды.

Принципы работы.На рис. 12.1,б приведены временные диаграммы триггера при раздельном запуске. Если после подачи напряжений Ек и Еб транзистор VT1 оказался в режиме насыщения, а транзистор VT2 — в режиме отсечки, то первый отрицательный импульс, поступивший на базу VT1,вызывает уменьшение тока iК1 и увеличение напряжения иКЭ1. Скачок напряжения иКЭ1 через элементы Су1и R4 поступает на базу транзистора VT2.

Это приводит к увеличению тока iК2 и уменьшению напряжения иКЭ2, которое передается через элементы Су2 и R3 на базу VT1. Рассмотренный процесс можно отобразить следующей символической записью:

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

В результате действия положительной ОС транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 отпирается и переходит в режим насыщения. Такое состояние триггера сохраняется до прихода отрицательного импульса на базу транзистора VT2 (второй вход). Уменьшение напряжения иБЭ2 вызывает уменьшение тока iK2 и увеличение напряжения иКЭ2. Создаются условия для нового срабатывания триггера. Символическая запись протекающих при этом процессов имеет вид:

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Транзистор VT1 открывается и переходит в режим насыщения, а транзистор VT2 запирается. В таком состоянии триггер будет находиться до поступления на первый вход следующего отрицательного импульса, который вызовет его «опрокидывание» в первое устойчивое состояние, и т. д.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями Состояния триггера.Напряжения на коллекторах транзисторов служат выходными сигналами триггера. Из приведенных графиков и принципа работы следует, что уровни сигналов на выходах являются взаимно инверсными и по состоянию одного выхода можно судить о состоянии другого. Один из выходов называют прямым и обозначают буквой Q. Другой выход — инверсный — обозначается Q. В силу симметрии схемы прямым или инверсным может быть назначен любой выход триггера.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями Состояние триггера называют единичным, если на прямом выходе имеется уровень напряжения, соответствующий логической единице, а на инверсном — логическому нулю, т. е. при Q= 1, Q= 0.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями Вход, на который подается сигнал, устанавливающий триггер в состояние 1, обозначают буквой S. Вход, на который поступает сигнал, устанавливающий триггер в состояние 0 (Q = 0, Q = 1), обозначают R (от англ. set — установка и reset — сброс). Такой триггер с раздельным запуском получил название RS-триггера.

В рассмотренном триггере (рис. 12.1, а)управление состояниями триггера от источников входных сигналов осуществляется через RС-цепи Cр1R5 и Cp2R6. Следовательно, запуск и опрокидывание осуществляются короткими импульсами, которые могут быть сформированы в моменты перепадов напряжений и не зависят от установившихся уровней напряжений. Такой триггер называют триггером с динамическими входами. Если входы триггера связаны с источниками сигналов гальваническими связями, то запуск и опрокидывание триггера будут определяться уровнями напряжений независимо от их формы. Такие входы называют статическими.

Интегральный RS-триггер.Интегральный RS-триггер (рис. 12.2) отличается от рассмотренного отсутствием источника смещения Еб, наличием схем «И» на одном из входов и эмиттерного повторителя на выходе.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Рис. 12.2. Схема интегрального RS-тригтсра типа 221ТР1

Источник смещения Ебслужит для поддержания одного из транзисторов в закрытом состоянии. Поскольку у интегральных планарно-эпитаксиальных кремниевых транзисторов, находящихся в режиме насыщения, падение напряжения между коллектором и эмиттером составляет сотые доли вольта, то второй транзистор, подключенный базой к коллектору насыщенного транзистора, будет находиться в закрытом состоянии и без дополнительного источника Еб. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT3 служит для улучшения согласования триггера с нагрузкой.

Триггер со счетным запуском.Рассмотренные триггеры имеют два входа. Эти входы можно объединить так, как показано на рис. 12.3, а.

Принцип работы триггера следующий. Предположим, что до прихода положительных импульсов на вход транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. По этой причине потенциал катода диода VD1 оказывается более низким, чем потенциал катода диода VD2, и первый входной положительный импульс создает прямой ток диода VD1, больший, чем у диода VD2. Прямой ток диода VD1 создает ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается, а транзистор VT2 в результате возникшего

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Рис. 12.3. Схема триггера со счетным запуском (а) и графики напряжений на его входе и выходах (б)

регенеративного процесса закрывается. Второй входной положительный импульс возвращает триггер в первоначальное состояние и т. д. На выходах триггера образуются прямоугольные импульсы, длительность которых равна периоду повторения входных импульсов. Частота выходных импульсов триггера вдвое меньше частоты входных импульсов (рис. 12.3, б).

Триггер с одним входом называют триггером со счетным запуском или Т-триггером. Т-триггеры применяются для деления частоты повторения импульсов, построения счетчиков и других устройств цифровой техники.

Несимметричный триггер с эмиттерной связью.Кроме рассмотренных триггеров с коллекторно-базовыми связями, широкое применение получил триггер с эмиттерной связью. По принципу построения это — несимметричный триггер, в котором одна коллекторно-базовая связь заменена эмиттерной связью, осуществляемой через резистор Rэ в эмиттерной цепи транзисторов (рис. 12.4, а). Данный триггер имеет два устойчивых состояния. Рассмотрим его работу при поступлении на вход синусоидального напряжения (рис. 12.4. б).

При действии отрицательной полуволны входного напряжения транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт и насыщен. На резисторе Rээмиттерным током iЭ2 транзистора VT2 создается падение напряжения

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями .

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

Рис. 12.4. Схема несимметричного триггера с эмиттерной связью (а) и

графики напряжений на его входе и выходе (б)

Когда уровень входного напряжения достигнет значения UЭ2, транзистор VT1 начнет открываться и через него потечет коллекторный ток iК1. Замкнется петля положительной ОС и начнется первое «опрокидывание»:

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

В результате первого «опрокидывания» транзистор VT1 откроется и войдет в режим насыщения, а транзистор VT2 закроется. На резисторе Rээмиттерным током транзистора VT1 будет создаваться напряжение

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями .

Обычно выбирают Rк1Rк2. Поэтому iЭ1iЭ2 и UЭ1 UЭ1.

Когда входное напряжение уменьшится до значения UЭ1,транзистор VT1 начнет выходить из режима насыщения и его коллекторный и эмиттерный токи будут уменьшаться. Начнется второе «опрокидывание»:

Симметричный триггер на биполярных транзисторах v с коллекторно-базовыми связями

В результате транзистор VT1 закроется, а транзистор VT2 откроется.

Несимметричный триггер с эмиттерной связью является транзисторным вариантом триггера Шмитта. Он, как и рассмотренные в § 11.6 триггеры Шмитта на интегральных ОУ, обладает гистерезисной передаточной характеристикой (см. рис. 11.20—11.23). Передаточную характеристику с гистерезисом иногда называют релейной, так как срабатывание и отпускание электромагнитного реле тоже происходит при разных уровнях напряжений.

Лекция 191. Триггер на транзисторах


Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.