Лекции по схемотехнике

Таким образом, в триггере данного типа изменение выходного сигнала происходит только в моменты, когда потенциал «C» переходит из «1» в «0». Поэтому говорят, что эти триггеры тактируются срезом (или фронтом) в отличие от триггеров, тактируемых потенциалом.

Условное графическое обозначение триггера приведено на рисунке 51,в.

Если соединить вместе входы J и K, то JK-триггер превратится в Т-триггер. Пусть триггер находится в исходном состоянии ( ). При подаче J=K=1 и C=1, вентиль D1 будет закрыт сигналом «0» с выхода . Так как открывается только вентиль D2, то триггер установится в нулевое состояние . При этом выходной потенциал Q=0 блокирует вентиль D2. Поэтому следующая комбинация J=K=1 и C=1 переводит триггер в состояние Q=1 и т.д.

Несимметричный триггер (триггер Шмита) имеет два устойчивых состояния, однако, в отличие от симметричного триггера, нахождение его в том или ином устойчивом состоянии зависит от величины входного сигнала.

Несимметричный триггер на дискретных элементах состоит из двух транзисторов, в эмиттерную цепь которых включён резистор R Э(Рисунок 52). При таком включении напряжение на базе транзистора VT1 зависит от значения коллекторного тока I К2транзистора VT2. В свою очередь, базовая цепь VT2 через делитель R1/R2 соединена с коллекторной цепью транзистора VT1. Эти цепи создают замкнутую петлю положительной обратной связи, которая, как и в симметричном триггере, обеспечивает быстрое переключение триггера Шмита из одного устойчивого состояния в другое, когда оба транзистора работают в активном режиме.

Рисунок 52 Триггер Шмита на транзисторах

В отсутствие входного напряжения ( U вх =0) триггер находится в устойчивом состоянии. При этом транзистор VT2 открыт и насыщен, так как на его базу через резисторы Rк1, R1 подаётся положительное напряжение, а транзистор VT1 закрыт. За счёт протекающего коллекторного тока I К2 = E /( R К2 + R Э ) на резисторе R Э создаётся падение напряжения и на базе VT1 относительно эмиттера действует запирающее напряжение U БЭ1=–R ЭI К2 . В таком состоянии триггера напряжение на выходе U ВЫХ=U 0= R ЭI К2 + U КЭнас .

Если увеличивать входное напряжение, то пока U вх < R ЭI К2 + U БЭнас триггер находится в исходном состоянии. Когда Uвх достигнет напряжения срабатывания U СРБ=R ЭI 2+U БЭнас , открывается транзистор VT1, снижается его коллекторный потенциал, а следовательно и базовый ток VT2. В результате транзистор VT2 переходит в активный режим и в схеме развивается регенеративный процесс, приводящий к быстрому закрыванию транзистора VT2 и отпиранию VT1.

(5.1)

Параметры схемы несимметричного триггера рассчитываются таким образом, чтобы при уменьшении входного напряжения транзистор VT2 открывался и триггер переходил в исходное устойчивое состояние при напряжении отпускания U ВХ=U ОТП < U СРБ . При таком условии амплитудная передаточная характеристика имеет петлю гистерезиса (Рисунок 52,б).

Для открывания транзистора VT2 и перехода триггера в исходное устойчивое состояние необходимо уменьшить U вх , чтобы транзистор VT1 перешёл из режима насыщения в активный режим работы. Только при этом условии напряжение на базе транзистора VT2 увеличится до U БЭнас .

(5.2)

Из соотношений (5.1) и (5.2) следует, что для обеспечения принятого условия U СРБ > U ОТП , необходимо, чтобы R К1 > R К2 .

Конденсатор C1 на устойчивые состояния триггера влияния не оказывает. Он выполняет функцию форсирующего конденсатора во время во время включения и выключения транзистора VT2 и тем самым способствует сокращению времени переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое.

Несимметричный триггер может быть реализован на логических элементах. Для этого достаточно включить последовательно чётное число элементов НЕ и выход этой цепочки соединить со входом цепью обратной связи, образуемой резисторами R1 и R2 (Рисунок 53,а).

В отсутствие входного сигнала ( U вх =0) напряжение на выходе ( U вых =0). Если пренебречь входным током ЛЭ, то при U вх >0 напряжение на входе D1 U ВХ = U ВХ–R 1 I , где I =( U ВХ 1– U ВЫХ )/ R 2.

Таким образом,

U ВХ 1= U ВХ + ( U ВЫХ– U ВХ 1) R 1/ R 2 (5.3)

Рисунок 53 Триггер Шмита на логических элементах

С ростом U вх повышается напряжение U вх1, но пока U вх1 < U пор логические элементы остаются в исходном состоянии и на выходе сохраняется сигнал U 0. Когда U вх1 = U пор , происходит переключение логических элементов и на выходе возникает сигнал U ВЫХ=U ¹. В результате схема переходит в другое устойчивое состояние. Напряжение срабатывания можно определить из приведённого выше выражения (5.3), если принять U вх1=U пор , U ВЫХ=U ¹, U вх=U срб :

U СРБ= U ПОР + ( U ПОР – U 0) R 1/ R 2 (5.4)

Естественно, что при U вх1 > U срб на выходе схемы сохраняется состояние лог. «1».

При уменьшении U вх триггер переходит в исходное состояние, когда U вх=U отп . Значение U отп определяется из соотношения (5.3), если положить U вх1=U пор , U вых=U 1, U вх=U отп .

U ОТП= U ПОР + ( U 1– U ПОР ) R 1/ R 2 (5.5)

Из соотношений (5.4) и (5.5) следует, что U срб > U отп и, таким образом, амплитудная передаточная характеристика несимметричного триггера на ЛЭ имеет петлю гистерезиса. Вычитая (5.5) из (5.4), получаем

U СРБ – U ОТП = ( U 1– U 0) R 1/ R 2

Откуда видно, ширина петли гистерезиса пропорциональна логическому перепаду ∆ U Л .

Несимметричные триггеры применяют в качестве формирователей импульсов прямоугольной формы при воздействии на вход, например, синусоидального напряжения (Рисунок 53,б).

Поскольку выходное напряжение резко возрастает при U ВХ = U СРБ, то такие триггеры используют и в качестве компаратора напряжения — устройства, которое позволяет зафиксировать момент достижения сигналом некоторого заданного уровня.