Импульсные устройства. Электронные триггеры, страница 8

На рис.4.12 приведена схема триггера, использующего два транзисторных каскада с обратной связью по эмиттеру.   Обратная связь по эмиттеру является положительной: увеличение тока эмиттера  вызывает увеличение напряжения на , что уменьшает ток ,  увеличивает напряжение на коллекторе  и токи базы и эмиттера , что ведёт к регенеративному процессу перехода  в насыщение и  в отсечку. Резистор  для ускорения процесса регенерации полезно зашунтировать конденсатором  небольшой ёмкости.

Рис. 4.12

Посчитаем  состояние  закрытого  и насыщенного   как исходное.  Определим напряжение на эмиттерах,  предположив для простоты, что сопротивление ветви  заметно больше, чем  . Тогда .  Для обеспечения закрытого состояния    напряжение на его базе, создаваемое цепью    и источниками  и ,  должно быть меньше  .  Из схемы рис.4.12 определяем

.              (4.11)

При напряжении на входе триггера   , обращающем (4.11)  в равенство,  транзистор  открывается. Напряжение между  его коллектором и эмиттером, державшее транзистор  в насыщении, уменьшается и  выходит из насыщения. Активное состояние обоих транзисторов обеспечивает регенеративный процесс переключения, приводящий   в отсечку. Для этого транзистор  должен быть насыщен, что обеспечивается обычным выбором параметров базовой цепи . При переключении триггера изменяется напряжение на резисторе , которое в новом состоянии  приближённо равно .  Правильное функционирование триггера рис.4.12, предполагает, что схема сохраняет новое  состояние после выключения запускающего напряжения (. Для этого необходимо, чтобы  было меньше, чем , что достигается выбором сопротивления .

Дальнейшее увеличение управляющего напряжения  по сравнению с граничной величиной (4.11) состояния триггера не изменяет.  Последующий переход к уменьшению  при достижении граничного значения (4.11) не приводит   на границу насыщения, поскольку напряжение на его эмиттере в новом состоянии  меньше . Для  переключения триггера в исходное состояние следует дополнительно уменьшить  на величину, пропорциональную разности  :

 ,                                        где отношение сопротивлений представляет действие делителя в базовой цепи .

Описанный процесс переключения характерен для триггеров с одним входом и называется гистерезисом. На рис.4.13 показаны диаграммы изменения напряжения на выходе триггера рис.4.12, управляемого уровнем управляющего напряжения. В исходном  состоянии ( транзистор   насыщен и напряжение на его коллекторе (выходе триггера) близко к .  Приближение  к уровню   не изменяет состояния триггера, а при его достижении открывается  и закрывается . Выходное напряжение триггера переключается к уровню .  Дальнейшее  увеличение  на состояние триггера  не влияет. При последующем уменьшении  в точке  ничего не происходит, а обратное переключение происходит при  величине , меньшей  на величину . Направленный граф рис.4.13 называется петлей гистерезиса, а величина  - её шириной.

Рис. 4.13

Триггеры, управляемые уровнем, находят разнообразное применение как фиксаторы моментов пересечения выбранных уровней. Вследствие регенеративного характера  переключения фиксация момента времени обладает высокой точностью. На рис.4.14 приведен пример использования триггера Шмитта для формирования прямоугольной последовательности  импульсов, представляющей свойства сигнала на входе.

Рис. 4.14

Использование дополнительных цепей смещения позволяет, например,  устанавливать  исходный уровень в произвольной точке, например,  в середине петли гистерезиса, тогда схема работает как триггер, управляемый импульсами различной полярности.

4.10. Триггеры на операционных усилителях