Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

образом, пологий фронт «поглощается» в течение интервала пере­ ключения /[.

Заметим, что длительность tu определяющую задержку фронта

накопленного в базе при прохождении прямого тока /щ,1).

Следовательно, изменением /Пр можно регулировать задержку выходного крутого перепада напряжения. Очевидно также, что с увеличением / пр можно «поглощать» более длительные входные перепады.

1) Процессы накопления и рассасывания заряда в базе описываются в пер­ вом приближении уравнением заряда (параграф 2.2.2). Поэтому равенство (3.26) справедливо в предположении, что длительность /Пр импульса прямого тока до-, статочна для установления заряда, т. е. іар > Зт.

236

Заметим, что в выходном напряжении ипЫх(0 имеется началь­ ная ступенька, обусловленная падением напряжения на ДНЗ. Обычно уровень этой ступеньки незначителен, однако иногда сту­ пенька устраняется при помощи импульсного диода Д2 (рис. 3.31), обладающего малым временем восстановления обратного сопро­ тивления.

Длительность фронта іфі входного перепада напряжения может быть больше t\, и тогда этот фронт не сможет быть «поглощен» в течение интервала t\ переключения ДНЗ. Возможность увеличения

часть фронта и формирует фронт выходного сигнала. Поэтому к ДНЗі не предъявляются жесткие требования в отношении дли­ тельности h второго интервала переключения, важно лишь, чтобы длительность ti была достаточно большой. Напротив, основное тре­ бование к выходному ДНЗг— малая длительность /2.

Аналогично этому в любой многокаскадной формирующей схеме можно применять ДНЗ двух различных типов; при этом выходной ДНЗ должен обладать малым временем t2, все осталь­ ные— большим временем /і. . .

237

В схеме рис. 3.32 диод Д 3 является изолирующим, его назна­ чение— исключить подачу обратного напряжения на ДНЗг, пока не закончилась первая стадия запирания ДНЗь В многокаскадных формирователях к изолирующим диодам зачастую предъявляются настолько высокие требования (очень малое время восстановле­ ния, малое прямое сопротивление), что им не могут удовлетворить

существующие диоды. В таких случаях можно строить многокас­ кадные формирователи, используя для развязки каскадов друг от­ носительно друга ЛЗ, например, отрезки коаксиального кабеля.

Такой формирователь приведен на рис. 3.33. Диоды ДНЗь ДНЗг, ДНЗз подключены анодами к центральной жиле кабеля, а

Рис. 3.35

катодами (через конденсаторы)— к экрану кабеля. Каскады от­ делены друг от друга участками кабеля, задерживающими сигнал, обеспечивая тем самым последовательное по времени формирова­ ние отрицательного импульса каждым каскадом, и исключающими влияние каскадов друг на Друга во время формирования. Прямые токи через каждый ДНЗ, задаваемые сопротивлениями Rit R2, R 3 , выбираются такими, чтобы получить для выходного диода мини­ мальное время t2, а для предшествующих диодов — максимальное время tj.

В описанных схемах ДНЗ включены параллельно нагрузке и формируют передний фронт импульса. На рис. 3.346 показаны

238

4

Т р и г г е р ы

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Триггером называют спусковое устройство, которое может нео­ граниченно долго находиться в одном из двух состояний устойчи­ вого равновесия и переходить из одного в другое скачком всякий раз, когда воздействующее на его вход управляющее напряжение е достигает некоторых фиксированных пороговых уровней еі и ео.

Зависимость выходного напряжения иВЫх триггера от входного, управляющего, напряжения е показана на рис. 4.1а. Нижняя А'А и верхняя В'В ветви характеристики «вых = /(е) соответствуют двум устойчивым состояниям равновесия триггера, а точки А и В — пороговым значениям управляющего напряжения. На падающем участке ВА, где крутизна характеристики отрицательна, состояние равновесия системы, как известно, неустойчиво.

При возрастании напряжения е (по нижней ветви А'А) выход­ ное напряжение мВых остается постоянным и равным U0 до мо­

240

мента, когда управляющее напряжение достигнет порогового значе­ ния еь при котором напряжение «Вых скачком изменяется до нового значения U1 и остается равным ему при дальнейшем росте е. Если теперь уменьшать е, то ивых будет оставаться неизменным до мо­ мента, когда управляющее напряжение достигнет второго поро­ гового значения ео, при котором «вых скачком перейдет в исходное состояние устойчивого равновесия Ѵ°; ширина петли гистерезиса — напряжение еі — ео, называемое напряжением гистерезиса, — яв­ ляется во многих случаях важной характеристикой триггера.

Итак, выходное напряжение триггера может иметь в стацио­ нарном режиме либо низкое (U0), либо высокое (U‘) значение; триггеры, в которых состояния равновесия характеризуются уров­ нями выходного постоянного напряжения (потенциала) называют­ ся потенциальными (или статическими); именно такие триггеры рассматриваются в настоящей главе.

Состояние триггера, в котором напряжение (U!) на его выходе высокое, можно обозначить цифрой 1, а состояние триггера, в ко­ тором напряжение на его выходе низкое (U0) — цифрой 0 (можно, конечно, принять обратное кодирование).

Обычно триггер наряду с основным, прямым., выходом Q (по­ тенциал которого определяет состояние триггера) имеет еще один выход Р — инверсный, потенциал которого имеет значение, обрат­

Управляющий сигнал может иметь форму непрерывно изме­ няющегося напряжения или перепада напряжения (потенциала) или короткого импульса. Но во всех случаях, независимо от формы управляющего сигнала, выходное напряжение имеет вид перепадов напряжения: U*, £/°; в качестве примера на рис. 4.1 показаны воз­ действие непрерывного управляющего напряжения e(t) и вид вы­ ходного напряжения триг­

гера, показано на рис. 4.2а. При раздельном запуске управляющие (запускающие) сигналы (например, короткие импульсы) посту­ пают на два входа триггера от двух источников; при поступлении управляющего сигнала на вход 5 (вход «Set», установка «1») триг­ гер устанавливается в состояние 1 (т. е. Q = 1, Р = 0), а при по­ ступлении управляющего сигнала на вход R (вход «Reset» уста­

241

новки «О», «сброса») триггер устанавливается в состояние 0 (т. е.

Другими словами, при раздельном запуске триггер срабаты­ вает от каждого входного сигнала только тогда, когда они посту­ пают на входы 5 и R, чередуясь во времени.

Условное изображение триггера с общим (счетным) запуском (или с общим входом), так называемого Т-триггера, показано на рис. 4.26. При общем (счетном) запуске управляющие сигналы по­ ступают на один общий вход Г-триггера и при этом триггер сра­ батывает от каждого сигнала, т. е. каждый входной сигнал дол­ жен изменить состояние триггера на противоположное (если, например, к моменту поступления входного сигнала триггер находился в состоянии 1: Q = 1, Р = 0, то после воздействия сиг­ нала триггер переключается в состояние 0:Q = 0, Р — 1).

На практике применяются триггеры с более сложным управ­ лением, например ^Г-триггер (рис. 4.2б), т. е. триггер со счетным и установочными входами и др.; логика работы различных типов триггеров рассматривается в разд. 4.8—4.12 в связи с изучением триггеров на интегральных схемах. ■

Для построения триггеров могут быть использованы приборы, характеристики которых содержат участки отрицательной крутиз­ ны (например, туннельные диоды, тиристоры, газоразрядные лам­ пы и т. д.); однако наиболее широко применяются триггеры, основ­ ными элементами которых являются рассматриваемые в гл. 2 ключи на дискретных и интегральных компонентах. Принципы по­ строения и функционирования этих триггеров изучаются в настоя­ щей главе; в гл. 9 рассматриваются триггеры на туннельных дио­ дах и тйристорах.

4.2. СИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ НА ТРАНЗИСТОРАХ. СТАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ

4.2.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСЛОВИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Схема симметричного триггера на плоскостных транзисторах типа р-п-р с резистивными связями приведена на рис. 4.3. Схема образована соединением выхода одного резисторно-транзисторного ключа со входом другого и выхода последнего со входом первого; нетрудно видеть, что ту же схему можно представить двухкаскад­ ным резисторным усилителем, замкнутым в петлю положительной обратной связи.

В схеме рис. 4.3, в принципе, возможно состояние электриче­ ского равновесия, при котором оба транзистора Ті и Т2 открыты (работают в активном режиме), токи ік і и ік 2 равны друг другу и все напряжения в схеме постоянны. Однако это состояние яв­ ляется неустойчивым. Если предположить, что коэффициент пет­

242