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

Правая часть формулы определяет максимально допустимую величину выходного сопротивления Rr макс генератора e(t), при

Рабочий режим

Рис. 4.15

котором сохраняется триггерный режим. Если Rr задано, то па­ раметры триггера должны в наихудшем случае удовлетворять условию (4.41).

4.6.3. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Рассмотрим качественно переходные процессы, возникающие при переключении триггера с эмиттерной связью.

Пусть триггер находится в исходном состоянии (например, при е — ОТі закрыт,- Т2 насыщен). При подаче отрицательного вход­ ного импульса достаточной амплитуды на базу Тх отпирается эмиттерный переход Т\ и начинается рост коллекторного тока /кЬ который практически полностью идет через ускоряющую емкость С и базу Т2, благодаря чему происходит рассасывание заряда в базе Т2. Через некоторый промежуток времени tp Т2 переходит

вактивный режим.

Сэтого момента в схеме возникает регенеративный процесс, завершающийся через время tper запиранием Т2, при этом, если емкость С достаточно велика, коллекторное напряжение транзи­ стора Ті сохраняет большое отрицательное значение и к концу регенерации Ті остается в активном режиме. Однако как только запирается транзистор Т2, ток г'кі, который замыкался через С и базу Т2, пойдет теперь через RKі и транзистор 7’1 может сразу же оказаться в режиме насыщения [если выполняется условие (4.38)].

271

Так как напряжение на коллекторе Т2 спадает от нуля до —Ек в основном за время регенерации, длительность фронта этого пе­ репада невелика и составляет величину Уф^та.

После срабатывания ускоряющий конденсатор С разряжается

меньшего ео; при этом в триггере возникает переходный процесс обратного срабатывания. Под действием входного импульса тока начинается рассасывание заряда в базе Т\ и обычно через неболь­

этом отпирается транзистор Т2 и в схеме возникает регенератив­ ный процесс, завершающийся через время Урег запиранием Т\ (так как ток в ТI должен измениться на меньшую величину, чем в Т2, и напряжение база — эмиттер Т\ быстро растет из-за действия об­ ратной связи). После запирания Т\ начинается формирование

основной части фронта (Уф) тока і,;2 и напряжения ипых.

Если емкость С достаточно велика, то ток базы Тг во время формирования фронта можно считать постоянным и равным на­ чальному значению, и тогда нетрудно оценить по известным ме­

тодам (см. параграф 2.2.2) длительность Уф, которая оказывается

Для того чтобы можно было не считаться с динамическим сме­ щением, возникающим на конденсаторе С, следует выбрать ем­ кость С так, чтобы длительность Уи входного импульса, от которого срабатывает триггер, была не меньше Зтср и длительность Т — У„ (Т— период управляющих импульсов) была не меньше ЗтсзВместе с тем емкость С должна быть, как указывалось выше, достаточно большой, чтобы за время формирования фронта напряжение на емкости С изменилось незначительно.

4.6.4. РАСЧЕТ И ПРИМЕНЕНИЕ ТРИГГЕРОВ С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ

При расчете обычно задаются амплитуда выходного напряжения Um, сопро­ тивление генератора У?г, требуемые пороговые уровни срабатывания еі и от­

272

терной связью используется обычно при низких частотах переключения, поэтому выбирают низкочастотные импульсные транзисторы, удовлетворяющие требова­

6. Выбор начального смещения Еом зависит от характера применения триг­ гера. Можно выбрать £ см где-то в середине петли гистерезиса So < Есм < еі (рис. 4.17 а, б).

Если при этом па вход подаются разнополярные импульсы, то триггер рабо­ тает как перекидное устройство или элемент памяти, запоминающий полярность первого нз серии входных импульсов, вызывающего опрокидывание триггера. Если на вход подается напряжение произвольной формы (например, синусо­ идальной), то на выходе триггера образуется напряжение прямоугольной формы (рис. 4.176), т. е. триггер работает в режиме формирования импульсов.

Для того чтобы в рабочем режиме триггера транзистор Ті был не только

273

Сопротивления делителя RiR* должны удовлетворять условию (4.44) или (4.43) в, кроме того, /? = /?, ІІ R2 должно удовлетворять неравенству (4.41).

Начальное смещение £ См можно выбрать п вне петли гистерезиса; в этом случае триггер используется в качестве формирователя импульсов пли в каче­

8. Проведенный расчет является эскизным. После выбора номиналов и до­ пусков на параметры следует провести прямой проверочный расчет и, в част­ ности, вычислить номинальные (средние) значения еі и ео и разброс Деі и Де0 с учетом допусков на параметры и влияния температуры. Последнее особенно

4.7.ТРИГГЕРЫ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ

Врассмотренных выше транзисторных триггерах, симметрич­ ных и несимметричных, всегда в статическом режиме один транзи­ стор заперт, а другой — открыт. При применении в триггерах тран­

274

зисторов различных типов (одни транзистор типа р-п-р, а дру­ гой— типа п-р-п) в одном статическом режиме оба транзистора могут быть заперты, а в другом — оба открыты.

Подобные триггеры называются триггерами с дополнительной симметрией. В выключенном состоянии они практически не потреб­ ляют энергии, и в этом заключается их достоинство. (Надо, од­ нако, иметь в виду, что при одновременном включении большого числа таких триггеров происходит большое скачкообразное изме­ нение нагрузки на источники питания, что не всегда приемлемо.)

Эти триггеры обладают и некоторыми другими достоинствами, в частности значительной нагрузочной способностью, и в ряде слу­ чаев их применение является более предпочтительным (например, в кольцевых счетчиках (см. гл. 9), в которых всегда включен только один триггер).

На рис. 4.18а приведен пример схемы триггера с дополнитель­ ной симметрией с раздельным запуском.

В одном устойчивом состоянии транзисторы Т\ и Т2 открыты (и насыщены). Если, например, Т2 насыщен, то потенциал его кол­ лектора практически равен нулю; при этом ток базы транзистора Г1 определяется практически величиной Ei/Rs^ и при г'бі > ßit.,1

.транзистор Т1 также насыщен. На коллекторе Т\ напряжение (от­ носительно «земли») практически равно -f-£i и ток базы Т2 равен примерно £і//?бг; при і& 2 > ß2/K2 транзистор Т2 насыщен,

275

вое состояние, в котором транзисторы Ті и Т2 заперты. Действи­ тельно, если, например, положительным импульсом щ закрыт тран­ зистор Г], то прекратится ток через коллекторную нагрузку этого транзистора, управляющее напряжение, действующее на входе транзистора Т2, обратится в нуль и Т2 запрется; при этом напря­

пертом состоянии.

Включение триггера можно осуществить путем подачи отрица­ тельного импульса на вход еі или положительного — на вход е2.

На рис. 4.186 показан другой вариант схемы триггера с допол­ нительной симметрией; в режиме включения потенциалы коллек­ торов обоих транзисторов равны нулю. Схема триггера с дополни­ тельной симметрией и непосредственными связями приведена на рис. 4.18е; пример схемы триггера с дополнительной симметрией со счетным входом показан на рис. 4.18г (схема управляется им­ пульсами отрицательной полярности).

4.8.ТРИГГЕРЫ НА ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ

4.8.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Вэтом и последующих разделах рассматриваются триггеры, построенные на логических элементах и, прежде всего, на цифро­ вых интегральных схемах ИЛИ — НЕ, И — НЕ. Эти триггеры от­ личаются от рассмотренных выше триггеров на дискретных ком­ понентах тем, что они (включая цепи управления) представляют собой схемы потенциального типа, и в них отсутствуют специаль­

информации) происходит в произвольные моменты времени, опре­ деляемые моментами поступления входных информационных сиг­ налов (перепадов напряжения).

В синхронных триггерах (рис. 4.196), наряду с информацион­ ными входами, имеется один вход С (одно-тактный триггер) или несколько входов С (многотактные триггеры), на которые посту­ пают периодические последовательности синхронизирующих сиг­ налов— тактовых импульсов (ТИ).

276