ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 171
Скачиваний: 0
изойдет обратное опрокидывание триггера в состояние: тран
зистор 77 открыт, транзистор Т2 заперт. |
триггера, как |
||
Для нормальной работы несимметричного |
|||
уже указывалось выше, необходимо выполнение |
условия |
||
> |
А?к,. Тогда в соответствии с формулами |
(6.20) |
и (6.22) |
^ІІІ |
Ü аз- |
|
|
Следовательно, в диапазоне изменений входного напряже ния, определяемого неравенствами Un] > мвх > возмож ны оба устойчивых состояния равновесия (рис, 6,17), т. е. гис
терезис. Наличие такой гистерезисной области, как было по казано в гл. 5, является необходимым признаком любого реге неративного устройства.
Временные диаграммы напряжений несимметричного тригге ра изображены на рис. 6.17. При возрастании входного напря жения в интервале 0—1\, как видно из диаграммы нвх =•= f{t), в триггере возможно только одно устойчивое состояние рав новесия: транзистор 77 открыт, Т2 закрыт. В момент U нвх — и„2 и выходное напряжение заходит в гистерезисную область. Так как в этой области возможны оба устойчивых равновесия, то опрокидывание триггера в этот момент не про исходит. В момент І2 I = U„x. входное напряжение выходит из гистерезисной области и попадает в область значений ^вх- в которой возможно только одно устойчивое состояние равно весия: транзистор 77 закрыт, Т2 открыт и происходит опроки дывание в это состояние.
Аналогичным образом происходят процессы при уменьше нии входного напряжения. В момент і3, когда напряжение мвх, входит в гистерезисную область, опрокидывания не происхо дит, а в момент U, когда входное напряжение выходит из гис терезисной области, происходит опрокидывание триггера в но вое состояние равновесия.
Применение несимметричного триггера
В практических схемах обычно начальное смещение уста навливается делителем напряжения Т?іТ?2 (рис. 6.18). Если на пряжение смещения U6X выбрано из условия
Unl ^ |
Unо , |
то при отсутствии входного сигнала в триггере может уста новиться любое состояние равновесия. При подаче на триггер разнополярных импульсов триггер будет вырабатывать пере пады напряжения (рис. 6.19,а). В этом режиме триггер можно использовать как устройство, запоминающее полярность пер вого из серии импульсов одной полярности.
Несимметричный триггер может применяться для формиро вания прямоугольных импульсов из синусоидального напряже ния. Перепады формируются в момент выхода входного на пряжения из гистерезисной области (рис. 6.19,6).
Несимметричный триггер часто используется как сравни вающее устройство (так называемый компаратор уровня), ко торое срабатывает в момент, когда входное напряжение дости гает порогового уровня (рис. 6.19, в).
Достоинством несимметричного триггера по сравнению с симметричным является то, что к коллектору транзистора Т2 не подключаются элементы цепи обратной связи. Поэтому под ключение нагрузки к коллектору Т2 незначительно влияет на процессы в триггере. Кроме того, длительность фронтов напря жения ик2 меньше, чем в симметричном триггере. Достоин ством несимметричного триггера является также более высо кое входное сопротивление, что обеспечивается наличием от рицательной обратной связи.
Отметим, что несимметричный триггер не может применять ся в качестве двоичной счетной (пересчетной) ячейки. Поэто му счетчики и регистры импульсов строятся на симметричных триггерах.
ЬОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Поясните процессы при опрокидывании несимметрично го триггера (например, регенеративный процесс перехода в со стояние: транзистор 77 открыт и насыщен, Т2 заперт),
2.Нарисуйте эквивалентные схемы статических состояний несимметричного триггера с эмиттерноц связью,
246
Рис. 6.18
Глава 7
МУЛЬТИВИБРАТОРЫ
§ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ультивибраторами называются двухкаскадные релакса Мционные генераторы. Как было показано в гл. 5, для по лучения релаксационного генератора в цепь положи тельной обратной связи необходимо включить реактивный эле мент — катушку индуктивности или конденсатор. В подавляю щем большинстве практических схем релаксаторов в цепь об ратной связи включается конденсатор. Если у триггеров обе связи между каскадами являются резисторными, то у мульти вибраторов одна или обе связи между каскадами — емкостные. Мультивибраторы, как и любые релаксационные генерато ры, могут работать в режимах ждущем (заторможенном), ав токолебательном и синхронизации. Характеристика этих режи мов приведена в гл. 5. В настоящей главе рассматриваются мультивибраторы в ждущем и автоколебательном режимах. Режим синхронизации релаксационных генераторов рассмат
ривается в гл. 11.
Основное назначение ждущих мультивибраторов — полу чение широких импульсов (десятки микросекунд — сотни мил лисекунд), начало которых определяется запускающим им пульсом. Кроме того, ждущие мультивибраторы применяются в качестве делителей частоты, устройств задержки и для дру гих целей.
Автоколебательные мультивибраторы в основном применя ются для генерации прямоугольных импульсов.
§7.2. ЖДУЩИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
СКОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВЫМИ СВЯЗЯМИ
НА ТРАНЗИСТОРАХ
Схема ждущего мультивибратора (рис. 7.1) отличается от схемы симметричного триггера (рис. 6.1) тем, что одна из ре зисторных связей заменена на емкостную (через конденсатор С). В связи с этим одно состояние мультивибратора — граи-
247
зпстор Т1 заперт, транзистор Т2 открыт — является устойчи вым, а другое — транзистор Т1 открыт, транзистор Т2 за перт — квазиустойчивым. Переход из квазиустойчивого со стояния равновесия в устойчивое совершается под воздействи ем внутренних процессов в схеме, из устойчивого в квазиустой чивое — под воздействием запускающего импульса. Методы запуска в этой схеме такие же, как и при раздельном запуске симметричного триггера. В схеме на рис. 7.1 применен коллек торный запуск через коммутирующий диод Д.
Временные диаграммы напряжений в мультивибраторе изо бражены на рис. 7.2.
Рассмотрим принцип работы мультивибратора. При отсут ствии входных импульсов мультивибратор находится в устой
чивом равновесии (интервал 0 |
Транзистор Т2 открыт, |
||
так как |
на его базу через |
резистор |
R&, подается отрица |
тельный |
потенциал — Ек, |
причем параметры схемы подо |
|
браны так, что транзистор Т2 находится в режиме насыщения. Транзистор Т1 заперт источником смещения 4- Е л. Конденса тор С заряжен до напряжения, близкого к Ек. Диод запуска Д находится в состоянии, близком к отпиранию, так как по тенциалы на его аноде и катоде.практически одинаковы и рав ны -- Е,. Запускающий входной импульс через диод и конден сатор С передается на базу транзистора Т2 и уменьшает ток через этот транзистор. Ток гк? и напряжение мк.,2 уменьшают ся, уменьшение икл2 передается на базу транзистора Т1 и от пирает его. Таким образом, оба транзистора переходят в уси лительный режим. Так как коэффициент усиления двухкаскад-
248
іюго усилителя больше единицы, в мультивибраторе развивает ся процесс опрокидывания. Процесс опрокидывания можно изобразить в виде
f U ( t . э2 t ~г^н2 'i' ^к.э2 у “'Щ'і Э| |
t “ >^к.эІ t “ * I |
В результате процесса опрокидывания транзистор 77 отпира ется и переходит в режим насыщения, а транзистор Т2 запира
249
ется. Так как напряжение на коллекторе транзистора 77 и, следовательно, на катоде диода увеличивается, то диод запи рается и отключает генератор входных импульсов от мульти вибратора. Мультивибратор переходит в квазиустойчивое со стояние равновесия (интервал t\— t2). Конденсатор С через малое сопротивление насыщенного транзистора 77 подключа ется параллельно участку база—эмиттер Т2 и создает положи тельное напряжение иб.ъ2 — чс, удерживающее транзистор Т2
в закрытом состоянии после опрокидывания. Происходит пере заряд конденсатора С по цепи
С — Roo ( — Ек) -* эмиттер-коллектор 77
При этом напряжение «блз уменьшается и, когда это напряже ние станет равно нулю (момент /2), транзистор Т2 откроется и в схеме произойдет обратное опрокидывание:
Цб.э2 ф—*7ц2 t t f ~*7|Kl Г V‘Т'! ',) ( —^ I
В результате опрокидывания транзистор 77 запирается, а Т2 отпирается, после чего происходит процесс восстановления
исходного состояния |
(интервал t2—/ 3 ) . |
который |
заключается |
|
в восстановлении заряда конденсатора |
С от источника |
— t'K |
||
через резистор |
и участок база—эмиттер Т2. |
Заряд |
кон |
|
денсатора создает фронт t~ на коллекторе транзистора 77. По
окончании процесса заряда происходит переход устройства в устойчивое исходное состояние. Как видно из временных диа грамм, на коллекторах формируются импульсы (положитель ный — на коллекторе 77, отрицательный — па коллекторе Т2), длительность которых /н равна длительности квазнустойчивого состояния и определяется величинами параметров схемы.
§ 7.3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ
Расчет устойчивого равновесия
Для того чтобы транзистор Т2 находился в режиме насы щения, необходимо выполнение условия
(7.1)
откуда
(7.2)
2.50
Эквивалентная схема входа запертого транзистора 77 ана логична эквивалентной схеме входа запертого транзистора в симметричном триггере (рис. 6.3), поэтому условие запирания получается аналогичным [см. формулу (6.2)]
Я«. < - Г - ' — ’ |
(7.3) |
*кумаче |
|
1 де / к пмакс — обратный ток при максимальной температуре. Условие самовозбуждения. Процесс запуска аналогичен та
кому же процессу в симметричном триггере, так как во время быстрого процесса связь между каскадами и в мультивибра торе и в триггере определяется емкостями. Поэтому условие самовозбуждения мультивибратора получается таким же, как
в триггере [см. формулу (6.8)]:
7?кі
А
«к,
/Ѵк- (7.4)
/?к2 |
' в х [ |
Расчет длительности импульса
Длительность квазиустойчпвого состояния определяет дли тельность импульса tH и зависит от релаксационного процесса
перезаряда конденсатора С. Эквивалентная схема перезаряда конденсатора изображена на рис. 7.3. Для расчета используем формулу длительности временных интервалов (10).
Найдем параметры экспоненты iiö.vi, определяющей дли тельность импульса (рис. 7.2)
Ui,.л (0) — U ллз_(дД |
(7.5) |
|||
U |
(/„) |
— Uг,.,1 (сс) |
||
|
||||
Из эквивалентной схемы следует: |
|
|
||
X = С#и ; и 6Ло (0) » Uc (0) - |
£ ь; |
Uom (оо) = |
|
|
Uö.s2 (/„) = 0 .
Подставляя значения величин в формулу для /и, получим
2Ü1