Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 126
Скачиваний: 0
операций, для счета числа импульсов и деления частоты, а также
вустройствах сравнения.
Внастоящей главе изучим так называемый статический триг гер, который является разновидностью мультивибратора. В нем признаком того или иного состояния служит различная величина постоянного напряжения на выходе (высокий или низкий потен
циал). В дальнейшем он именуется просто триггером.
§ 18 . 2 . О С Н О В Н А Я С Х Е М А Т Р И Г Г Е Р А . ВОЗДЕЙСТВИЕ Н А ТРИГГЕР У П Р А В Л Я Ю Щ Е Г О Н А П Р Я Ж Е Н И Я
Принципиальная схема
Рассмотрим, какие преобразования необходимо произвести в схеме мультивибратора, чтобы получить два устойчивых состоя ния. Мультивибратор с самовозбуждением (рис. 16.2) имеет два квазиустойчивых состоякия, соответствующие тактам t i и Т2, из-за
|
наличия в цепях связи меж |
||||||||
|
ду каскадами емкостей С\ и |
||||||||
|
Сг. В |
спусковом |
|
устройстве |
|||||
|
(рис. |
16.22) |
|
наблюдается |
|||||
|
одно устойчивое |
и одно |
ква |
||||||
|
зиустойчивое состояние |
бла |
|||||||
|
годаря замене емкости С2 |
||||||||
|
резистором |
|
связи |
/?к |
и |
||||
|
принудительному запиранию |
||||||||
|
лампы. Чтобы |
получить |
два |
||||||
|
устойчивых |
состояния, |
необ |
||||||
Рнс. 18.2. Схема триггера с анодно-се |
ходимо |
заменить |
оба |
кон |
|||||
денсатора |
С\ |
и |
С2 |
резисто |
|||||
точными связями. |
рами связи /?с в 1 и RCB 2 , а источник смещения включить в цепь сеток обеих ламп. Сделав эти
преобразования, получим схему триггера с анодно-сеточными свя зями (рис. 18.2). Аналогичный вид имеет схема триггера с коллек- торно-базовыми связями (рис. 18.3).
Управление процессами в триггере осуществляется источником управляющего напряжения иупр, который в схемах (рис. 18.2 и 18.3) включен последовательно в сеточную (базовую) цепь. Для простоты исследования будем полагать, что его внутреннее сопро тивление равно нулю. На практике применяют также параллельное включение источника управляющего сигнала, как и в транзистор ном ключе (рис. 13.49) *. Мы этот случай отдельно рассматривать не будем, так как всегда по известным правилам параллельное включение источника можно пересчитать в последовательное.
* См. учебное пособие «Преобразование и формирование импульсов в
автоматических устройствах».
168
Ввиду того что |
связь между |
усилительными каскадами осу |
|
ществляется через |
резисторы ^?св |
1 или RCB?, |
триггер представля- |
Рис. 18.3. Схема триггера с коллекторно-базовымн связями.
ет собою двухкаскадный усилитель постоянного тока, выход ко торого соединен со входом, что создает положительную обратную связь. Как будет показано ниже, именно благодаря положитель ной обратной связи обеспечивается наличие двух различных по рогов срабатывания.
Помимо основной, применяется схема с эмиттерным резистором (рис. 18.4). В триггере, как и в мультивибраторе, лампы или тран-
Рис. 18.4. Схема триггера с эмиттерным резистором.
зисторы находятся в открытом состоянии поочередно. Если, на пример, открыт транзистор Т\, то на сопротивлении R3 создается
169
напряжение иэ, достаточное |
для |
запирания транзистора |
Т2 и, на |
||||
оборот, при протекании |
тока |
гэ 2 |
транзистора |
Т2 на резисторе |
RB |
||
создается напряжение |
иэ, |
достаточное для запирания транзисто |
|||||
ра Т[. Обычно режим транзисторов Т\ и Т2 выбирается |
одинако |
||||||
вым и напряжение иэ |
практически постоянно. Поэтому |
конден |
|||||
сатор Сэ , предназначенный, |
как |
известно, для |
сглаживания пуль |
||||
саций напряжения смещения, не ставится. |
|
|
|
||||
Так как свойства приведенных схем триггера на лампах |
и |
||||||
транзисторах, в основном, |
одинаковы, то далее |
изучается |
подроб |
но только схема с коллекторно-базовымн связями и посторонним
смещением |
Е6 |
(рис. |
18.3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Состояния |
триггера |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рассмотрим свойства триггера при постоянном управляющем |
||||||||||||||||
сигнале иу п р —-const. Триггер не имеет реактивных элементов, |
спо |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
собных |
поддерживать |
колебательный |
|||||||||
|
|
|
|
|
процесс. Поэтому после включения ис |
|||||||||||
|
|
|
|
|
точника |
питания |
устанавливается |
од |
||||||||
|
|
|
|
|
но |
из |
состояний |
равновесия, |
когда |
в |
||||||
|
|
|
|
|
схеме |
протекают |
постоянные |
токи, |
а |
|||||||
|
|
|
|
|
напряжения на всех элементах также |
|||||||||||
|
|
|
|
|
не |
меняются. |
Так как включены |
два |
||||||||
|
|
|
|
|
транзистора, то |
возможны |
следующие |
|||||||||
|
|
|
|
|
состояния: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1) |
транзистор |
Ti открыт, |
транзис |
|||||||
|
|
|
|
|
тор |
Т2 |
заперт; |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2) |
транзистор |
Т\ заперт, |
транзис |
|||||||
Рис. 18.5. Цепь связи между |
тор |
Т2 |
|
открыт; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
первым и вторым |
каскадами. |
ты; |
3) |
оба транзистора |
Тх |
и Т2 |
откры |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4) оба транзистора |
Г, |
и 7\ заперты. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Состояние транзистора, как известно, зависит от знака напря |
||||||||||||||||
жения на его базе. Найдем «ei |
и "62- |
Под действием |
напряжений |
|||||||||||||
« K I |
и Ей в |
цепи |
связи |
между |
первым |
и вторым |
каскадами |
(рис. |
||||||||
18.5) |
через резисторы |
|
и /?с „ 1 протекает |
ток связи |
iCB1. |
Так |
как |
|||||||||
источник смещения Е§ и резистор Rbi |
включены |
последовательно, |
||||||||||||||
то напряжение на базе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
«62 = |
Ее — iCB |
у R,62. |
|
|
|
|
(18.1) |
Заметим, что под действием ик\, когда при определенных ус ловиях транзистор Т2 открыт, через резистор RCB , протекает так же базовый ток /62При запертом транзисторе Т2 через элементы базовой цепи протекает ток /«о. Они, естественно, влияют на рас пределение напряжений в цепи связи и т о к / с в 1 . Однако, если под величиной i C D j понимать ток, непосредственно протекающий через резистор R62, то уравнение (-18Л) справедливо независимо от со стояния транзистора Т2*
170
В другой цепи связи (рис. 18.6) |
общий ток |
определяется не |
|||
только |
напряжениями |
иК 2 и Еб и |
транзистором |
Т\, но и источ |
|
ником |
управляющего |
напряжения |
н у п р . |
|
|
Для того чтобы найти ивь |
представим |
|
|||
общий |
T O K / R I , протекающий |
через |
резис |
|
|
тор /~?б1 в виде суммы |
двух |
составляю |
|
||
щих |
|
|
|
|
|
|
•"св 2 + |
1упр- |
(18.2) |
|
|
|
|
|
|
Как и для первой цепи связи (рис.
18.5), будем считать, что ток |
г с в 2 |
|
созда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ется |
непосредственно на сопротивлении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
#6i |
под действием напряжений |
H |
K |
I |
и |
Ев, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
когда |
отсутствует |
управляющий |
|
сигнал, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
г. е. при |
му П р = 0. |
Величина |
|
/ у п р |
— |
это |
|
|
Рис. 18.6. Цепь |
связи |
|||||||||
дополнительный ток, создаваемый через Между |
вторым и первым |
||||||||||||||||||
резистор |
#6i источником п у п р . |
|
Посколь |
|
|
|
|
каскадами. |
|
||||||||||
ку в базовой цепи транзистора |
Ti |
(рис. |
|
18.6) |
последовательно |
||||||||||||||
включены источники напряжений |
|
Ев |
и |
ИуПр, |
|
а также резистор |
|||||||||||||
#ei, то напряжение на базе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
«61 — Е5-\-нупр |
— i R 1 R 6 I |
= |
Еб + |
ИуПр — / с в |
2 #6i — |
|
#вь (18.3) |
||||||||||||
Исключим из этого уравнения величину |
" |
у п р |
. |
Этот |
ток зависит от |
||||||||||||||
|
|
/упр |
|
|
|||||||||||||||
состояния транзистора Т\. Если |
он |
заперт, то |
в |
схеме (рис. |
18.6) |
||||||||||||||
напряжение и у п р делится между сопротивлениями |
#ei и # с в |
2 - |
Тогда |
||||||||||||||||
|
|
|
^упр з |
— # б ! |
«упр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 1 8 . 4) |
||||
|
|
|
+ |
# с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Подставляя эту величину в формулу |
(18.3), |
найдем |
напряжение |
||||||||||||||||
на базе запертого |
транзистора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
«б:3 1 |
*св 2 # 6 1 |
+ |
|
а з |
М УПР' |
|
|
|
|
|
|
|
(18.5) |
||||
где коэффициент передачи на базу управляющего сигнала |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
„ . |
|
|
ROB |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(18.6) |
||
|
|
|
|
# 6 i |
+ |
|
# ,св 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если |
транзистор Т\ открыт, то |
базовая |
цепь шунтируется |
малым |
|||||||||||||||
входным |
сопротивлением # б# эб эь |
Так |
как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 4 s |
# с в 2» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
то управляющее напряжение |
делится |
между |
|
сопротивлениями |
|||||||||||||||
#61 и # 6 э |
ь Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'упр о " |
|
|
*упр |
|
l ' |
|
|
|
|
|
|
(18.7) |
||||
|
|
|
#61 -{- # 6 э |
|
|
|
|
|
|
|
|
171
В этом случае напряжение на базе открытого транзистора Т\
иво 1 = Ей — iC B 2 /?6i + а о к у п р , |
( 1 8 . 8 ) |
где
Токи связи гс в i и / с в 2 могут быть одинаковыми и различными в зависимости от выбора параметров схемы. Они изменяются про порционально напряжениям ик\ и ик2:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ~ |
+ Ей\; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* с в 2 ~ [ Ы - г - £ б ] . |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Как видно |
из формул |
( 1 8 . 1 ) , |
( 1 8 . 5 ) |
и |
( 1 8 . 8 ) , |
знак |
напряжений |
|||||||||
« 6 1 и "62 |
определяется |
|
|
|
смещением |
Е& и |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соотношением |
между |
|
||||||
соответствующим напряжением iCB2R6\ |
или / с в , |
|
/ ? в 2 . Если соглас |
|||||||||||||||
но |
формуле |
( 1 8 . 1 ) |
|
|
Еб < iCB |
1 #62 , |
|
|
|
|
|
|
||||||
то « 6 2 < 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
И транзистор |
Т2 |
открыт. Если же |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еб > ics |
1 #62 , |
|
|
|
|
|
|
то |
« 6 2 |
|
|
транзистор Т2 заперт. Аналогичный |
вывод |
следует из |
||||||||||||
выражений |
|
|
и |
|
|
для транзистора Т\, но с поправкой на |
||||||||||||
# |
|
р. |
|
> 0 , |
|
( 1 8 . 5 ) |
|
|
||||||||||
|
Он |
|
если( 1 8 . 8 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
у П |
|
|
|
открыт, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
и заперт, |
если |
(Е6 |
-f- <х0 н у п р ) < ссв 2 |
/ ? 6 Ь |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
( ^ б |
+ |
а з "упр ) |
> 'св 2 |
# 6 Ь |
|
|
|
|
||
|
|
Рассмотрим теперь последовательно указанные выше возмож |
||||||||||||||||
ные |
состояния триггера. |
устанавливается |
в схеме при |
достаточно |
||||||||||||||
|
|
Четвертое состояние |
|
|||||||||||||||
большом |
смещении Еб. |
|
Однако оно не имеет |
практической |
цен |
|||||||||||||
ности и не используется. При большом |
отрицательном |
управляю |
||||||||||||||||
щем сигнале |
м у п р |
можно |
скомпенсировать |
Еб и открыть транзис |
||||||||||||||
тор |
Т\. Это дает |
положительный |
скачок |
напряжения |
ик\, |
кото |
||||||||||||
рый |
передается через |
RCBi |
на базу транзистора |
|
Т2 и дополнитель |
но его запирает. Следовательно, в данном случае работает толь ко одно плечо триггера (транзистор Т\), схема не приобретает никаких новых свойств по сравнению с транзисторным ключом, а второе плечо (транзистор Т2) является излишним.
Третье состояние возможно при не слишком большом смеще нии Еб и соответствующем подборе остальных параметров схемы, но оно неустойчиво из-за наличия положительной обратной связи. Нарушение этого состояния равновесия происходит благодаря флуктуациям токов в транзисторах или напряжений в схеме. Рас смотрим, как действует положительная обратная связь, если оба транзистора 7j и Т2 открыты.
172