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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

6

-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