Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf

Из соотношений (18.26) и

(18.30) видно,

что в триггере, как и

в любом

усилителе постоянного тока, напряжения на коллекторе

« к 1 и мК2

однозначно связаны

соответственно

с напряжениями « 6 2

зуют

для определения

Е6, R K , R 6 и R C B .

Точные выражения

для

этих

величин весьма

громоздки, из-за чего

ограничиваются

при

Если пренебречь

влиянием

/к о

и

« в о

на

величину

« к м а к с ,

то

| « к

макс|

=

Ек.

Поскольку # с

в >

R K

, то

|«к мин|

=

1« # к -

При заданном перепаде UK

напряжения

на

коллекторе полу­

чим

откуда

=

=

|«к макс|

[«к

мнн| =

Д

RK<

К

К

Обычно

величина «бо

мала:

« б 0

С Ек-

Полагая

приближенно

«бо

=

О ,

получим из соотношения

(18.33)

следующее

уравнение:

откуда

(Еб +

h R6)

(RK

+

# с в )

-

(EK

-

/кО RK) # 6 =

0, .

R

C B

=

E

K ~

I

K

O

R K

-

R K

.

(18.36)

t

6

f / «

R б

Если пренебречь малым вторым членом

в

формуле

(18.34),

то

«бз =

( £ б - / к о # б )

D

^

O

R

" D

-

-

( 1 8

' 3 7 )

Дк ~Г Пев т

Kb

Величину

Ев следует

выбирать,

исходя

из

температурной неста­

бильности

тока

/ „ о .

При

возрастании

Л-о

напряжение

«бз

снижается. Чтобы выполнялось

условие

«бз >

0,

должно быть

Еб

^кОмакс

# 0 -

Подставляя в формулу

(18.37)

вместо

Еб

величину

/ к о м а к с # б

и учитывая

выражение

(18.36), найдем

^

«бз (-^к —

IKORK)

{Ек

—

Д о

RK)

( Д О макс

— / к о )

— «бз (Л<0 макс

~f"

/ б )

(18.38)

Процесс перехода триггера

из одного устойчивого состояния

в

другое

Изучим теперь с учетом инерционности транзисторов

процесс

перехода триггера (рис. 18.12)

из первого устойчивого

состояния

зистора

Т\. Как

и

в мультивибраторе,

этот

процесс

состоит

из

грех

этапов:

лавинообразного

процесса,

рассеивания

в

том

транзисторе, который

запирается

(в данном случае, в 7Л), нараста­

u;\i:

ния

коллекторного

тока

в

отпи­

t,\

t>

\>;

<

рающемся

транзисторе

Т2

после

I

I

1 .

1

i

i

запирания

7\.

При

наличии кон­

1

денсаторов

С с в ]

и С с в 2

наблюда­

/I

11

ется

также

параллельно

процесс

установления новых

напряжений

Uto\

|i

1

l

1

r

на них.

Временные

графики

для

M

i

l

,

процесса

перехода

построены

на

рис. 18.16. Они напоминают соот­

ветствующие импульсы для

муль­

тивибратора.

Рассмотрим

форму

напряже­

ний при

воздействии,

начиная с

момента t0, положительного

им-

пульса с достаточно большой дли­

тельностью

г'нэ

и

длительностью

фронта ^ф з , гораздо меньшей, чем

длительность перехода.

(На рис.

18.16

г ф з

=

0).

При этом условии, хотя напря­

жение

«б:

изменяется

весьма

быстро в течение фронта

/ф3 , кол­

Рис. 18.16. Форма

напряжений

лекторный ток iKi

уменьшается, а

в триггере

при переходе из од­

напряжение ик\ возрастает гораз­

н о ю устойчивого состояния

в

другое.

до медленнее

вследствие

инер­

ционности транзистора

Т\. Под действием ик\

уменьшается напря­

жение « 6 2 , и в момент ti

транзистор Т2

отпирается.

Следовательно, в отличие

от

ранее

рассмотренного действия

чае имеется этап подготовки к опрокидыванию

(промежуток

— ^ i ) , определяемый инерционными свойствами того

транзистора,

щего

импульса

на

предварительно

запертый транзистор

этот

этап

отсутствует.

В

момент t\ возникает лавинообразный

процесс. Он

протекает

в промежутке /д

—

когда открыты

оба

транзистора,

в

соответ-

ствии

с эквивалентной

схемой (рис. 18.17)

для переменных сос­

тавляющих. Анализ

ее

позволяет выяснить

назначение ускоряю­

щих

конденсаторов

С,св 1

-'св 2-

кК 1

или

« к 2

неполностью передается на базу соответствующих тран­

зисторов, ввиду того что оно распределяется между сопротивле­

ниями

RCB

и R 6

,

включенными последовательно. Это, как

в

лю­

бом усилителе постоянного тока, приводит к уменьшению коэф­

фициента

усиления

K=KiK2.

сит

Как известно, длительность лавинообразного процесса

tn

зави­

от

коэффициента усиления К.

Значит,

если

конденсаторы

С

С

в

1 и

С е в

2

отсутствуют, то

величина

t„

в триггере

оказывается

значительно больше, чем в мультивибраторе. Благодаря

включению

конденсаторов

С с

в

1

и

С с в

2

шунтируются резисторы

R C

B ,

и

R C B 2 -

Через емкости

С с в

,

и С с в 2

(при достаточной

их величине)

пере­

менные

составляющие

напряжений

« K i

и ик2

полностью

пере­

даются

на базы транзисторов, что резко увеличивает

коэффи­

циент усиления К и ускоряет лавинообразный процесс. Длитель­

ность Гл

может быть приближенно рассчитана по формуле

(16.77').

Момент tx'

окончания лавинообразного

процесса

соответствует

условию (16.48). Далее в течение короткого промежутка

—

быстро происходит рассеивание носителей и запирание транзисто­

ра

Т\. Ток

lKi

спадает

до

нуля, а напряжение ик\

изменяется

до

« к 1

макс-

На

«рис. 18Л6

это соответствует скачку 1в момент1

t/.

Дли­

тельность этого промежутка определяется по формуле

(16.87)

Вследствие резкого возрастания входного сопротивления транзи­

стора Т\ почти скачкообразно изменяются

также

напряжения

« 6 i

и

«к2-

ся

Поскольку

в момент

t"

ток /,( 2

еще не достиг

установившего­

значения, то далее

в промежутке t"

— t"'

он

продолжает

на­

растать, а напряжение

ик2

уменьшается

(по

абсолютной

величи­

не), пока в момент t"' не наступит насыщение в транзисторе

Т2.

Длительность

ta

этого

промежутка

определяется

по

формуле

(16.89).

Рассмотрим

теперь процессы, происходящие с конденсаторами

С с в 1 и С с в 2 .

В

исходном

состоянии,

когда транзистор

Т\ открыт,

а транзистор

Т2

заперт, конденсатор

С с в , разряжен

до

минималь­

ного напряжения J R I M H H / ? C B I > а конденсатор 6 С 0 2

заряжен до

на­

пряжения

ЫпылксИсвг'

Вследствие запирания

транзистора

Т\

сатор

С с в ! заряжается

через сопротивления RK\

и Rt92

Д О мак­

симального напряжения

г а м а к е

# С в i

с

постоянной

времени

т 3 1

=

=

( R K I

+

/ ? б э з )

Ссв

i (рис. 18.16), Во

время

процесса

перехода

ток

заряда

4 i

создает

на

базе

транзистора Т2

дополнительное

напря­

жение,

из-за

чего

при

t > I "

|«62|

> | « б о | .

После

окончания

заряда

С с в ,

на базе транзистора Т2 устанав­

ливается

напряжение « б о ,

определяемое током связи

г с в 1 .

Ввиду того что во время процесса перехо­

да напряжение ик2

уменьшается

(по абсо-

Ccet

лютной величине), происходит разряд кон-

г—-41-

денсатора

С с в

2

до напряжения

J R 2 M H H

Rev 2

' 1

через

сопротивление

RM

И

открытый

транзистор Т2,

а также

параллельно

че­

Ясб2

рез

резистор

RCB2

(рис.

18.18) с посто-

^7

3

г,

янной

времени

Rb\ RCB 2

f-

/? 6 1

+

Rсв 2

Рис.

18.18. Цепь

где не учитывается малое

сопротивление

разряда конденсатора

связи.

транзистора Т2. Ток разряда i0.,

на сопро­

тивлении Rei

создает

дополнительное

по­

ложительное

напряжение, способствующее

запиранию

транзистора

Т\. После разряда

конденсатора

С С в 2

на базе этого транзистора

ус­

танавливается

напряжение

« б п . определяемое током связи

л ^ м и н

и управляющим сигналом

%П р

(рис. 18.16). когда в момент

t0'

напряжение КбзЕстественно, скачок напряжения

Ибь

вызванный

в момент t0'

окончанием действия

управляющего

импульса, мо­

жет произойти

в течение разряда конденсатора С с в 2 ,

не

нарушив

работы триггера. Но длительность

^и з

должна

быть

больше

Рассмотрим, как следует

выбирать емкости С с в 1

и С с в 2 .

Можно

показать, что они не влияют на лавинообразный

процесс,

если

Х3

RK

Сс „ > . (1,5 - т - 3) Тв .

Отсюда

С с в

!> С с в

ы | | | 1 — (1,5 •

(18.39)