Методические указания к практической работе «моделирование и исследование логики работы триггеров и регистров.»

Триггер Шмитта на транзисторах | joyta.ru

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на  ОУ,  является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n   приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление,  потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а  транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4  начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта  находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Rs-триггер на транзисторах

Лабораторная работа.

Тема:.RS — триггер.

Цель: исследование работы RS — триггера.

Приборы: 2 панели “Полупроводники и микросхемы”, блок питания на

5В БП-5, соединительные провода, 2 транзистора структуры

n-p-n КТ315.

Подготовка к работе:

1. Повторить ТБ.

2. Собрать схему RS — триггера.

3. Подсоединить провода питания 5В к выходу БП-5 и к входу панели

(“+” от БП-5 к “+” панели, “-” от БП-5 к ““ панели).

4. Показать схему преподавателю или лаборанту.

5. Подключить шнур питания БП-5 к сети.

6. Включить тумблер “Сеть” на БП-5.

Схема RS — триггера.

Номиналы элементов:

R1, R2  330 Ом; R3, R4  680 Ом; R5, R6  16 Ком; R7, R8  12 Ком; VT1, VT2  КТ315; HL1, HL2  АЛ307Б.

Ход работы:

1. Попеременно подавая на входы “S” и “R” сигналы “1” или “0”

зафиксировать сигналы на выходах “Q” и “”.

2. Составить таблицу истинности для данного RS – триггера (см. табл.1).

Таблица1.

Примечание:

Сигналу “1” на входах “S” и “R” соответствует напряжение +5В.

Сигналу “0” на входах “S” и “R” соответствует напряжение на общем

проводе ().

Горящий светодиод на выходе “Q” или “” указывает на сигнал “1” ,

погасший  на сигнал “0”.

Архивы

АрхивыВыберите месяц Апрель 2021  (1) Март 2021  (3) Февраль 2021  (2) Январь 2021  (1) Декабрь 2020  (1) Ноябрь 2020  (1) Октябрь 2020  (1) Сентябрь 2020  (2) Июль 2020  (2) Июнь 2020  (1) Апрель 2020  (1) Март 2020  (3) Февраль 2020  (2) Декабрь 2019  (2) Октябрь 2019  (3) Сентябрь 2019  (3) Август 2019  (4) Июнь 2019  (4) Февраль 2019  (2) Январь 2019  (2) Декабрь 2018  (2) Ноябрь 2018  (2) Октябрь 2018  (3) Сентябрь 2018  (2) Август 2018  (3) Июль 2018  (2) Апрель 2018  (2) Март 2018  (1) Февраль 2018  (2) Январь 2018  (1) Декабрь 2017  (2) Ноябрь 2017  (2) Октябрь 2017  (2) Сентябрь 2017  (4) Август 2017  (5) Июль 2017  (1) Июнь 2017  (3) Май 2017  (1) Апрель 2017  (6) Февраль 2017  (2) Январь 2017  (2) Декабрь 2016  (3) Октябрь 2016  (1) Сентябрь 2016  (3) Август 2016  (1) Июль 2016  (9) Июнь 2016  (3) Апрель 2016  (5) Март 2016  (1) Февраль 2016  (3) Январь 2016  (3) Декабрь 2015  (3) Ноябрь 2015  (4) Октябрь 2015  (6) Сентябрь 2015  (5) Август 2015  (1) Июль 2015  (1) Июнь 2015  (3) Май 2015  (3) Апрель 2015  (3) Март 2015  (2) Январь 2015  (4) Декабрь 2014  (9) Ноябрь 2014  (4) Октябрь 2014  (4) Сентябрь 2014  (7) Август 2014  (3) Июль 2014  (2) Июнь 2014  (6) Май 2014  (4) Апрель 2014  (2) Март 2014  (2) Февраль 2014  (5) Январь 2014  (4) Декабрь 2013  (7) Ноябрь 2013  (6) Октябрь 2013  (7) Сентябрь 2013  (8) Август 2013  (2) Июль 2013  (1) Июнь 2013  (2) Май 2013  (4) Апрель 2013  (7) Март 2013  (7) Февраль 2013  (7) Январь 2013  (11) Декабрь 2012  (7) Ноябрь 2012  (5) Октябрь 2012  (2) Сентябрь 2012  (10) Август 2012  (14) Июль 2012  (5) Июнь 2012  (21) Май 2012  (13) Апрель 2012  (4) Февраль 2012  (6) Январь 2012  (6) Декабрь 2011  (2) Ноябрь 2011  (9) Октябрь 2011  (14) Сентябрь 2011  (22) Август 2011  (1) Июль 2011  (5)

Триггер Шмитта на операционном усилителе

Для построения триггера Шмитта используют компаратор на обычном операционном усилителе (ОУ) или же применяют специальную микросхему компаратора, и это встречается чаще.

Необходимо обратить внимание, что при использовании ОУ в триггере Шмитта, если входной сигнал является медленно нарастающим или имеет шумы, то существует вероятность того, что выход будет многократно переключаться, вследствие неполного закрытия-открытия выходного транзистора ОУ. Это связано с таким параметром ОУ как входное напряжение смещения

Обычный компаратор может быть легко преобразован в триггер Шмитта путем добавления положительно-обратной связи (ПОС) операционного усилителя или компаратора. Это обеспечивается добавлением резистора R3 в приведенной ниже схеме.

Эффект от данного резистора (R3) проявляется в том, что он смещает порог переключения зависящий от выходного состояния компаратора или операционного усилителя.

Когда выходной сигнал компаратора является высоким, то это напряжение подается обратно на неинвертирующий вход операционного усилителя. В результате порог переключения становится выше. Когда же на выходе напряжение падает, то порог переключения также снижается. Это придает схеме так называемый гистерезис.

Применение положительно-обратной связи создает более высокий коэффициент усиления и, следовательно, переключение происходит быстрее. Это особенно полезно, когда входной сигнал медленно изменяющийся. Так же для увеличения скорости переключения триггера Шмита, параллельно резистору ПОС подключают так называемый скоростной конденсатор емкостью 10…100 пФ.

Довольно легко подобрать резисторы, необходимые для работы триггера Шмитта. Уровень напряжения, при котором необходимо, чтобы триггер переходил в свое противоположное состояние, задается делителем напряжения из резисторов R1 и R2. Это первое что необходимо сделать. Затем уже подбирается резистор обратной связи R3.

Триггер что это такое

Общие принципы запоминающих элементов представлены выше. Триггером называется устройство, способное поддерживать 2 или больше устойчивых состояния, которые меняются под воздействием входных сигналов. Фактически речь о способе хранения минимального количества информации – 1 бит.

Осциллограф — понятие и конструкция прибора

Любой триггерный автомат состоит из двух основных блоков. Первый – предназначен для сравнения или другого вида обработки входных сигналов. Второй – обеспечивает хранение данных и отображение состояния соответствующими выходными сигналами:

• «1» – высокий уровень, прямой, Q;
• «0» – низкое напряжение, обратный (инверторный), /Q.

Как правило, между функциональными блоками организована обратная связь. Входные сигналы также делят на группы:

• информационные – R, T, S;
• управляющие – V, C.

К сведению. Рабочие циклы описывают в табличной форме, которая наглядно показывает состояние памяти при разных комбинациях входных сигналов.

Триггер Шмитта на транзисторах

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на ОУ, является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление, потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Электрический паяльник с регулировкой температуры

Мощность: 60/80 Вт, температура: 200’C-450’C, высококачествен…

Подробнее

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4 начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Триггер Шмитта принцип действия

является схемой с двумя устойчивыми состояниями, но ее состояние определяется уровнем напряжения на входе. Он применяется как схема определения уровня сигнала, а также как средство преобразования синусоидального сигнала в прямоугольный сигнал с малым временем нарастания и спада. Типичная схема триггера Шмитта, составленная из дискретных компонентов, показана на рис. 12.15.

При нулевом напряжении на входе транзистор Тх заперт, и поэтому транзистор Т2 находится в насыщении; его ток базы течет по резисторам Rxи Rr Пренебрегая разностью потенциалов между коллектором и эмиттером транзистора Т2, можно считать, что напряжение питания 9 В распределено

Рис. 12.15. .

между резистором R3 в эмиттере и резистором R4 в коллекторе. На резисторе R3 упадет 1,6 В, а на резисторе R4 — 7,4 В; разности потенциалов пропорциональны сопротивлениям резисторов, составляя в сумме 9 В. Поэтому потенциал эмиттера транзистора Тх равен 1,6 В, и напряжение коллектора транзистора Т2 находится примерно на том же уровне. Когда входное напряжение увеличивается до значения vbx = 2 В, через транзистор Тх начинает протекать ток, вызывающий падение напряжения на коллекторной нагрузке Rv отбирая ток базы у транзистора Т2. По мере того как падает эмиттерный ток транзистора Т2, уменьшается напряжение на общей эмиттерной нагрузке R3, открывая транзистор Тх еще быстрее. Эта регенеративная положительная обратная связь продолжает действовать до тех пор, пока транзистор Тх не попадет в насыщение, а транзистор Т2 не закроется; выходное напряжение становится при этом равным +9 В.

Если vbx теперь уменьшается, то коллекторный ток транзистора Тх постепенно падает. В это время, однако, начинает действовать дополнительный фактор: в игру вступает эмиттерный повторитель и напряжение на эмиттере транзистора 7j падает вместе с входным напряжением до тех пор, пока напряжение на коллекторе транзистора Тх не поднимется настолько, что станет открываться транзистор Т2. Когда в транзисторе Т2 начинает увеличиваться ток эмиттера, он вызывает быстрый регенеративный процесс: дополнительное падение напряжения на резисторе R3 помогает запиранию транзистора Тх, поднимая потенциал его эмиттера. Как только транзистор Тх полностью закроется, напряжение на его коллекторе поднимется до напряжения источника питания, полностью открывая транзистор Т2.

Функционирование эмиттерного повторителя, который вступает в действие, когда vbx уменьшается, является причиной гистерезиса в триггере Шмитта: триггер выключается при меньшем напряжении, чем включается. В рассмотренной схеме гистерезис мал и составляет приблизительно 0,6 В, но его можно изменить, выбирая другие отношения Rx: R4 и R^: Ry

В базу транзистора Тх, конечно, течет некоторый ток, когда схема переключается. Если это нежелательно, то на место транзистора Тх можно непосредственно поставить я-канальный полевой транзистор, такой как 2N3819, обеспечивающий схеме большое входное сопротивление, обычно присущее схемам на полевых транзисторах.

является идеальной схемой для стыковки медленно меняющихся сигналов с логическими схемами, которым требуются сигналы с малым временем нарастания и спада. Для таких применений удобна ИС 7413, являющаяся триггером Шмитта в интегральном исполнении (аналог 555TJI1. — Примеч. перев.); дальнейшее обсуждение вопросов, относящихся к применению этой ИС, см. в разд. 13.14.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Tweet Нравится

• Предыдущая запись: ВЫБОР ТРАНЗИСТОРА
• Следующая запись: Принцип изменения сопротивления

Чем отличается ток от напряжения? (2)
Связь тока и напряжения (0)
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА (0)
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)
ОГРАНИЧИТЕЛЬ ЗАРЯДНОГО TOKA АККУМУЛЯТОРА (0)
ЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАНЫ МОТОЦИКЛА (0)

Триггер шмитта на транзисторах схема

В статье показано, каким образом, добавив цепь положительной обратной связи к паре Дарлингтона, можно создать триггер Шмитта с очень большим коэффициентом усиления тока (в типичном случае – 10,000). Я не знаю каких-либо решений, сравнимых по характеристикам, за исключением интегральных схем. Тем не менее, эта очень простая схема успешно выполняет универсальные функции. Схему можно рассчитать на работу с токами нагрузки от единиц миллиампер до ампер, причем при низких токах ее входное сопротивление может превышать 100 МОм.

На Рисунке 1 показана упрощенная схема в версии с входным NPN транзистором и активным низким уровнем, а на Рисунке 2 – с PNP транзистором и активным высоким уровнем. R2 и R3 (с учетом RL) задают напряжение на эмиттере Q1. Когда входное напряжение VIN возрастает от нуля до значения VIN(ON), определяемого выражением (1), Q1 начинает включаться. Возрастающий ток его коллектора, усиливаемый транзистором Q2, будет приводить к снижению выходного напряжения VOUT, вследствие чего напряжение на эмиттере Q1 будет уменьшаться, еще больше открывая транзистор. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока Q1 не войдет в насыщение. Предполагается, что положительная обратная связь через резистор R3 больше, чем отрицательная, обусловленная током эмиттера Q1.

В этом и последующих уравнениях VBE и VCE с соответствующими индексами обозначают напряжения база-эмиттер и коллектор-эмиттер транзисторов Q1 и Q2.

Последнее иллюстрируется неравенством (2), которое должно выполняться, по крайней мере, с двукратным запасом. (В этой формуле β1 и β2 обозначают коэффициенты усиления токов транзисторов Q1 и Q2, соответственно, а RS – сопротивление источника сигнала VIN). Чем строже неравенство, тем большей будет величина гистерезиса.

Решая неравенство (2), можно, в соответствии с выражениями (3) и (4), определить границы допустимых значений сопротивления нагрузки RL и входного сопротивления RIN (в нашей схеме оно обозначено как R1). Кроме того, из (4) и (5) определяем граничное значение R3, которое должно быть, по крайней мере, в β2 раз больше, чем RL, чтобы сопротивление RIN было положительным. Типичное значение R3 не превысит половины от этой величины. Очевидно, что это будет справедливо, если коэффициент усиления Q2 велик. Выбрав R3 и VIN(ON), можно по формуле (6) рассчитать R2.

В состоянии «включено» напряжение VOUT приблизительно описывается выражением (7), где оно обозначено как VOUT(ON). Поскольку основной член выражения зависит от усиления Q2, измеренное напряжение обычно несколько отличается, но в типичном случае не выходит за пределы диапазона 2…3 В.

Ток, протекающий через RIN, увеличивает падение напряжения VR2 на резисторе R2 (уравнение 9), и если сопротивление R1 слишком мало, этот ток станет чрезмерно большим. (В предельном случае, если RIN равно 0, напряжение VOUT будет повторять VIN). При снижении входного напряжения VIN выход останется включенным до тех пор, пока Q1 не выйдет из насыщения. В этот момент положительная обратная связь выключит как Q1, так и Q2. Напряжение VIN(OFF), при котором этом произойдет, можно найти с помощью выражения (8). В связи с тем, что, скорее всего, вы захотите выбирать сопротивление R2, минимальным, чтобы минимизировать выходное напряжение низкого уровня, уровень VIN(OFF) будет зависеть от сопротивления резистора R1, но, опять же, значение VIN(OFF) зависит от коэффициентов усиления β транзисторов Q1 и Q2.

Схема триггера Шмитта на транзисторах

Для несимметричного триггера Шмитта характерно несколько устойчивых состояний, когда переход из одного в другое происходит лишь при пороговых уровнях. Поэтому для такого триггера Шмитта характерна гистерезисная передаточная характеристика. В нижеприведённой схеме использованы биполярные транзисторы.

На данном чертеже показано, что триггер Шмитта включает в себя транзисторы VT1 и VT2, гальванически связанные между собой посредством резистора R5. Все элементы имеют общую питающую шину. R1 и R2 обеспечивают рабочий режим транзистора VT1. Организован делитель напряжения (два резистора). Конденсатор C1 служит для ускоренного переключения. Временные диаграммы входных и выходных напряжений устройства показаны на рисунке. При подаче питания к устройству, он переходит в исходное состояние, когда транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В таком состоянии на выход устройства поступает некоторое напряжение Uэ, зависящее от элементов обвязки VT2. Имеются два порога срабатывания в триггере Шмитта (эта разность между напряжениями называется шириной петли гистерезиса).

Физические реализации триггеров

Базовый элемент создают из полупроводниковых приборов, используя современные технологические процессы для миниатюризации функциональных изделий.

Логический элемент на МОП транзисторах

Триггеры с тиристорами

Для повышения мощности подключаемой нагрузки можно собрать триггер с применением тиристоров. К управляющему электроду присоединяют вход S, к затвору – R. Для поддержания постоянного напряжения на аноде подойдет транзистор, включенный в соответствующую цепь.

Триггеры на релейно-контакторной базе

Несмотря на общие тенденции миниатюризации, вполне допустимо создать функциональный триггер из реле. Подобные решения, в частности, применяют для защиты цепей питания при включении мощных электроприводов.

Симметричный триггер с автоматическим смещением.

Кроме схем триггеров с внешним смешением существует ряд схем с автоматическим смещением, которое создается за счёт падения напряжения на сопротивлении Re в цепях эмиттеров транзисторов VT1 и VT2.

Симметричный триггер с автоматическим смещением.

Кроме резистора Re в цепи эмиттеров включается конденсатор Се, который выбирается достаточно большой ёмкости, чтобы за время переключения триггера из одного состояния в другое напряжение смещения практически не менялось. За счёт элементов Re и Се отпадает необходимость в отдельном источнике напряжения смещения, но это же приводит к тому что уменьшается уровень напряжения, которое может быть снято с выходов триггера. Кроме того на сопротивлении Re рассеивается достаточно большая мощность. В остальном же параметры схемы практически идентичны и схема с автоматическим смещением так же как схема с внешним смещением может использоваться как с раздельным запуском, так и с общим запуском.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

D триггер

D триггер является самым используемым, а по управлению он занимает промежуточное положение между RS триггером и JK триггером. Представителем D триггеров является микросхема К555ТМ2.

Обозначение D триггера микросхемы К555ТМ2

В составе данной микросхемы содержится два D триггера, которые имеют два входа сброса и установки R и C, информационный вход D (англ. Dalay – задержка) триггера и один тактируемый вход С триггера, а также два выхода: прямой Q и инверсный –Q. Как и все триггеры, у которых имеется тактируемый вход С, принцип работы D триггера основан на переключении уровней напряжений на выходе триггера только стробированием по входу С. Таким образом можно составить таблицу истинности D триггера.

Таблица истинности D триггера

D триггер является наиболее универсальным потому, что данным триггером можно заменить все остальные RS триггеры и JK триггеры. Для замены RS триггера необходимо просто не использовать входы D и C входы D триггера, а относительно JK триггера, то для большинства схем одной пары входов вполне достаточно. Ниже приведены схемы замены триггеров

Схема замены D триггером: RS триггера (слева) и JK триггера в счётном режиме (справа).

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

8.5. Схема триггера на биполярных транзисторах

Состоит из двух ключей на транзисторах, между которыми организо-

ваны положительные обратные связи. Схема имеет два устойчивых состоя-

ния: на выходе есть напряжение (одно состояние), на выходе нет напряжения (другое состояние). Переход из одного состояния в другое осуществля-

ется под действием управляющих сигналов. После изменения состояния

на противоположное управляющие сигналы могут отсутствовать. Сохране-

ние состояния при этом обеспечивается за счёт положительных обратных

связей. Схема представлена на рис.158. При нарисовании триггерной схе-

мы сначала рисуются два ключа и добавляются обратные связи. Обратная связь — это связь с выхода на вход.

Работа схемы. Пусть VT2 закрыт. Под действием напряжения на его коллекторе через Rб3 протекает ток, удерживающий VT1 в открытом состоянии. В то же время открытый VT1 закорачивает базовую цепь транзистора VT2 с резистором Rб4. Закрытое состояние VT2 соответствует значению выхода Q=1. Открытое состояние VT1 — =0. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора (Q=1) равно:

UQ=UпRб3/(RК2+Rб3) .

Для того, чтобы сменить состояние триггера на противоположное, необходимо подать сигналы на вход R или S. Входные сигналы обычно являются импульсными. Наличие напряжения на входе S (S=1) устанавливает Q=1, а наличие напряжения на входе R (R=1) устанавливает Q=0. Одновременная подача сигнала на входы S и R запрещена, т.к. триггер при этом перестаёт быть триггером (не будет противоположного состояния Q и ).

Диаграммы работы при наличии входных импульсных сигналов показаны на рис. 159. На интервале между импульсами на входах S и R триггер помнит то состояние, в которое он был установлен по этим входам, т.е. триггер -элемент памяти.

Расчет элементов схемы. Триггер в большинстве случаев является симметричной схемой, поэтому Rк1=Rк2, Rб3=Rб4 и можно рассчитывать половинку триггера. Уравнения для расчета:

Iб=Iк/(1,52) h31э,

где (1.52) -коэффициент насыщения;

Iк=Uп/Rк.

Сопротивления Rк1и Rк2обычно заданы, поэтому Iк известен, тогда

Rб=UQ/Iб.

Выражение для UQ -смотри выше.

8.6. Мультивибратор на транзисторах

Основное отличие мультивибратора от триггера состоит в замене резисторов положительных обратных связей на конденсаторы. Мультивибратор имеет два устойчивых состояния, но они меняются не под действием входных сигналов, а под действием сигналов через положительные обратные связи. Мультивибратор не имеет внешних входов. Это автоколебательное устройство. Схема мультивибратора представлена на рис.160, диаграммы работы — на рис.161.

Описание работы схемы. Примем за начальное состояние схемы ситуацию, когда транзистор VT1 — открыт, а VT2 — закрыт. При этом конденсатор С1 заряжен через Rк2(Rк2Rб). VT1 поддерживается в открытом состоянии за счет тока через Rб1 и базу VT1. Конденсатор С2 заряжается через Rб2 и открытый VT1. Полярность напряжения на С2 для этого процесса показана на схеме в скобках. Когда напряжение на С2 достигнет значения 0,6В, то к переходу Б-Э VT2 будет приложено положительное напряжение, открывающее этот переход. Переход Б-Э является диодом. Итак, VT2 открывается и напряжение на С1 через открывшийся VT2 прикладывается в обратном направлении к переходу Б-Э VT1, VT1 — закрывается. На этом заканчивается первый этап времени 0-t1. На втором этапе t1-t2 напряжение на конденсаторе С1 медленно изменяется, происходит разряд С1 по цепи Rб1, К-Э VT2. Одновременно конденсатор С2 быстро заряжается через RК1 и базовую цепь VT2 до напряжения питания +Uп, поддерживая VT2 в открытом состоянии. По окончании заряда С2 (раньше момента t2) открытое состояние VT2 поддерживается цепью через Rб2. Когда напряжение на конденсаторе С1 сменит свой знак и достигнет величины 0,6В, то откроется транзистор VT1. Это момент t2. Далее начинается этап t2-t3. Т.к. при закрывании транзистора параллельно К-Э подключен быстро заряжающийся через Rк конденсатор, то напряжение К-Э повторяет напряжение на конденсаторе. Половина периода работы схемы T/2 определяется постоянной времени =CRб. Обычно схема мультивибратора симметрична.

Триггер Шмитта. Схема, принцип работы

Триггером Шмитта называется схема (рис. 1), в которой оба каскада соединены ветвью, в которой происходят суммирование сиг­налов из двух каскадов и обратная подача этих сигналов на выходы

Такое решение используется в мультивибраторах с общим эмиттерным резистором. Для каждого из каскадов на этом резисторе возни­кает ООС, одновременно образуется ПОС, так как часть выходного напряжения второго каскада через этот резистор подводится к пер­вому каскаду. Отрицательная обратная связь стабилизирует рабо­чую точку, а, кроме того, при соответствующем подборе элементов цепи (например, при большом сопротивлении эмиттерного резистора) может не допускать возникновения «перевозбуждения» в схеме. При этом схема работает без захода в область насыщения, благодаря чему получают импульсы с крутыми фронтами и малой временной задержкой, называемой гистерезисом по отношению к запускающим импульсам. Связь с выхода первого каскада на вход второго осу­ществляет резистор или диод. Это связь по постоянному току. Триг­геры Шмитта применяют в качестве схем с одним или двумя устой­чивыми состояниями, а также для формирования прямоугольных колебаний.

Рисунок 1 −

Схема триггера Шмитта и формы управляющегои вы­ходного напряжения

Достоинство схемы заключается, в частности, в том, что вход схемы не охвачен петлей ОС и поэтому на входе отсутствуют сигналы, генерируемые схемой. Кроме того, выход схемы хорошо развязан от входа.

Работа схемы протекает следующим образом. Если напряжение на входе (управ­ляющее напряжение) равно нулю, транзистор Т

1 заперт. В это время проводит транзисторТ 2, так как на него поступает соответствующее смещение с делителяR k,R 1,R 2. Делитель, смещающий транзисторТ 2 (в основномR k), подобран таким образом, чтобы транзисторТ 2 не работал в режиме насыщения Протекающий через транзисторТ 2 ток создает падение напряжения на эмиттерном резисторе Rэ, а это в свою очередь вызывает еще более глубокое запирание тран­зистораТ 1. Увеличение входного напряжения выше определенного уровня вызывает отпирание транзистораТ 1 и быстрый переход схе­мы в другое состояние. В этом состоянии напряжение на коллекторе транзистораТ 1 убывает и, следовательно, уменьшается напряжение на базе транзистораТ 2 и он закрывается. Триггер остается в этом состоянии до тех пор, пока входной сигнал выше порогового уровня. Выходное напряжение в этом состоянии достигает своего максималь­ного значения. Если управляющее транзисторомТ 1 напряжение уменьшается ниже порогового уровня, наступает рост напряжения на коллекторе транзистораТ 1, а следовательно, увеличение напря­жения на базе транзистораТ 2, так что транзисторТ 2 начинает про­водить ток и происходит переброс схемы в первое состояние.

Из приведенного описания вытекает одно из типичных приме­нений триггера Шмитта − использование его в качестве генератора прямоугольных колебаний. Триггер Шмитта применяется также в качестве амплитудного дискриминатора или порогового детектора.

Принцип работы триггера Шмитта

В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. В случае если входное напряжение триггера не превышает напряжение срабатывания U1 (UВХ < U1), то триггер находится в одном из устойчивых состояний, а напряжение на выходе находится на уровне Е0 (UВЫХ = Е0). Когда же напряжение на входе превысит порог срабатывания (UBX > U1), то триггер моментально перейдёт в другое устойчивое состояние и напряжение на выходе станет равным рабочему напряжению триггера Е1 (UВЫХ = Е1). После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е1.

Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Как только напряжение на входе уменьшится до некоторого уровня напряжения U2 (UВХ < U2), то триггер скачкообразно перейдёт в исходное состояние, при котором напряжение на выходе будет равным Е0 (UВЫХ = Е0).

Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера.

Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах.

Расчёт триггера Шмитта

Исходные данные: амплитуда импульсов Um = 10 В, максимальный выходной ток триггера Im = 10 мА, напряжение срабатывания триггера U1 = 5 В, напряжение отпускания триггера U2 = 3 В, частота следования импульсов fm = 5 МГц, длительность фронта и среза импульсов tf = ts ≤ 10 нс.

1. Определение напряжения источника питания
2. Выбор транзистора. Транзистор должен соответствовать следующим условиямДанным параметрам соответствует транзистор КТ315Д со следующими характеристиками:
3. Определяем сопротивление коллекторных резисторов R3 и R7 транзистора VT1 и VT2.
4. Вычисляем сопротивление резистора R5 в эмиттерных цепях транзисторов.
5. Находим сопротивления резисторов R4 и R6. Для этого введём коэффициент пропорциональности λ, между резисторами.Сопротивление резистора R4 вычислим по следующей формулеТогда сопротивление резистора R6 будет равно
6. Определяем сопротивление резисторов R2.
7. Определяем сопротивление резистора R1.
8. Вычисляем значение ёмкости ускоряющего конденсатора С1.

Выполненный расчёт является предварительным, так как из-за разброса параметров элементов схемы возможны некоторые отклонения от заданных условий схемы. После выбора номиналов элементов необходимо провести прямой проверочный расчёт пороговых уровней напряжения U1 и U2 по следующим формулам

Прямой проверочный расчёт важен, в случае если ширина петли гистерезиса (U2 – U1) находится в пределах нескольких долей вольта.

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

• Версия для печати > Физики из России открыли новую необычную черту у искусственных атомов
• Графеновые суперконденсаторы для носимой электроники
• Роль экологической среды развития в ДОУ
• «Бабочка Хофштадтера» помогла отключить проводимость графена
• Неразгаданные тайны человечества
• Всеволновая антенна своими руками: особенности, конструкция и согласование
• Особенности суммирования низкоскоростных волн в МОГТ
• 5,8-дюймовый экран смартфона iPhone X на самом деле меньше, чем 5,5-дюймовый экран iPhone 8 Plus
• Природа миражей. Почему люди их видят?
• Микробы, бактерии под микроскопом

← Анализ кредитных предложений для отдыхаПрограмма для скачивания игр на компьютер бесплатно →

Похожие записи:

Степень черноты Электросчетчик са4у-510 Iar embedded workbench for 8051 v8 10 3 full Spi (перевод из книги mastering stm32) Представлен первый в мире монитор с 25-дюймовым экраном e ink [видео] Proteus 8.7 торрент русская версия