3.2.5 Несимметричные триггеры

Несимметричный триггер, как и симметричный, обладает двумя устойчивыми состояниями, смена которых, благодаря наличию положительной обратной связи, происходит скачкообразно. Он имеет один вход и один или два выхода. Отличие состоит в том, что у него гистерезисная передаточная характеристика и состояния определяются уровнем входного напряжения. Если U_вх ниже наименьшего порогового значения, (U¹_пор) то на выходе один из логических уровней, если U_вх выше наибольшего порогового значения (U⁰_пор), то - другой логический уровень.

Несимметричный триггер впервые был описан О. Г. Шмиттом. Позже были разработаны различные схемные исполнения, но все они по-прежнему называются триггерами Шмитта.

Наборы триггеров Шмитта выпускаются в виде ИС в составе многих серий (133, К155, К555, 564, К118, К119 и др.). На 3.26 представлена принципиальная схема, условное изображение и передаточная характеристика одного из двух таких триггеров микросхемы К155ТЛ1. Он содержит ДТЛ элемент 4И (Т1, R1 и антизвонные диоды Д1...Д4), собственно триггер Шмитта (Т2, Т3, R2 ,R3, R4), каскад сдвига уровня (Т4, Д5, R5, R6) и сложный инвертор (остальная часть схемы). Если выполнение входной логической операции не требуется, входы соединяются между собой.

Гистерезисный характер передаточной характеристики объясняется тем, что через резистор R3 протекают разные токи в зависимости от того, какой из транзисторов триггера Шмитта открыт и насыщен - Т2 или ТЗ. В данном случае при насыщенном ТЗ и запертом Т2 (U_вх мало) ток через R3, следовательно, и падение напряжения на нем больше, чем при обратном состоянии транзисторов. Значит, отпирающее напряжение, подаваемое на базу Т2 со входа схемы, выше, чем запирающее, т. е. U⁰_пор > U¹_пор. Если предположить, что R2 R4, то разница между токами резистора составляет примерно 2 раза. Так же будут отличаться между собой пороговые уровни.

В цифровых устройствах триггеры Шмитта находят применение в качестве пороговых устройств и формирователей прямоугольных импульсов из сигналов произвольной формы. Благодаря тому, что U⁰_пор> U¹_пор, достигается повышение помехоустойчивости. Отсюда очевидная целесообразность использования их также в качестве приемников сигналов в линиях, подверженных воздействию помех.

Триггеры Шмитта выпускаются в виде ИС и в аналоговых сериях, например, КП8ТЛ1. Они могут питаться парафазным напряжением, поэтому пороговые уровни находятся вблизи нуля. Триггеры удобны для использования в качестве дискриминаторов, амплитудных селекторов, формирователей.

3.3 Счетчики и делители

Счетчик предназначен для подсчета количества единиц информации (счетных импульсов). Поступление единицы информации заключается в воздействии на вход счетчика перепада напряжение 0-1 при прямом входе или 1-0 при инверсном входе. Так один импульс содержит тот и другой перепады, то его и отождествляют с единицей информации независимо от типа входа счетчика.

Счетчик имеет К_п устойчивых состояний, каждое из которых повторяется после подсчета К_л счетных импульсов. Иначе говоря, счет импульсов осуществляется с коэффициентом (модулем) перерасчета К_п.

По способу кодирования числовой информации различают счетчики с позиционным (единичным, двоичным, десятичным и т. д.) и непозиционным (например, в кодах Грея) кодированием. В счетчиках с позиционным кодированием числовое выражение текущего стояния определяется формулой

где п - количество разрядов; Q_t - логическое значение разряда (Q_i=0,1); М_i - вес i-гo разряда.

В счетчиках с непозиционным кодированием разряды не имеют постоянных весов, и числовое выражение состояния предписывает каждому набору значений Q_i. Этот тип счетчиков встречается. Каждому практике существенно реже, чем счетчики с позиционным кодированием.

Ниже рассматриваются наиболее распространенные счетчики, идущие счет в двоичной системе счисления, - двоичные счетчики. В основу их построения положены п счетных триггеров. Каждому из них ставится в соответствие один определенный вес и набора: 2°, 2¹…2^n-1. Количество поступивших импульсов представляется в виде суммы

или для краткости записи-в виде позиционного набора Q_n-1 Q_n-2…Q₁ Q₀. Максимальный коэффициент пересчета двоичного счетчика К_п=2^п.

Счетчики подразделяются еще по другим классификационным признакам. По назначению различают суммирующие, вычитающие реверсивные; по способу запуска - асинхронные и синхронные; по способу организации переноса - с последовательным, сквозным и параллельным переносами.

Основными параметрами счетчиков являются: разрешающая способность, время установления и емкость.

Разрешающая способность - это минимальный период следования счетных импульсов Т_ст, при которых сохраняется работоспособность счетчика. Обратная величина

характеризует максимальную частоту счета.

Время установления Т_уст-это интервал между началом подачи на вход счетного импульса и моментом окончания самого продолжительного переходного процесса в счетчике.

Параметры Т_ст и Т_уст характеризуют быстродействие счетчика.

Емкость счетчика определяется максимальным числом импульсов, которое он может зарегистрировать. Численно емкость равна коэффициенту пересчета К_n.

Делители - это те же счетчики, но имеют, как правило, один выход, на котором появляется импульсный сигнал после каждых К_п счетных импульсов. Нередко предусматривается возможность изменять коэффициент деления К_n, с помощью специального управляющего кода. В принципе делители можно строить и на основе двоичных счетчиков, подключив к выходам дешифратор какого-либо одного состояния.

В большинстве практических случаев интегральные пересчетные устройства делаются комбинированными - счетчиками-делителями. С этой целью счетчик дополняют дешифратором старшего состояния, выходной сигнал которого может быть использован как сигнал переноса при наращивании разрядности с помощью нескольких микросхем, либо как выходной сигнал делителя.