1. Триггер на биполярных транзисторах. Схема, назначение элементов, осциллограммы напряжений, принцип действия.

Триггером называют устройство, которое имеет два стабильных  состояния.  Схема триггера приведена на рис.12.7.

 

Осциллограммы напряжений приведены на рис.12.8.

Рис.12.7б. demo12_7. Осциллограммы напряжений на выходах триггера.

Триггер в исходный момент времени находится в неопределенном состоянии. Из-за симметрии схемы, положительной обратной связи и тепловых шумов один из транзисторов получит открытое, а другой – закрытое состояние. В модели demo12_7  нет шумов и поэтому оба транзистора стали после включения приоткрытыми.

         После подачи положительного импульса на вход S (set), т.е. на базу левого транзистора он стал открываться и напряжение на его коллекторе (синяя линия) уменьшилось. Коллектор левого транзистора связан с базой правого резистором 1  кОм. Поэтому ток базы правого транзистора уменьшился и напряжение на его коллекторе увеличилось (красная линия). Этот процесс ускоряется тем, что коллектор правого транзистора так же связан с базой левого транзистора, и приобретает лавинный характер. За короткое время левый транзистор перейдет в открытое состояние, а правый – в закрытое. Повторные импульсы на входе S  состояние триггера не изменяют.

Для изменения состояния триггера на противоположное, когда левый транзистор закрыт и на его коллекторе установится наибольшее напряжение, а правый откроется, надо подать импульс на вход R (reset).

12. Мультивибратор на биполярных транзисторах. Схема, назначение элементов, осциллограммы напряжений, принцип действия.

Мультивибраторы.

На рис.12.8 приведена схема симметричного мультивибратора.

 

Рис.12.8. demo12_8. Симметричный мультивибратор.

Осциллограммы напряжений на коллекторах и базах транзисторов приведены на рис.12.9.

 

Рис.12.9. demo12_8. Напряжения на транзисторах в мультивибраторе.

На осциллограммах напряжений элементов схемы видно, что напряжения на коллекторах транзисторов циклически изменяются от минимального уровня около нуля, когда транзистор открыт,  до максимального уровня около напряжения источника питания E_К. При этом транзисторы имеют противоположные состояния. Рассмотрим процессы на интервале времени t1…t2. Из схемы следует, что напряжение на базе Ube1 = Uke2- Uс2. До перехода на этот интервал  при t < t1 напряжение Ube1≈0, Uke2≈ E_К и Uс2≈ E_К. При  t=t1 напряжение Ukе2 скачком упало до нуля и  Ube1≈- E_К. Транзистор V1 закрылся Uke1≈ E_К. Конденсатор С2 медленно разряжается через резистор Rb1 и транзистор. Как только он разрядится и напряжение Ube1 достигнет положительных значений, транзистор V1 откроется.  На этом же интервале  конденсатор C1 успеет зарядиться до напряжения E_К через резистор Rk1. Так как Rk <<  Rb, то это произойдет быстрее, чем разряд C2.

На следующем интервале процессы повторяются с той разницей, что роли элементов с индексами 1 и 2 меняются.

Мультивибратор применяется в качестве генератора импульсных колебаний. Если схема не имеет симметрии по значениям параметров элементов, то длительность состояний транзисторов будет разная и период колебаний будет равен сумме длительностей импульсов обоих транзисторов.

Другой пример мультивибратора с операционным усилителем рассматривался в разделе «Операционные усилители» (лекция 10).