1.6. Триггер Шмитта
Триггеры Шмитта используют в качестве пороговых устройств и формирователей прямоугольных импульсов из сигналов произвольной формы, в том числе и синусоидальных. Он обладает двумя устойчивыми состояниями, смена которых происходит скачком под воздействием входных сигналов. Характерная особенность триггера Шмитта – различие в пороговых уровнях входных сигналов, при которых происходит его переключение. Это свойство называется гистерезисом. Участок характеристики между обоими пороговыми значениями – верхним Uпор.в. и нижним Uпор.н. – определяет область гистерезиса, а разность пороговых уровней Uпор=Uпор.в–Uпор.н – ее ширину. Ширина области гистерезиса характеризует чувствительность триггера Шмитта к переключающим сигналам: чем она уже, тем чувствительность выше. На рисунке 6 изображено графическое обозначение триггера Шмита и его передаточная характеристика.
Uвых
Вход Выход U1
U0
Uпор.н Uпор.в Uвх
Рис. 6. Триггер Шмита и его передаточная характеристика.
При входном сигнале низкого уровня выходное напряжение близко к нулю. Когда по мере роста входное напряжение достигнет нижнего порога Uпор.н, состояние триггера не изменится. Только когда входной сигнал сравняется с верхним пороговым напряжением Uпор.в, выходное напряжение скачком возрастет до уровня U1выхUп. Дальнейшее повышение входного напряжения не изменяет выходного. Уменьшение входного напряжения вызывает обратное переключение только тогда, когда входной сигнал понизится до Uпор.н. В этот момент выходное напряжение скачком уменьшится до нулевого значения.
2. Описание лабораторного стенда
Для выполнения лабораторной работы задействованы следующие блоки комплекта лабораторного оборудования К32: сменное устройство УС-14, программатор кодов (ПК), программатор серии импульсов (ПСИ), блок цифровой индикации (БЦИ), блок питания (БП) на 5 В. Схема электрическая УС-14 представлена на рис. 7.
Микросхемы D2, D5 К155ТВ1 – универсальный двухступенчатый JK-триггер. Триггер имеет инверсные асинхронные входы установки S и R, т.е. с активным низким уровнем. Информация со входов J и K записывается в триггер первой ступени, когда напряжение входа С изменяется от низкого уровня к высокому (по переднему фронту) и переносится в триггер второй ступени по отрицательному перепаду импульса синхронизации (по заднему фронту).
Микросхема D4 К155ТМ2 содержит два независимых комбинированных D-триггера, имеющих общую цепь питания. У каждого триггера имеется один информационный вход D, вход синхронизации С и входы S и R независимой асинхронной установки триггера в единичное и нулевое состояние.
Микросхема D3 К155ТЛ1 содержит два четырех входовых логических элемента И-НЕ с триггером Шмитта. Если для приема сигналов используется лишь один вход, то остальные три следует подключить к плюсу источника питания.
D 3
КПН9 1
2 6 КПИ10
4
5
D 4
H1 1
5 Q25
H2 2
H3 3
6 Q26
H4 4
H5 13
9 КПИ2
12
C2 11
8 КПИ3
H6 10
H7 КПИ1
D 1.1
D1.2
1 D5
H15 2 3 4
5 6 2
XS1 XS5
3
C1 4
D 1.4 5 6 6 КПИ4
12 D1.3 12
13 11
9 8 XS2 XS6 9 9 8 КПИ5
10
XS3 XS7 11
H8 13
XS4 XS8
D2
H9 2
H11 3
4
5
6 Q27
12
9
10 8 Q28
H10 11
H12 13
Рис. 7. Электрическая схема УС-14.