13.5. Триггер Шмитта

Триггер Шмитта представляет собой бистабильную схему, переключение которой зависит от амплитуды запускающих им­пульсов Такие схемы успешно применяются в вычислительных устройствах и различных промышленных установках, где тре­буется изменять форму импульсов, формировать прямоугольные импульсы из синусоидальных колебаний и фиксировать превы­шение сигналом постоянного тока установленного уровня (по­рога).

Рис. 13.5. Триггер Шмитта.

Типичная схема триггера Шмитта на двух транзисторах n — р — n-типа изображена на рис. 13.5.

Для лучшего понимания работы схемы вначале предполо­жим, что на входе транзистора Т₁ сигнал отсутствует. Резисто­ры R₁, R₂ и R₃, включенные между положительным зажимом источника питания и землей, образуют делитель напряжения, и падение напряжения на резисторе R₃ будет положительным от­носительно эмиттера транзистора Т₂, благодаря чему поддержи­вается открытое состояние этого транзистора. На коллектор транзистора Т₂ через резистор R₄ подается положительное на­пряжение от источника питания. При открытом транзисторе на резисторе R₅ в цепи эмиттера появляется падение напряжения, так как через него протекает ток эмиттера; полярность напря­жения показана на рисунке. Через низкоомную вторичную об­мотку входного трансформатора L₂ напряжение на R₅ прикла­дывается между эмиттером и базой транзистора T₁ и создает обратное смещение на переходе база — эмиттер транзистора Т₁. Поэтому Т₁ закрыт. Такое стабильное состояние схемы являет­ся одним из двух возможных состояний. Из-за протекания тока через резистор R₄ и падения напряжения на нем коллекторное напряжение на выходном зажиме меньше напряжения источни­ка. Конденсатор С₂ не пропускает на выход постоянного напряжения, и в рассматриваемом стабильном состоянии тригге­ра выходное напряжение равно нулю.

При подаче на вход импульса напряжения он не будет ока­зывать влияния на схему, если амплитуда импульса меньше напряжения смещения между базой и эмиттером транзисто­ра Т₁, подаваемого с резистора R₅. Если же амплитуда входно­го импульса превысит указанную величину, то транзистор Т₁ откроется. Вследствие уменьшения напряжения на коллекторе транзистора Т₁ уменьшается прямое смещение на базе транзи­стора Т₂, в результате чего его ток эмиттера уменьшится. Соот­ветственно уменьшится падение напряжения на резисторе R₅, а прямое смещение на базе первого транзистора возрастет и вызовет дальнейшее увеличение тока через транзистор Т₁. Падение напряжения на резисторе Ri еще больше воз­растет и приведет к еще большему уменьшению пря­мого смещения на базе Т₂ и уменьшению падения напряжения на резисторе R₅- Этот регенеративный процесс будет продол­жаться до тех пор, пока транзистор Т₁ полностью не откроется, а Т₂ не закроется. Когда ток коллектора транзистора Т₂ спадет от максимальной величины до нуля и соответственно падение напряжения на резисторе R₄ станет уменьшаться, напряжение на коллекторе, которое является выходным, начнет возрастать. Изменение напряжения на коллекторе передается через кон­денсатор С₂ и является выходным сигналом; форма и величи­на выходного сигнала зависят от величины сопротивления на­грузки R„ и постоянной времени (R4 + Rн)С₂. Состояние, соот­ветствующее отпертому транзистору Т₁ и запертому транзисто­ру Т₂, является вторым устойчивым состоянием схемы, и оно сохраняется в течение длительности входного импульса. Когда напряжение входного импульса спадет до нуля, схема вновь возвратится в исходное состояние: транзистор Т₁ закрыт, а транзистор Т₂ открыт. Если постоянная времени (R₄ + Rн)С₂ значительно превосходит длительность входного импульса, то амплитуда выходных импульсов остается практически постоян­ной независимо от изменений высоты входных импульсов (при условии, что они превосходят уровень запирания Т₁). На частотах повторения импульсов более 20 кГц эффективность схемы можно повысить путем применения конденсатора связи вместо входного трансформатора.