8.2.2. Триггер шмитта

Описанная в предыдущем разделе схема RS-триггера опрокидывается тогда, когда на базу ранее запертого транзистора подается положительный входной импульс, открывающий этот транзистор. Существует еще и другой вариант управления бистабильными схемами, заключающийся в том, что используется единственное входное напряжение, и опрокидывание схемы происходит тогда, когда напряжение принимает либо положительное, либо отрицательное значение. Работающая по такому принципу схема называется триггером Шмитта. Простейшая его схемная реализация представлена на рис. 8.9.

Рис 8.9 Триггер Шмитта

Рис. 8.10 Передаточная характеристика триггера Шмитта

Когда входное напряжение превышает верхний порог срабатывания триггера U_евкл' выходное напряжение триггера скачком увеличивается до положительного значения U_aмакс. Когда же оно становится Меньше, чем нижний порог срабатывания U_евыкл. выходное напряжение снова скачком падает до нуля. Это позволяет использовать триггер Шмитта как формирова-Гель прямоугольного напряжения. Пример Вреобразователя синусоидального входного сигнала в прямоугольный показан на рис. 8.11.

Рис 8.11 Триггер Шмитта как формирователь прямоугольного напряжения

Благодаря положительной обратной связи процесс опрокидывания схемы происходит скачкообразно, даже когда входное напряжение изменяется медленно.

На рис. 8.10 изображена передаточная характеристика триггера Шмитта. Разность напряжений, соответствующих порогу включения и порогу отключения, называется гистерезисом переключения. Его величина тем меньше, чем меньше разность между напряжениями U_амакс и U_амин или чем больше коэффициент ослабления сигнала делителем напряжения R₁, R₂. Все меры, направленные на уменьшение гистерезиса переключения, ухудшают глубину положительной обратной связи и могут привести к тому, что схема перестанет быть бистабильной. При R₁  схема превращается в обычный двухкаскадный линейный усилитель.

Триггер Шмитта с эмиттерными связями

Неинвертирующий усилитель может быть реализован также по схеме дифференциального усилителя. Если его охватить положительной обратной связью при помощи омического сопротивления, то получится схема изображенного на рис. "8.12 эмиттерно-связанного триггера Шмитта.

Рис 8.12 Эмиттерно-связанныи триггер Шмитта

Соответствующим выбором параметров можно добиться, чтобы при опрокидывании схемы ток /ц одного из транзисторов полностью передавался к другому транзистору и ни в одном из транзисторов не достигалось состояние полного насыщения. Тогда при переключении схемы время рассасывания носителей ts будет близко к нулю, что существенно повышает предельную частоту переключении. Рассмотренная схема иллюстрирует так называемый принцип «ненасыщенной логики».

Рис. 8.13. Передаточная характеристика эмиттерно-связанного триггера Шмитта

На рис. 8.13 приведена передаточная характеристика эмиттерно-связанного триггера Шмитта.

8.3. Моностабильная релаксационная схема

Моностабильная релаксационная схема имеет одно стабильное состояние. Второе ее возможное состояние является стабильным в течение определенного, зависящего от параметров схемы постоянного интервала времени. По истечении этого интервала схема вновь опрокидывается в исходное стабильное состояние. Поэтому ее называют также реле времени, моностабильным триггером, старт-стопным мультивибратором или одновибратором.

Схемная реализация одновибратора представляет собой RS-триггер, в котором один из резисторов положительной обратной связи заменен конденсатором. Схема одновибратора приведена на рис. 8 14.

Так как через конденсатор не может протекать постоянный ток, то в установившемся режиме транзистор T₂ будет открыт, а T₁- заперт.

Положительный импульс входного напряжения открывает транзистор T₁. При этом его коллекторный потенциал падает с уровня V⁺ до нуля. Этот скачок потенциала через фильтр верхних частот RC передается на базу транзистора T₂. Потенциал базы транзистора T₂ скачком меняется с уровня 0,6 В до (- V⁺+ 0,6)В  - V⁺, и T₂ при этом запирается. Теперь транзистор T₁ по цепи положительной обратной связи будет поддерживаться в открытом состоянии, если даже входное напряжение станет равным нулю.

Конденсатор С, подключенный через резистор R к точке с V⁺, начинает перезаряжаться. В соответствии с изложенным в гл. 2 потенциал базы транзистора T₂ будет изменяться по закону

Транзистор Т₂ будет заперт до тех пор, пока потенциал V_B2 не достигнет значения приблизительно + 0,6 В. Это время можно определить, если в формулу (8.1) подставить V_B2  0. При этом длительность выходного импульса одновибратора составит

По истечении этого времени транзистор T₂ откроется и схема опрокинется в исходное состояние Вышеизложенное справедливо для случая, когда длительность управляющего импульса на входе схемы меньше, чем величина t_e Временная диаграмма напряжений в различных точках схемы одновибратора приведена на рис 8.15.

Рис 8.15 Временная диаграмма работы одновибратopa