Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

9.02 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 2519 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

соотношением (18.19). Что касается Un2, то для него формула (18.22) несправедлива, так как в ней не учитывается величина

^ у п р

кр Ф 0.

Найдем

U„2,

учитывая,

что

входным

сигналом для усилителя

при

отпирании

транзистора Т2

(рис.

18.8)

является

величина

Д Мб! =

а о ( ^ П 2

—

^ у п р

к р ) .

Подставляя

в это

выражение

Д ив\

из формулы

(18.21), получим

ип2

= Е

б ~ ^ ' п

Я ~ + и у п

к р .

(18.24)

Эта формула является обобщением соотношения

(18.22),

которое

имеет

место

при

с7у п р к р = 0 .

Так как

в несимметричном

триггере

величина

С в 2 макс

мала, а

коэффициент

/ С

[ > 0 ,

то

оказывается,

что

^ - б

При этом

условии

. . .

C B I мин

# 6 1

иа2

Анализ

выражений

(18.19)

(18.24)

показывает,

что

всегда

Un2

Ual.

При изучении процессов в триггере мы предполагали, что в от крытом транзисторе имеет место насыщение. Это условие не яв ляется обязательным. Если открытый транзистор работает в ли

нейном	режиме, то в промежутке t\—12			напряжения			«K i	и Ню
не постоянны, а следуют за изменением управляющего							• сигнала.
Основные же свойства триггера		остаются неизменными.
	Характеристика	управления		триггера
Изучение воздействия управляющего сигнала иа триггер пока
зывает, что форма напряжений (за			исключением		«ei)		в	первую
очередь	определяется внутренними		свойствами		схемы		и величи
ной порогов срабатывания ( J a l и U„2.			Только в промежутке					t2—t3,
когда триггер работает как усилитель, форма напряжений								непо
средственно зависит от управляющего сигнала.
Следовательно, триггер работает			одинаково		при		различной
форме	и у п р .
Для наглядного представления основных свойств триггера вво
дится понятие характеристики управления ик2 = / ( И у П р						) ,	представ
ляющей собою зависимость выходного напряжения ик2						на коллек
торе транзистора Т2 от входного управляющего					сигнала			к у п р ,
вводимого в цепь базы транзистора			Т\. Она определяет				свойства

триггера как двухкаскадного усилителя постоянного тока с поло жительной обратной связью.

180

Характеристики управления симметричного и несимметричного триггера показаны на рис. 18.9,а и 18,9,6. Они построены на осно-

я)		Их!		<~/а

1	Urn	1	ик,тн	л


	С /1	К	С	*
1 J и в		С	Л	с

Г-

Рис. 18.9. Характеристики управления триггера.

ве изученных временных графиков (рис. 18.7 и 18.8). Исходное состояние при и у п р = 0 характеризуется точкой А, когда транзис тор Т] заперт, а транзистор Т2 открыт, и

=И К 2 мин-

При действии отрицательного управляющего сигнала это сос


тояние сохраняется,		пока и у п р	> Unl	(участок		АС).	При и у п р =		Unl
происходит скачком переход			триггера		(участок C D ) в другое				со
стояние,	когда транзистор Т\ открыт,				а транзистор		Т2	заперт,	и
		Ик2 — йк2 макс.
В этом состоянии триггер остается,				если м у п р		< £ / п 1 (участок			D F ) .
Когда управляющий сигнал начинает возрастать,								вследствие
того, что	в новом состоянии		изменились токи			связи, 'оно сохраня
ется при	и у п р < ип2	( у ч а с т о к F G ) . При			й у п р =	сУп2 происходит			сно
ва скачком переход		триггера	(участок		6 л ) в исходное			состояние,
которое сохраняется		при и у п р	> Un2	(участок		K L ) .

Анализ характеристики управления показывает, что триггер с коллекторно-базовыми связями имеет два устойчивых состояния при

Если				ыупр *С Unl,

то	наблюдается		только	первое	устойчивое	состояние,			а	при
и упР	> U»2 —	только второе.
	В симметричном триггере пороги срабатывания U„\ и Un2								имеют
разные знаки, в несимметричном —					одинаковые		(при	сильной		не
симметрии).		Если RCB 2 >		/?Си п то	характеристика			управления
сдвигается влево по сравнению с					симметричной		схемой,		причем
оба	порога	Uni	и Ua2 отрицательны. Можно			показать, что				при
^ с в	г "С Res 1,	она	сдвигается вправо, и пороги			срабатывания				ста

новятся положительными,

181

§ 18.3. ТРИГГЕР С Р А З Д Е Л Ь Н Ы М И В Х О Д А М И

Применение триггеров

Как видно из временных графиков (рис. 1&.7), при подаче не прерывного управляющего напряжения и у п р на коллекторе тран зистора Т2 образуются прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от величины порогов U„\ и Uni- Значит, триггер может использоваться для преобразования, непрерывного напря жения в прямоугольные имлульсы, т. е. выполнять роль ограни чителя амплитуды. При этом фронт и спад импульсов на выходе гораздо меньше, чем в обычном ограничителе, ибо они определя ются длительностью лавинообразного процесса.

Триггер также находит применение в качестве фиксатора уров ня. Так как в моменты t\ и U имеет место перепад напряжений, то, подав прямоугольный импульс с коллектора транзистора Т2 на укорачивающую цепь, на выходе этой цепи получим короткие им пульсы, фиксирующие моменты времени, когда управляющее на пряжение достигает заданных уровней Оп\ и Un2.

Для указанных целей может использоваться как симметрич ный, так и несимметричный триггер. Однако симметричный триг гер имеет и другие применения, связанные с тем, что его пороги срабатывания и Un2 имеют разные знаки. Он используется в автоматике и вычислительной технике как запоминающее устрой ство, как счетчик числа импульсов, а также для выполнения ариф метических и логических операций и для деления частоты.

Чтобы познакомиться с указанным применением симметричной схемы, рассмотрим воздействие на триггер коротких импульсов. Задача, которая ставится при управлении импульсами, заключает ся в том, чтобы в результате воздействия импульса той или иной

полярности	триггер устанавливался бы	в определенное состояние
и оставался бы в нем после окончания		действия	импульса. Для
этой цели	несимметричная схема не	подходит.	Действительно,

пусть на базу транзистора Г] поступает отрицательный импульс (рис. 18.10). Если его амплитуда больше |с7ш|, то на фронте в момент t\ произойдет переход схемы из одного устойчивого состо яния в другое, но затем на спаде в момент t%, когда управляющее напряжение станет меньше (по абсолютной величине), чем |сУП2|, схема вновь вернется в исходное состояние А. При действии по ложительного импульса состояние схемы вообще не меняется. Та ким образом, независимо от полярности управляющих импульсов

после окончания их действия сохраняется одно и то же	состояние
А. Схема работает как усилитель-ограничитель.
В симметричном триггере при % п р = 0 возможны	оба устой

чивых состояния А и В (рис. 18.11), поэтому импульсы на него воздействуют иначе. Если триггер первоначально установлен в со

стояние А,	то после действия	отрицательного	импульса	в	момент
ti он переходит в состояние		В и сохраняет это состояние после
окончания	импульса. Триггер,	находящийся в	состоянии	В,	после

182

воздействия положительного импульса в момент h переходит в состояние А и также сохраняет его. Эти состояния не меняются при повторном действии импульсов в моменты t2 или U. Таким

<J«2 U«2

1л

1 Г

1 г

cv.

М-

Рис. 18.10. Воздействие импульса на несимметричный триггер.

образом, в симметричном триггере всегда устанавливается опре деленное состояние А или В в результате воздействия импульсов той или иной полярности, из-за чего этот триггер используется как

запоминающее устройство, причем каждому	состоянию	триггера
(а не состоянию транзистора) приписывается	числовое	значение 0

или /. Например, будем считать, что установка триггера в состоя ние А означает запись единицы, а в состояние В — запись нуля. Так как гораздо удобнее подавать импульсы установки 0 или 1 по различным каналам, то на практике в качестве запоминающего устройства используют симметричный триггер с раздельными вхо дами (рис. 18.12).

Для	установки / используют положительные импульсы, пода
ваемые	на	базу транзистора Т\, а для установки	0 — такие же
импульсы,		подаваемые на базу транзистора Т2.	Запуск триггера

положительными импульсами надежнее, чем отрицательными, так как первые дополнительно усиливаются соответствующими тран зисторами. Диоды Д{ и Д2 — разделительные, они обеспечивают

связь	триггера с двумя источниками запуска только во время дей
ствия	соответствующих импульсов. Емкости С с в t и С с в 2 ускоряют

183

процесс перехода триггера из одного состояния в другое. Их дей ствие рассматривается ниже.

Временные графики, поясняющие процессы в схеме, приведены

на рис. 18.13. Предположим, что вначале транзистор			Т\ открыт,
транзистор Т2	заперт	(состояние 0). При действии	положитель
ного импульса	на базе	транзистора Тх (установка / )	происходят

U«2

г/с imp

i ,

t ,

J "

Рис. 18.11. Воздействие 'импульсов на симметричный триггер.

процессы, описанные для положительного полупериода синусо идального напряжения. Транзистор Т\ запирается, транзистор Т2 отпирается, и схема переходит в состояние 1. При действии поло жительного импульса на базе транзистора Т2 (установка 0), ко торый усиливается этим транзистором и поступает на базу тран зистора Ti в отрицательной полярности, происходят такие же про цессы, как при действии отрицательного полупериода синусоидаль ного напряжения. Транзистор Т\ отпирается, а транзистор Т2 за пирается. После воздействия очередного импульса установки 0 или 1 триггер сохраняет данное состояние как угодно долго.

Считывание (съем) записанной информации осуществляется в схеме (рис. 18.12) при помощи сигнальной лампы Я, подключен

ной параллельно резистору	R K 2 .	Резистор /?,,		служит	для подбо
ра режима ламиы Я. Когда в триггере			записан	нуль,	транзистор
Т2 заперт, на сопротивлении	% к 2	существует лишь небольшое на
пряжение, создаваемое токами / с в 2		и hi.	Его недостаточно для за*

184

Рис. 18.12. Схема триггера с раздельными входами.

в'- ж-

L. г

Рис. 18.13. Форма напряжений в триггере с раздельными входами.

185

жигания лампы Н, и она погашена. В состоянии / транзистор Т2 открыт, его коллекторный ток 1к2 создает на сопротивлении /?к 2 большое напряжение 1К2#«2, достаточное для зажигания ламтты Я. Возможны и другие способы съема информации, которые здесь не рассматриваются.

Расчет устойчивых состояний триггера

Триггер с коллекторно-базовыми связями представляет собою разновидность мультивибратора. Поэтому режим транзисторов, их рабочая точка выбирается, как указано в § 16.5. Особенность рас чета симметричного триггера заключается в определении пара метров цепей связи, обеспечивающих оба устойчивых состояния при % П р = 0 . Для этого можно воспользоваться упрощенными схе мами, приведенными на рис. 18.5 и 18.6. Однако, поскольку напря

жения « к 1	и ик2, хотя и незначительно, зависят	от токов связи	iCB,
и i C B 2 и,	кроме того, в указанных схемах не	учитывается ток	/к о

запертого транзистора, найдем расчетные соотношения, рассмат ривая полные схемы цепей связи.

Изучим первое устойчивое состояние. Для открытого транзи стора Ту справедлива схема, показанная на рис. 18.14. Здесь свой

ства	этого транзистора учитываются заданными	значениями и6о,
и hi,	которые определяются в рабочей точке по	входным харак

теристикам транзистора Т\. Влияние запертого транзистора Т2 оп

ределяется включением в точке /г2	(его коллектор) генератора то
ка /ко.
В то же время полная схема другой цепи связи имеет вид, по
казанный на рис. 18.15. Свойства	запертого транзистора Т2 опре


Рис. 18.14. Схема для расчета				Рис. 1S.15. Схема для расчета
открытого	состояния транзистора.			запертого состояния транзистора.
деляются	включением		генератора	тока До	в точке	б2	(база этого
транзистора), а влияние открытого транзистора Ti —							заданными
значениями		«K i мин и 1К\ в его рабочей точке.
Найдем		из схем	(рис. 18.14	и 18.15)	токи	связи	k 4 K m и

186

'свомакс i & ТаКЖе UKI МИН И Кк 2 ыакс. В соответствии с обозначениями,

принятыми на схеме (рис. 18.14), справедливы следующие уравне ния Кирхгофа:

^сВ2Макс=

/ R 2

A i l !

(18.25)

| П К 2

макс| —

Ек

(/кО +

R 2 )

RK2 =

/ R 2 СВ 2 — u 6 o 1-

(18.26)

Определяя из уравнения (18.26)

ток

к 2

получим

'СВ2 макс -

~Ь Ибо 1

/кС

Ск2

'61;

(18.27)

СВ 2

Як2 +

Я « 2

| И к 2 макс| — (-^к

—

/кО Я кг)

Ясв 2

^?к2

(18.28)

Ясв 2

/?к2

' -^к2

/ ? с в

Для схемы (рис.

18.15)

уравнения

Кирхгофа имеют вид

'св1

м и н =

Ли

ho;

(18.29)

i =

Ек — (Iк! +

/ R

I )

RKI — Ы\ RCB 1 ~~

" б з

(18.30)

Отсюда

£ g

Ибз 2

/ к о ;

(18.31)

**ГП1 мни

п.

\UKI мнн| =

Ясв

RKI

(18.32)

( £ к _ "

Atl £?Kl) Як1 ~\~ RCB 1

Ибз 2

RKI + /? С в 1

После подстановки выражений (18.27) и (18.31) для

токов

связи в формулы

(18.1)

(18.8), найдем

следующие соотношения:

Ибо 1 :

( Я б + /б1/?б1)-

RK2

св 2

+ R,

# к 2 +

/ ? „ 8 + / ? 6 1

— (Е& —

hoRrt)

Яб1

< 0 ;

(18.33)

RCB

Rbl

RK2

2 +

Ибз 2 =

(Еб

—

/ко / ? б г )

RKI

/ ? „ 1

R„

г +

Ява

R K I

— [Ек

— hi

RKi)

# 6 2

> о .

(18.34)

1 +

A r t

Ясв

/?62.

Выражения, аналогичные (18.28), (18.32), (18.33) и (18.34), можно легко получить и для второго устойчивого состояния, изме нив соответствующие индексы. Полученные соотношения пригод ны для расчета устойчивых состояний как симметричного, так и несимметричного триггера.

187

Из соотношений (18.26) и		(18.30) видно,	что в триггере, как и
в любом	усилителе постоянного тока, напряжения на коллекторе
« к 1 и мК2	однозначно связаны	соответственно	с напряжениями « 6 2

ИИ б Ь

Уравнения (18.28), (18.32), (18.33) и (18.34) позволяют одно значно найти четыре элемента схемы триггера. Обычно их исполь

зуют	для определения	Е6, R K , R 6 и R C B .	Точные выражения	для
этих	величин весьма	громоздки, из-за чего	ограничиваются	при

расчете приближенными соотношениями. При записи их для сим метричного триггера опустим индексы «1» и «2».

Если пренебречь

влиянием

/к о

« в о

на

величину

« к м а к с ,

то

| « к

макс|

Ек.

Поскольку # с

в >

R K

, то

|«к мин|

1« # к -

При заданном перепаде UK

напряжения

на

коллекторе полу

чим

откуда

|«к макс|

[«к

мнн| =

RK<

Обычно

величина «бо

мала:

« б 0

С Ек-

Полагая

приближенно

«бо

О ,

получим из соотношения

(18.33)

следующее

уравнение:

откуда

(Еб +

h R6)

(RK

# с в )

(EK

/кО RK) # 6 =

0, .

C B

K ~

R K

(18.36)

f / «

R б

Если пренебречь малым вторым членом

формуле

(18.34),

то

«бз =

( £ б - / к о # б )

" D

( 1 8

' 3 7 )

Дк ~Г Пев т

Величину

Ев следует

выбирать,

исходя

из

температурной неста

бильности

тока

/ „ о .

При

возрастании

Л-о

напряжение

«бз

снижается. Чтобы выполнялось

условие

«бз >

должно быть

Еб

^кОмакс

# 0 -

Подставляя в формулу

(18.37)

вместо

Еб

величину

/ к о м а к с # б

и учитывая

выражение

(18.36), найдем

«бз (-^к —

IKORK)

{Ек

—

Д о

RK)

( Д О макс

— / к о )

— «бз (Л<0 макс

~f"

/ б )

(18.38)

188

Процесс перехода триггера	из одного устойчивого состояния
в	другое
Изучим теперь с учетом инерционности транзисторов		процесс
перехода триггера (рис. 18.12)	из первого устойчивого	состояния

во второе при воздействии положительного импульса на базе тран

зистора

Т\. Как

в мультивибраторе,

этот

процесс

состоит

из

грех

этапов:

лавинообразного

процесса,

рассеивания

том

транзисторе, который

запирается

(в данном случае, в 7Л), нараста

u;\i:

ния

коллекторного

тока

отпи

t,\

\>;

рающемся

транзисторе

Т2

после

1 .

запирания

7\.

При

наличии кон

денсаторов

С с в ]

и С с в 2

наблюда

ется

также

параллельно

процесс

установления новых

напряжений

Uto\

на них.

Временные

графики

для

процесса

перехода

построены

на

рис. 18.16. Они напоминают соот

ветствующие импульсы для

муль

тивибратора.

Рассмотрим

форму

напряже

ний при

воздействии,

начиная с

момента t0, положительного

им-

пульса с достаточно большой дли

тельностью

г'нэ

длительностью

фронта ^ф з , гораздо меньшей, чем

длительность перехода.

(На рис.

18.16

г ф з

0).

При этом условии, хотя напря

жение

«б:

изменяется

весьма

быстро в течение фронта

/ф3 , кол

Рис. 18.16. Форма

напряжений

лекторный ток iKi

уменьшается, а

в триггере

при переходе из од

напряжение ик\ возрастает гораз

н о ю устойчивого состояния

другое.

до медленнее

вследствие

инер

ционности транзистора

Т\. Под действием ик\

уменьшается напря

жение « 6 2 , и в момент ti

транзистор Т2

отпирается.

Следовательно, в отличие

от

ранее

рассмотренного действия

медленно меняющегося управляющего напряжения, в данном слу

чае имеется этап подготовки к опрокидыванию	(промежуток
— ^ i ) , определяемый инерционными свойствами того	транзистора,

который запирается. При воздействии отрицательного управляю

щего	импульса	на	предварительно	запертый транзистор			этот
этап	отсутствует.
В	момент t\ возникает лавинообразный				процесс. Он	протекает
в промежутке /д		—	когда открыты	оба	транзистора,	в	соответ-

189

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 2519 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ