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

ствии

с эквивалентной

схемой (рис. 18.17)

для переменных сос­

тавляющих. Анализ

ее

позволяет выяснить

назначение ускоряю­

щих

конденсаторов

С,св 1

-'св 2-

кК 1

или

« к 2

неполностью передается на базу соответствующих тран­

зисторов, ввиду того что оно распределяется между сопротивле­

ниями

RCB

и R 6

,

включенными последовательно. Это, как

в

лю­

бом усилителе постоянного тока, приводит к уменьшению коэф­

фициента

усиления

K=KiK2.

сит

Как известно, длительность лавинообразного процесса

tn

зави­

от

коэффициента усиления К.

Значит,

если

конденсаторы

С

С

в

1 и

С е в

2

отсутствуют, то

величина

t„

в триггере

оказывается

значительно больше, чем в мультивибраторе. Благодаря

включению

конденсаторов

С с

в

1

и

С с в

2

шунтируются резисторы

R C

B ,

и

R C B 2 -

Через емкости

С с в

,

и С с в 2

(при достаточной

их величине)

пере­

менные

составляющие

напряжений

« K i

и ик2

полностью

пере­

даются

на базы транзисторов, что резко увеличивает

коэффи­

циент усиления К и ускоряет лавинообразный процесс. Длитель­

ность Гл

может быть приближенно рассчитана по формуле

(16.77').

Момент tx'

окончания лавинообразного

процесса

соответствует

условию (16.48). Далее в течение короткого промежутка

—

быстро происходит рассеивание носителей и запирание транзисто­

ра

Т\. Ток

lKi

спадает

до

нуля, а напряжение ик\

изменяется

до

« к 1

макс-

На

«рис. 18Л6

это соответствует скачку 1в момент1

t/.

Дли­

тельность этого промежутка определяется по формуле

(16.87)

Вследствие резкого возрастания входного сопротивления транзи­

стора Т\ почти скачкообразно изменяются

также

напряжения

« 6 i

и

«к2-

ся

Поскольку

в момент

t"

ток /,( 2

еще не достиг

установившего­

значения, то далее

в промежутке t"

— t"'

он

продолжает

на­

растать, а напряжение

ик2

уменьшается

(по

абсолютной

величи­

не), пока в момент t"' не наступит насыщение в транзисторе

Т2.

Длительность

ta

этого

промежутка

определяется

по

формуле

(16.89).

Рассмотрим

теперь процессы, происходящие с конденсаторами

С с в 1 и С с в 2 .

В

исходном

состоянии,

когда транзистор

Т\ открыт,

а транзистор

Т2

заперт, конденсатор

С с в , разряжен

до

минималь­

ного напряжения J R I M H H / ? C B I > а конденсатор 6 С 0 2

заряжен до

на­

пряжения

ЫпылксИсвг'

Вследствие запирания

транзистора

Т\

сатор

С с в ! заряжается

через сопротивления RK\

и Rt92

Д О мак­

симального напряжения

г а м а к е

# С в i

с

постоянной

времени

т 3 1

=

=

( R K I

+

/ ? б э з )

Ссв

i (рис. 18.16), Во

время

процесса

перехода

ток

заряда

4 i

создает

на

базе

транзистора Т2

дополнительное

напря­

жение,

из-за

чего

при

t > I "

|«62|

> | « б о | .

После

окончания

заряда

С с в ,

на базе транзистора Т2 устанав­

ливается

напряжение « б о ,

определяемое током связи

г с в 1 .

Ввиду того что во время процесса перехо­

да напряжение ик2

уменьшается

(по абсо-

Ccet

лютной величине), происходит разряд кон-

г—-41-

денсатора

С с в

2

до напряжения

J R 2 M H H

Rev 2

' 1

через

сопротивление

RM

И

открытый

транзистор Т2,

а также

параллельно

че­

Ясб2

рез

резистор

RCB2

(рис.

18.18) с посто-

^7

3

г,

янной

времени

Rb\ RCB 2

f-

/? 6 1

+

Rсв 2

Рис.

18.18. Цепь

где не учитывается малое

сопротивление

разряда конденсатора

связи.

транзистора Т2. Ток разряда i0.,

на сопро­

тивлении Rei

создает

дополнительное

по­

ложительное

напряжение, способствующее

запиранию

транзистора

Т\. После разряда

конденсатора

С С в 2

на базе этого транзистора

ус­

танавливается

напряжение

« б п . определяемое током связи

л ^ м и н

и управляющим сигналом

%П р

(рис. 18.16). когда в момент

t0'

напряжение КбзЕстественно, скачок напряжения

Ибь

вызванный

в момент t0'

окончанием действия

управляющего

импульса, мо­

жет произойти

в течение разряда конденсатора С с в 2 ,

не

нарушив

работы триггера. Но длительность

^и з

должна

быть

больше

Рассмотрим, как следует

выбирать емкости С с в 1

и С с в 2 .

Можно

показать, что они не влияют на лавинообразный

процесс,

если

Х3

RK

Сс „ > . (1,5 - т - 3) Тв .

Отсюда

С с в

!> С с в

ы | | | 1 — (1,5 •

(18.39)

§ 18.4. ТРИГГЕР СО СЧЕТНЫМ В Х О Д О М

Для счета

импульсов

или

деления

частоты

применяют

триггер

со

счетным

входом,

который

отличается от триггера с раздель-

ными

входами тем, что уп-

X

X

X

равляющие

импульсы

по­

даются

по

одному

каналу.

Для этого

можно

в

схеме

(рис.

18.12)

объединить

входы

С и / ,

подавая

пооче­

редно управляющие

импуль­

сы на

обе

базы

транзисто­

ров.

Но

более

предпочти­

тельной

является

схема с

запуском

на

коллекторы

(рис.

18.19).

В ней

обеспе­

чивается

лучшая"

развязка

Рис. 18.19. Схема

триггера

со

счетным

триггера

и

источника

им­

входом.

пульсов, ибо внутреннее со­

противление

последнего

меньше влияет на триггер. Диоды

Д\ и Д 2

называются

раздели­

тельными и обеспечивают поочередное действие управляющих

им­

пульсов на каждый из транзисто­

ров

Ti

или

Т2.

Изучим

процессы

в

схе­

ме,

пренебрегая

инерционно­

стью

транзисторов.

Временные

графики построены на рис. 18.20.

Для правильного

счета

предвари­

тельно

специальным

импульсом,

цепь которого не показана на рис.

18.19,

триггер

устанавливается

в нулевое

состояние.

Эмиттеры

(или аноды) диодов Д\ и Д2

че­

рез

резистор

/?,

присоединены к

Р и

с - 18.20

Упрощенные графики

г

г

л

г

напряжении в триггере со счетным

источнику

питания

Ек

и

имеют

входом,

потенциал и0 = — Ек.

Поскольку

транзистор

Г,

открыт, а транзистор Т2

заперт,

то

базы

(катоды)

диодов

Дх

или

Д2

имеют

разные

потенциалы

« к 1 м и н

или

мК 2макс-

Следовательно,

непосредственно к

диодам

Д{ и Д2

приложены

различные

напряжения:

Я к Ь

( 1 8 . 4 0 )

«Д1

=

« 0

— " к 1 мин =

—

Я

к +

( £

к —

/ к ! / ? к 0 =

—

/ к !

МД 2 = =

М 0 —

И К 2 макс —

—

Ек

- f -

[ Z f K

—

( 4 в 2

макСТ" A i l )

/ ? к г ]

—

( 1 8 . 4 1 )

==

—

(*св, макс +

/б!)

/?к2-

Ввиду

того

что

потенциалы

иК 1мин и

и к

2 м а к с

выше,

чем

и0,

напряжения

и д 1 <

и « д 2

Оба диода Д ,

и Д 2 заперты

соот­

ветствующими

напряжениями,

создаваемыми

на

резисторах

R K

I

0

<

0 .

и RK2 токами

/к -1

или ( / с в

2 м а к с - | -

/ б О - Но

степень их запирания

раз­

лична. Так

как

ТО

•Ail З1,

( 4 в 9 м а к с - ! - ^бО»

K i l

>

|"дг1-

ИЛИ

Мк2

макс < С ( — - ^ к +

U3)

< С #к 1 мин,

( 1 8 . 4 2 )

0 ' с . 2

м а к с +

hl)RK2

<U3<

/ к , RKL.

При указанном условии управляющий импульс (в момент t\)

отпирает диод Д2,

поступает на коллектор транзистора Т2 и далее

через конденсатор

Ссв2—•

на базу

транзистора Т\. После

усиле­

ния первым

каскадом запускающий импульс (уже

отрицательной

полярности)

с коллектора транзистора

Т\ проходит

через

конден­

сатор С с в 1 на базу транзистора Т2 и отпирает его. Триггер

перехо­

дит в состояние 1.

После установления нового устойчивого состояния изменились

напряжения

на коллекторах. Теперь сильно заперт

диод

Д2, при­

соединенный

к коллектору открытого

транзистора

Т2, и

близок к

Следующий управляющий

импульс, воздействующий

в момент

f2, отпирает диод Д\, через

конденсатор С с п i проходит

на базу

'3

С. II. Biir.iini.

193

ты

U, U и т. д., когда на вход поступают

нечетные импульсы,

уко­

рачивающая

цепь выдает

отрицательные

импульсы, и диоды

Д 3

и

Д 4

остаются

запертыми.

на

Функциональная схема

многокаскадного делителя

приведена

рис. 18.21, а временные графики, поясняющие ее

работу,

—

ент деления п\ = 2, то общий коэффициент деления

п = 2т,

(18.43)

где т — число последовательно соединенных триггеров.

Из соотношения (18.43) видно, что указанная схема

обеспечи­

п=2, 4, 8, 1 6 . . . . Для получения других значений

п в схему (рис.

18.21) вводят цепи обратной связи [10]. Делители

на триггерах ра­

тоты, но

имеют

в одном каскаде малый

коэффициент

деления

т = 2 .

Схема

(рис.

18.21) также используется,

как счетчик

импуль­

ТрЗ

устанавливается в состояние / после прихода

импульсов с

номерами 4,

8, 12 . . . . Вообще триггер с номером

in

первый раз

записывает

единицу после прихода счетного импульса

с номером

2 Ш - 1 ,

Это позволяет состоянию любого триггера приписать имеи-

£t/ema

J J

ГР2

ГР3

7pm

I ? 3 V 5 Б 7 S 9

// /2 /J /V /3

/ У = Л 1 . 2 °

+ Л 2 - 2 ' + Л 3

2 +

. . . + Л т

т

(18.44)

где коэффициенты Л ь

Л2 , ...

,Ат

соответствуют состояниям триг­

гера и имеют значение 0 или 1.

- 2

- 2

- \

Из выражения (18.44)

видно,

что

многокаскадный

счетчик

состоянию сигнальных ламп Ни

Н2

Нт.

Например, как видно из временных графиков (рис. 18.22), после при­

хода пятого импульса горят только

лампы

А/,

н Н3.

Подставляя в

фор­

мулу

(18.44)

Al

=

Aa=l;

A , =

/ l 1 = i 4 B

= . . . =

/

l m =

0,

получим

N = 1-2° 4-1-2= = 5.

После прихода

четырнадцатого

импульса

горят

только

лампы

Н2,

Н3,

НА.

Полагая

Аз = A3 = Л 4 — 1;

Ay — Л 5 = . . . = Am = О,

найдем

/ V = l - 2 ' +

1-23+1-28 =

14.

Максимальное

число

ЛД,,акс

счетных

импульсов, которое

мо­

жет

быть записано

в данном счетчике (емкость

счетчика),

опреде­

получим

Л j -— Л2 = ..

Л т

= 1,

-2'

Ломаке =

+

2 2 + . . . +

2 т - ' .

Это — сумма

5 Ш геометрической

прогрессии

с

первым

членом

aj = l

2.

Воспользовавшись известной

форму­

и знаменателем q =24

лой

a,{qm-\)

найдем

Л ш

_

q

-

\

'

Л^„акс =

2 т

- 1 .

(18.45)

§ 18.5. ТРИГГЕР С Э М И Т Т Е Р Н О И

С В Я З Ь Ю

Если в схеме спускового устройства

(рис.

16.28)

заменить кон­

денсатор С[

резистором RCB ь

то получим триггер

с эмиттерной

связью (рис. 18.23), имеющий

два устойчивых

состояния. Конден­

сатор

ССв играет вспомогательную

роль,

ускоряя

процесс пере­

хода. В отличие от схемы спускового устройства здесь

резистор

Яб2

присоединяется к «земле», что

необходимо

для запирания (в

определенном промежутке времени) транзистора Гг.

Управление

осуществляется сигналом « y n p , подаваемым на базу

транзисто­

ра Т].

ройствах. Так как сама схема не­

симметрична, то в ней

легко по­

J

и

лучить характеристику

управле­

А*

ния

несимметричного

триггера

(рис. 18.9). Именно

такой режим

используется

наиболее часто. Ре­

жим симметричного

триггера, ко­

[И

торый тоже можно получить при

соответствующем подборе элемен­

тов схемы, обычно не применяет­

ся, потому что в схеме с эмиттер­

ной

связью

труднее

осуществить

раздельный

и,

особенно,

объеди­

Рис. 18.23. Схема

триггера

ненный запуск

импульсами уста­

с эмиттерной

связью.

новки 0 или 1, чем в симметричном

триггере с коллекторно-базовы-

ми

связями.

ройстве, должны выбираться сопротивления R\ и

R 2 . Действитель­

но, если выполнены неравенства

(16.114) и (16.121), то при

к у п р = 0

транзистор Т\ может находиться как в запертом,

так и в

откры­

том состоянии. Тогда схема обладает свойствами

симметричного

.триггера и имеет пороги срабатывания

(Jni и UN2

с разными зна­

ками. Чтобы при

% п р = 0 существовало лишь одно устойчивое

состояние, необходимо выполнить такие неравенства:

^дел R2

*С ^к2 R

s '>

^дел R2

^ ^ K I

Rs-

стикой управления

(рис.

18.9)

схема с эмиттерной связью приоб­

ретает при уменьшении R 2

по

сравнению

с

величиной,

определяе­

мой соотношением

(16.124)

для

спускового

устройства

(или

уве­

личении R i ) .

Для

получения

характеристики управления,

сдвину­

той вправо, с обоими положительными порогами U„i и UN2

необ­

ходимо увеличить R

2

(или уменьшить

R i

) .

Итак, если резисторы

R

i и

R

2 выбраны правильно, то в

исход­

ном состоянии

ток / к 2

на

сопротивлении

^ э

создает сравнитель­

но большое напряжение

U30

=

IK2 R 3 ,

которое

компенсирует

отрицательное напряжение

I A

u a R 2 , запирая

транзистор 7ь Тогда под действием максимального

напряжения

на его коллекторе и к г

в 1 | > е п и свяли через резисторы

Нь2 и

RQB1

протекает

максимальный

ток связи

создавая

на

сопротив­

> а к с

лении

Re2

большое

напряжение,

удерживающее

отрицательное А й м а к е ,

транзистор Т2 в открытом состоянии.

Помимо

тока связи

(C si,

напряжение

к б э 2 0

между

базой

и

эмиттером, зависит от потенциала эмиттера

с7э 0

и от

напряжения,

создаваемого базовым током

на сопротивлениях

Rco 1 и Rc,o.

'•баг о -

Г

D _ L

/ D

/?к1 +

Я с в

^ С П

1

+

1 +

/?62

JK2R3

hiKw-

( ^ к

—

/кО RK\)

/?б2

n

(18.46)

Г~п

I

RKI

+

Rco 1 + R&2

причем

t,

t

И б

э , о < 0 .

i

i

Исходное

напряжение

« б э 1 3

t

на

базе

запертого

транзистора

определяется

соотношением

H

i

(16.114)

на

основе

эквивалент­

t

ной

схемы

(рис.

16.30)

с

уче­

t

том

влияния

тока

/к о-

Изучим

процессы в

тригге­

ре

с

эмиттерной

связью

при

воздействии

управляющего

сигнала

синусоидальной

фор­

Рис. 18.24. Форма

напряжений

мы.

Временные

графики

по­

строены

на

рис.

18.24.

В

мо­

в триггере с эмиттерной связью.

мент

ti,

когда

управляющее

напряжение,

будучи

отрицательным, достигает

порога

Unl,

отпира­

ется транзистор T i . Очевидно, это

произойдет

при условии

U„i =

- и,йэ\з '

/ к а / ? , - [Ек

+

/«o/?i)

# 2

(18.47)

стора Г] резко уменьшается

(inо абсолютной величине)

напряжение

«к1 и ток

связи j c „ i

до величин

«к1мин и 4в,мин. Так как через

резистор

R 3 протекает

ток

/ к ь то

(при определенных

условиях)

„

I

D

т D

BLK1 "Т"

^ C B

1

Л к 1

~ - Л е в

I +

Hb2

(EK-IKlRKl)

R 62

(18.48)

Як1 +

/?с» 1 +

# 6 2

причем

Поскольку

«692 з >

0.

/к1 RKI

то транзистор Г2

заперт,

если

A d

R3

> /кО /?б2

/?к1

~Т~ А \ в 1

(18.49)

/?к1 +

/?св 1 +

Яб2

В то же время, так как 1К\ <

/К 2,

в момент

t\ резко уменьша­

ется (по абсолютной

величине) напряжение

иэ

на эмиттере обоих

ние на базе

транзистора

Т\. Благодаря

действию

управляющего

напряжения

транзистор

Тх

надежно

открыт. Напряжение

мб Э 1 „

определяется

соотношением,

аналогичным

(16.101),

*бЭ1 0 = A d R3 — (Ек

— hi Ri)

R2

пЬ

Н Л П

" б э |

о

( / к 2 - / к 1 ) Я э - ( / б 1

+

/ко)

R1R2

(18.50)

Ri +

R,

Транзистор

Т\ надежно

открыт,

если

выполняется условие

(/к2 — / к ! ) /? .

>

( / б ! И " Ло) "

R:

R2

(18.51)

R1

+

R2 "