книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник

как величины ускоряющих емкостей отличаются от оптималь­ ных и опрокидывание начинается только после окончания за­ пускающего импульса, то быстродействие схемы с общим за­ пуском примерно в два раза меньше быстродействия при раз­ дельном запуске:

/\,ам ^(0,2 п .3 )/. . (6.13)

Снижение быстродействия и надежности срабатывания яв­ ляется существенным недостатком общего базового запуска.

Триггер с управляемым счетным запуском

Недостатки общего запуска в значительной мере устраня­ ются применением управляемого счетного запуска. При таком запуске на входе триггера ставится коммутатор (обычно схе­ ма совпадения), управляемая коллекторным напряжением.

В качестве примера рассмотрим схему, изображенную на рис. 6.11. В отличие от триггера с общим запуском (рис. 6.10) на диоды подается напряжение не от источника £ см, а с коллек­ торов соответствующих транзисторов. Пусть транзистор ТІ открыт, Т2 заперт. Тогда диод Д1 находится в состоянии, близ­ ком к отпиранию (так как на его анод с коллектора ТІ подает­ ся напряжение, близкое к нулю), а диод Д2 заперт, так как на его анод с коллектора Т2 подается напряжение, близкое к —Ек. При подаче положительного входного импульса с амплитудой, меньшей чем £ к, диод Д1 откроется, а Д2 останется закры­ тым. Поэтому импульс запуска поступает только на базу от­ крытого транзистора и процессы будут протекать как при раз­ дельном запуске. В результате опрокидывания триггера тран­ зистор ТІ закроется, а Т2 откроется. Если бы при этом сразу открылся диод Д2, то при наличии входного сигнала произо­

шло бы повторное срабатывание. Для того чтобы этого не про­ изошло, напряжение с коллекторов на диоды подается через интегрирующие цепи С,Ди1 и

Таким образом, изменение напряжений на диодах произой­ дет с запаздыванием по отношению к изменению напряжений на коллекторах.

233

Постоянная времени интегрирующей цепи выбирается та­ кой, чтобы время запаздывания было больше длительности входного импульса. В этом случае ложного срабатывания не произойдет.

Управляемый счетный запуск превосходит по надежности и быстродействию общий запуск, в связи с чем в современной радиоаппаратуре получил широкое применение.

Триггер с коллекторным запуском

Схема триггера с коллекторным запуском приведена на рис. 6.12. На аноды обоих диодов через резистор Rp подается потенциал -- Ек. Если до подачи входного импульса транзис­ тор 77 открыт, а Т2 заперт, то диод Д1 заперт (на его катоде потенциал, близкий к нулю), а диод Д2 — на границе отпира­ ния (на его катоде потенциал, близкий к — ZfK). Положитель­ ный запускающий импульс через открытый диод Д2 и ускоря­ ющий конденсатор С2 подается на базу открытого транзисто­

234

ра Т1 н вызывает опрокидывание. Диод Д1 при этом остается закрытым и не пропускает запускающий импульс на базу за­ пертого транзистора Т2.

Таким образом, коллекторный запуск представляет собой фактически управляемый запуск. Интегрирующая цепь, необ­ ходимая для предотвращения повторного запуска, образуется резистором RK и ускоряющим конденсатором. Так как при та­ ком запуске запускающий импульс подается на базу транзис­ тора не непосредственно, а через ускоряющий конденсатор, то быстродействие триггера и его чувствительность к запускаю­ щему импульсу меньше, чем при базовом запуске.

ВОПРОСЫ для САМОКОНТРОЛЯ

1.Нарисуйте временные диаграммы напряжений на коллек­ торах и базах транзисторов триггера с общим базовым запус­ ком.

2.Нарисуйте временные диаграммы напряжений на кол­ лекторах и базах транзисторов триггера с управляемым за­ пуском.

3.В триггере с коллекторным запуском величины емкостей ускоряющих конденсаторов выбираются большими, чем в триггере с управляемым запуском на базы. Поясните, почему так делается.

235

§ fi.7. В А Р И А Н Т Ы С Х Е М С И М М Е Т Р И Ч Н Ы Х Т Р И Г Г Е Р О В Н А Т Р А Н З И С Т О Р А Х

Триггер с автоматическим смещением

В такой схеме (рис. 6.13) в качестве источника смещения используется напряжение на резисторе созданное током эмиттера открытого транзистора. Расчетные формулы для это­

го триггера аналогичны формулам для схемы триггера с внеш­ ним источником смещения, если в них заменить

(Эти формулы легко получить, полагая, что транзистор в ре­ жиме насыщения стянут в потенциальную точку.)

Конденсатор Сэ является блокировочным. Его емкость вы­ бирается такой величины, чтобы за время опрокидывания на­ пряжение Еч не изменялось.

Достоинством этой схемы является отсутствие источника смещения.

236

Недостатки: наличие дополнительных элементов ((£э; Св)

иуменьшение амплитуды импульса на величину Еэ. Поэтому

вустройствах, где используется много триггеров, целесообраз­ нее применение триггера с внешним источником смещения.

Триггер с непосредственными связями

Схема триггера с непосредственными связями изображе­ на на рис. 6.14.

Рассмотрим, ка­ ким образом обеспе­ чивается состояние устойчивого равнове­ сия в таком триггере. Пусть в состоянии равновесия транзис­ тор 77 открыт и на­ сыщен. Тогда напря­ жение на его коллек­ торе Ик.эі близко к нулю. Это напряже­ ние подается непо­ средственно на базу

транзистора Т2, ко­ торый этим напряжением будет практически заперт. Ток базы открытого транзистора (учитывая, что Rk\—Rk2~Rn)

Таким образом, открытый транзистор находится в состоя­ нии глубокого насыщения (s = 8). Напряжение на коллек­ торе Т2 Ик.э2 — «б.эі и имеет величину порядка десятых долей вольта. Поэтому разница напряжений на коллекторах откры­ того и закрытого транзистора и, следовательно, перепады на­ пряжения на коллекторах невелики (порядка 0,7 В для крем­ ниевых и 0,3 В для германиевых транзисторов).

Недостатками такого триггера являются невысокая темпе­ ратурная стабильность (так как отсутствует источник запира­ ющего напряжения, ток через закрытый транзистор значитель­ но больше /к0); малые амплитуды импульсов; отсутствие уско­ ряющих конденсаторов, что затрудняет получение счетного за­ пуска. Существенным достоинством является простота тригге­ ра, что делает его удобным для интегрального исполнения.

237

ПОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Нарисуйте временные диаграммы напряжений па коллек­ торах и базах триггера с автоматическим смещением.

2. Поясните, как по характеристикам определить ток кол­ лектора запертого транзистора триггера с непосредственными связями.

3. Нарисуйте временные диаграммы напряжений и токов триггера с непосредственными связями.

§ 6.8. СИММЕТРИЧНЫЙ ТРИГГЕР НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ

Схема симметричного триггера на электронных лампах (рис. 6.15) и принцип его работы такие же, как у транзистор­ ного триггера. Рассмотрим состояние устойчивого равновесия

Иак4

лампового триггера. Пусть в исходном состоянии лампа Л 1 от­ крыта, напряжение на ее аноде

^ябіммн ~ C l ^ a l •

Для того чтобы была закрыта лампа Л2, должно выполняться условие ugK., < Е.,0.

Определяя напряжение ugk>, получим условие запирания лампы Л2 триггера:

238

Так как напряжение на аноде закрытой лампы Л2 прибли­ зительно равно Еа, то условие отпирания лампы Л1 может быть записано в виде

Выполнение условий (6.14) и (6.15) обеспечивает надежную работу триггера.

Для запуска и опрокидывания триггера применяют те же способы, что и для транзисторного триггера (раздельный и счетный запуск).

Длительность переходных процессов и, следовательно, бы­ стродействие в ламповом триггере определяются паразитны­

лампы на сетку другой, однако при этом увеличивается фронт напряжения на аноде запирающейся лампы, так как емкость С через малое сопротивление rgk оказывается подключенной па­ раллельно этой лампе. Поэтому, как и в триггерах на транзис­ торах, существует оптимальное значение ускоряющей емкости, обеспечивающей максимальное быстродействие. Обычно ве­ личина емкости С0:ІТ лежит в пределах 25—100 пФ.

В триггерах с общим запуском, как и в аналогичном тран­ зисторном триггере, емкости С выполняют функцию запоми­ нания, обеспечивая надежность запуска.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Нарисуйте временные диаграммы напряжений на анодах

исетках ламп триггера.

2.Покажите на временных диаграммах, как изменится форма напряжений на анодах и сетках ламп триггера при уве­ личении емкостей ускоряющих конденсаторов.

27J

эмиттерный (катодный) резистор. Несимметричные триггеры па транзисторах и лампах аналогичны.

Рассмотрим несимметричный триггер на транзисторах (рис. 6.16). Входное напряжение подается на базу транзисто­ ра 77, выходное напряжение обычно снимается с коллектора транзистора Т2. В триггере могут быть два устойчивых состоя­ ния равновесия: транзистор 7 7 открыт и насыщен, Т2 заперт II транзистор 77 заперт, Т2 открыт и насыщен.

Опрокидывание триггера из одного устойчивого состояния равновесия в другое происходит под влиянием входного сигна­ ла ?/вх. Предположим, что входной сигнал имеет такую вели­ чину, что транзистор 77 открыт и находится в режиме насыще­ ния. Ток эмиттера транзистора 77 создает на резисторе R3 падение напряжения V 'э, минусом приложенное к эмиттеру транзистора Т2. Потенциал на базе Т2 определяется падением напряжения U''я , которое создается током, протекающим че­

рез /?о по цепи:

корпус - R6 - R -- RKl - (— £ h) .

240

/

Параметры триггера подобраны таким образом, что I U \\ > і U 'r. \ и транзистор Т2 заперт. При увеличении вход­

ного напряжения транзистор 77 выходит из режима насыще­ ния и начинает запираться. Ток 4, уменьшается, напряжение «кэі также уменьшается и это уменьшение передается на базу транзистора Т2. Транзистор Т2 отпирается, ток эмиттера /эі увеличивается, увеличивается и падение напряжения на резис­

Таким образом, через резистор R3 замыкается цепь поло­ жительной обратной связи и происходит лавинообразный про­ цесс опрокидывания:

Г ^ t ^ б .§ 1 1 " ^ 4 l l " * 7 к і 'I' ““^ ^ к . э і -l' “ ^ П б .3 2 1 t -j, — > .

В результате опрокидывания триггер перейдет во второе ус­ тойчивое состояние равновесия: транзистор 77 заперт, тран­ зистор Т2 открыт и насыщен. Необходимо обратить внимание па следующее. Во время рассмотренного выше процесса опро­ кидывания ток эмиттера 4, запирающегося транзистора 77 уменьшается, а ток іэ, отпирающегося транзистора Т2 растет. Для того чтобы при этом росло напряжение |иэ| (что необходи­ мо, как следует из вышеизложенного, для регенеративного процесса), нужно, чтобы рост тока іЭ2 был больше уменьше­ ния тока /в1. С этой целью сопротивление резистора Т?к2 вы­ бирается меньше сопротивления резистора 7?к). Это замечание будет учтено ниже, при выводе расчетных соотношений.

Определим входное напряжение, которое обеспечивает пер­ вое устойчивое состояние равновесия: транзистор 77 открыт и находится в режиме насыщения, транзистор Т2 заперт. Учиты­ вая, что транзистор 77 представляет собой потенциальную точку, а также полагая, что 4, — 4, (так как 4і <4 4і)» onределим потенциал на эмиттере:

Знак минус перед дробью объясняется тем, что положительный ток базы протекает при отрицательном входном напряжении. Условием режима насыщения транзистора 77 является равен­ ство

Выход транзистора 77 из режима насыщения происходит при S —1. Это условие определяет пороговое значение входного напряжения, при котором пооисходит опрокидывание во вто­ рое состояние устойчивого равновесия. Пороговое значение входного напряжения U„, при учете формул (6.16), (6.17) и (6.18) может быть найдено из уравнения

так как

Яг « я,.

ß

Проанализируем теперь второе устойчивое состояние рав­ новесия: транзистор 77 заперт, транзистор Т2 открыт и насы­ щен. Полагая, что транзистор Т2 представляет собой потенци­ альную точку и ік2 ~ і32 (так как іб2 <С '«2). определим по­ тенциал на эмиттере U”a:

так как Яэ С Як2.

Транзистор 77 будет заперт, если напряжение

Из этого неравенства с учетом формулы (6.21) получаем усло­ вие для определения входного напряжения, при котором обес­ печивается рассматриваемое состояние равновесия:

Напряжение U"3 является вторым порогом срабатывания Um, так как при я8Х< (/% транзистор 77 откроется и про­

242