книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

Управление работой триггера осуществляется положительными импульсами, подаваемыми на вторые сетки ламп. Предположим, что в состоянии покоя горит левая лампа. Тогда для перевода триг­ гера в другое состояние покоя необходимо на вторую сетку правой лампы подать положительный импульс, амплитуда которого доста­ точна для зажигания лампы. В состоянии покоя потенциал анодов ламп UA равен сумме:

В момент зажигания правой лампы благодаря наличию емко­ сти в цепи катода потенциал анодов упадет до. Ur.

Вследствие этого разность потенциалов анод— катод ранее го­ ревшей лампы станет равной UT— 1)к и, если эта разность меньше напряжения погасания £/п, левая лампа погаснет, а триггер перей­ дет во второе состояние равновесия.

Обратное срабатывание триггера произойдет при подаче на вто­

вторую сетку подают подготовительное напряжение Uu0д, мень­ шее и ас2 по крайней мере на 10 в. Тогда для надежного управле­ ния схемой амплитуда входных импульсов устанавливается исходя из .неравенства

^Люд ~Ь UBli> U 3c2.

Обычно £/вх берут равным 25—35 в.

§ 12. ДВОИЧНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЕТЛЕЙ ГИСТЕРЕЗИСА (ППГ)

Магнитные материалы, у которых отношение остаточной индук­ ции Вг к максимальной индукции Вт больше 0,8, называются ма­ териалами с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 32, а).

Для характеристики прямоугольное™ петли пользуются коэф­

Благодаря прямоугольное™ петли ферритовые элементы обла­ дают двумя устойчивыми состояниями покоя: + ВГ и —Вг, т. е,

60

являются двоичными элементами. В каждом из этих состояний элемент может находиться сколь угодно долго. Элемент из одного состояния в другое переходит под действием внешнего магнитного поля.

Для создания управляющего магнитного поля на сердечник на­ матываются обмотки, число которых зависит от назначения эле­ мента.

Для надежного перемагничивання сердечника из одного состоя­ ния в другое необходимо создать такое магнитное поле, напряжен­

магнитные поля, при которых сердечники перемагничиваются по предельной петле от"Аг до Вт.

Как видно из рис. 32, величина Нт зависит от прямоугольности петли гистерезиса. При идеальной петле {р—1) понятие частных циклов теряет смысл и для надежного перемагничивання напря­ женность поля должна равняться коэрцитивной силе (Н = НС).

Для большинства используемых в настоящее время сердечни­ ков

Н т ^ 5 Н с.

Важным параметром ферритов с ППГ является время перемагничивания tn. Это время определяется наименьшей продолжитель­ ностью прямоугольного токового импульса, протекающего по об­ моткам сердечника, под действием которого индукция изменяется от остаточного значения одного из состояний, например, + ВГ до максимального значения другого состояния —Вт.

Время перемагничивання зависит от напряженности поля Н (величины и крутизны фронта тф перемагничивающего импульса) и типа феррита (состава и технологии изготовления).

61

Рассмотрим, как сердечник с ППГ может использоваться в ка­ честве переключающего устройства (рис. 32,6). Очевидно, что перемагничивание сердечника из одного состояния в другое тре­ бует вполне определенного направления магнитного потока, а сле­ довательно, и тока, протекающего по обмоткам.

Для определенности условно принято, что ток, текущий от на­ чала обмотки к концу, создает магнитный поток, переводящий сер­ дечник в состояние —Вг, а ток, текущий от конца к началу, пере­ водит сердечник в состояние + ВГ. Состояние —Вг условно обозна­

правлении от конца к началу (начала обмоток обозначены точкой),

будет индуктироваться напряжение, величина которого обуслов­ лена величиной и скоростью изменения магнитного потока в сер­ дечнике.

Если сердечник находился в состоянии «1», то-при воздействии импульса считывания, переводящего его в состояние «О» вслед­ ствие изменения индукции от +ВГдо —Вт, на выходе обмотки W2 появится большой импульс, называемый полезным сигналом (рис. 33). При последующем воздействии импульса считывания на выходной обмотке появятся сигналы, величина которых обуслов­ лена изменением индукции от —В, до —Вт, т. е. степенью отклоне­ ния прямоугольности петли гистерезиса материала от идеальной. Эти сигналы называются импульсами помехи и будут тем меньше, чем больше р. Так как сигнал помехи, полярность которого совпа­ дает с полярностью полезного сигнала, может вызвать ложную ре­ гистрацию, то в аппаратуре используются только те сердечники,

62

лякмцегося при считывании. В практических схемах на ферритах с ППГ этот импульс обычно не используется, поэтому для его огра­ ничения в цепь обмотки W2 включается диод или триод.

Для упрощения начертания схем магнитные элементы с ППГ условно изображаются согласно рис. 34.

Цифра 1 показывает, что под действием входного сигнала сер­ дечник переходит в состояние «1». Цифра 0 около стрелки «Выход» означает, что полезный сигнал появляется при

стояния магнитного элемента необходимо подать специальный счи­ тывающий импульс.

Если при действии считывающего импульса на выходе появится сигнал, то сердечник находился в состоянии «1», если же сигнала не будет, то сердечник находился в состоянии «О».

§ 13. НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТРИГГЕРОВ

Триггеры на полупроводниковых триодах

На рис. 35 представлена схема триггера с внешним смещаю­ щим источником.

Включенные параллельно сопротивлениям р конденсаторы С ускоряют рассасывание неосновных носителей, накапливаемых на

63

базе открытого триода, и тем самым повышают быстродействие триггера.

Величины емкостей ускоряющих конденсаторов подбираются опытным путем или рассчитываются с учетом следующего нера­ венства:

триодах могут иметь внешнее или автоматическое смещение. В по­

следнем случае в цепь эмиттера включается сопротивление, про­ ходя по которому ток эмиттера создает смещающее напряжение

(рис. 36).

Величину сопротивления смещения Ra, пренебрегая током базы (/б = 0), можно определить из выражения

п __^СМ_

/v9 /

В схемах с автоматическим смещением напряжение источника питания Ек устанавливается больше расчетного напряжения Ек

на величину Еси:

~+ Есм.

Блокирующий конденсатор Сэ устанавливается для поддержа­ ния постоянства напряжения смещения в процессе опрокидывания с^емы. Обычно величина Сэ выбирается в пределах 0,01—0,1 мкф.

Достоинством триггера с автоматическим смещением является использование только одного источника питания. Однако это при­ водит к уменьшению амплитуды выходного импульса, увеличению количества деталей, а главное к увеличению общей мощности, по­ требляемой триггером, на 10—30%. Поэтому в устройствах, исполь­ зующих большее число триггеров, целесообразнее иметь отдель­ ный смещающий источник, общий для всех схем. Если число

64

используемых -Триггеров невелико, целесообразно прйменяФь схемы с автоматическим смещением.

Триггер (см. рис. 36) может запускаться как положительными, так и отрицательными импульсами, подаваемыми на базы триодов через разделительные конденсаторы.

Различают два вида запуска — раздельный и счетный.

При раздельном запуске на вход одного из триодов подаются импульсы чередующейся полярности, каждый из которых опроки­ дывает триггер в противоположное состояние, или однополярные импульсы попеременно подаются то на один, то на другой вход (базы). При этом для триодов типа р-п-р обычно используются положительные импульсы.

При счетном запуске импульсы одной полярности подаются одновременно «а два входа (две базы или два коллектора) и каж­ дый последующий импульс опрокидывает триггер в противополож­ ное состояние. Это дает возможность при помощи одного триггера делить частоту входных импульсов «а два.

Запуск через разделительные конденсаторы снижает быстро­ действие триггера, так как в момент опрокидывания разделитель­ ный конденсатор оказывается подключенным параллельно входу триггера. Кроме того, может быть обратное влияние работы триг­ гера на цепи запуска. Для устранения последнего и увеличения бы­ стродействия триггеры целесообразно запускать через раздели­ тельные диоды. В этом случае при подаче управляющих импуль­ сов на коллекторы разделительный конденсатор подключается к одному из диодов только в начале опрокидывания.

Длительность запускающих импульсов должна быть не меньше времени срабатывания схемы при крутом переднем фронте и плав­ ном спаде.

Вопросы, связанные с анализом быстродействия триггеров и определением условий, при которых обеспечивается наибольшее быстродействие, являются весьма сложными и рассматриваться не будут. Ограничимся лишь некоторыми рекомендациями [9].

Для получения при раздельном запуске максимального быстро­ действия триггера, собранного на триодах с определенной предель­ нодопустимой частотой Iа, необходимо:

— установить оптимальную величину ускоряющих емкостей, ко­ торая определяется по формуле

СоПТ= 7 ^ - ( 1 + 10/а/?кСК9),

J а

где Скэ — емкость перехода Коллектор — эмиттер, равная примерно

20пф;

—использовать большие управляющие импульсы;

—выбирать сопротивление коллекторной нагрузки достаточно'

малым с учетом следующего соотношения:

R k < € - 15f t C „ :

йыбирать достаточно малые напряжения источника смеще­ ние Е, но не ниже 1 в.

При счетном запуске положительными импульсами, подавае­ мыми на базы триодов, триггер весьма критичен к длительности входных импульсов. Так, при очень коротком входном импульсе открытый триод может не успеть закрыться. При слишком длин­ ном запускающем импульсе ускоряющий конденсатор, соединенный с базой закрытого ранее триода, успевает зарядиться. Это приво­ дит к уменьшению крутизны положительного фронта выходного импульса, следовательно, к уменьшению быстродействия триггера. Аналогичное явление наблюдается при очень большом входном

сигнале. Поэтому длительность запускающих импульсов устанав­ ливают не больше максимально необходимой величины, при кото­ рой обеспечивается надежное запирание открытого триода.

Из изложенного следует, что две составляющие тока запуска /«I и / д 2 (рис. 36) играют разные роли. Ток в цепи базы открытого триода выполняет полезную функцию, вызывая его запирание. Для сокращения времени опрокидывания триггера ток /д[ желательно увеличить. Ток в цепи закрытого триода нагружает источник вход­ ных импульсов и заряжает ускоряющий конденсатор, тем самым уменьшая ток базы открывающегося триода и ухудшая положи­ тельный фронт выходного сигнала.

Устранение вредного влияния одной из составляющих тока за­ пуска может быть достигнуто применением в триггере дополни­ тельных связей, благодаря которым не работающий в данный мо­ мент диод закрывается.

На рис. 37 представлена схема триггера, в которой при счетном запуске по базам устранен отмеченный выше недостаток.

Как видно из рис. 37, диоды Д\ и Дг через сопротивления R соединены с коллекторами соответствующих триодов. При таком

66

включении на диод, соединенный с коллектором закрытого триода, подается большое отрицательное напряжение. Благодаря этому при поступлении запускающего положительного импульса составляю­

личии счетного -входа.

Записывающие обмотки сердечников включены таким образом, что при прохождении по ним тока сердечник принимает состояние «1». Так как в открытом состоянии может находиться только один из триодов триггера, то связанный с ним сердечник будет нахо­ диться в состоянии «1».

Выходные обмотки сердечников подаются на базы триодов и являются управляющими.

При поступлении входного импульса триод ПТ3 открывается и его коллекторным током сердечники переводятся в состояние «0». Так как в состоянии «1» находился только один сердечник, то при его перемагничивании на выходной обмотке появится положитель­ ный импульс, который, действуя «а базу связанного с ним триода, вызовет опрокидывание триггера. Под действием следующего вход­ ного импульса сердечники опять будут переведены в состояние «0».

Однако теперь управляющий импульс появится па выходной обмот­ ке другого сердечника и вызовет очередное опрокидывание триг­

гера.

Наибольшая частота переключений, допускаемая схемой (рис. 38), ограничивается быстродействием сердечников с ППГ и при параметрах, изображенных на рис. 38, не превышает 20 000 импульсов в секунду.

Триггеры на тиратронах с холодным катодом

На рис. 39 представлена схема триггера с общим анодным со­ противлением и автоматической подачей напряжения подготовки, собранная на тиратронах ТХЗБ.

Рис. 39. Практическая схема триггера на тиратронах с холодным катодом

Рис. 40. Вариант схемы триггера на ТХЗБ

Напряжение подготовки второй сетки негорящей лампы опреде­ ляется падением напряжения на катодном сопротивлении и соот­ ношением сопротивлений плеч потенциометра Rck, Я к -

68

При включении триггера в качестве делителя или элемента счетного устройства управляющие импульсы подаются одновре­ менно на обе лампы. Длительность управляющих импульсов дол­ жна быть порядка 10 мксек.

Другим вариантом триггера с общим анодным сопротивлением является схема, представленная на рис. 40. В этой схеме отсутст­ вуют сопротивления Rc 2 и напряжение подготовки определяется

упрощение схемы требует некоторого увеличения амплитуды запу­ скающих импульсов (Двх = 30—40 в).

Недостаток триггерных схем с общим анодным сопротивле­

падает и конденсатор Са начинает разряжаться через два анодных сопротивления. Вследствие этого потенциал анода ранее горевшего тиратрона уменьшается на величину падения напряжения разряд­ ного тока на анодной нагрузке и тиратрон гаснет. Конденсатор Су, включенный параллельно анодной нагрузке одного тиратрона, ускоряет опрокидывание схемы и позволяет получить больший перепад выходного напряжения.

69