книги / Физические основы электроники

Интегральные мультивибраторы. Структура интегральных мультивибраторов повторяет схему на дискретных элементах. Например, микросхема 218ГГ1 автоколебательного мульти­ вибратора с навесными времязадающими конденсаторами Ci и Сг (рис. 9.40). Эти конденсаторы выполнены внутри микро­ схем и имеют выводы для подключения параллельных кон­ денсаторов.

На рис. 9.41 представлена микросхема 218АГ1 ждущего мультивибратора с навесными конденсаторами С\ и Сг. Кон­ денсаторы Ci и Сг выполнены внутри микросхем и имеют вы­ воды для подключения параллельно навесных конденсаторов.

Широкое распространение получили также мультивибра­ торы на логических элементах и на операционных усилителях.

9.8. Блокинг-генераторы

Блокинг-генераторы используются дам получения после­ довательности кратковременных импульсов с большой скваж­ ностью, близких по форме к прямоугольным. На рис. 9.42 представлен транзисторный блокинг-генератор. Он является однокаскадным генератором, в котором сильная положи­ тельная обратная связь обеспечивается с помощью трансфор­ матора. При увеличении коллекторного тока /к в базовой об­ мотке W& индуктируется ЭДС с такой полярностью, которая приводит к дальнейшему увеличению тока /к. Наоборот, при

уменьшении коллекторного тока в базовой обмотке возника­ ет ЭДС обратной полярности, что ведет к дальнейшему умень­ шению тока /к. За счет сильной обратной связи нарастание и уменьшение токов в цепях транзистора происходит лавино­ образно, так что импульсы на выходе схемы имеют крутые фронты. Выходное напряжение снимается с нагрузочной об­ мотки трансформатора или коллектора.

Резисторы Лк, Лдоп, Лш и диод D (показанные пунктиром на рис. 9.42) улучшают форму и стабильность параметров генерируемых колебаний, но не имеют определяющего значе­ ния. Работу блокинг-генератора поясняют диаграммы на рис. 9.43. Формирование выходного импульса происходит поэтап­ но, начиная с момента времени 11, когда напряжение на раз­ ряжающемся конденсаторе С спадает до нуля и транзистор от-

Цзап

Пауза. После запира­ 1 ния транзистора начинает­ ся медленная разрядка кон­

денсатора С, имеющего тенденцию изменять полярность на­ пряжения на его обмотках. В процессе разрядки (через рези­ стор /?б, источник Е к и «землю») напряжение на конденсаторе

изменяется от UcmaX) СТрСМЯСЬ В ПрбДСЛС К ЗН&ЧСНИЮ

и с = -(Е к + /к0Дб),

где h 0— обратный ток коллекторного перехода.

Так как разрядка происходит весьма медленно, то влия­ ние индуктивности обмотки Wb не ощущается.

В некоторый момент времени напряжение ис, определяю­ щее в данной стадии напряжение т на эмиттерном переходе («б = ис), станет равным нулю и транзистор отопрется. После этого начинается формирование очередного импульса. Конден­ сатор С, определяющий длительности импульса и паузы, яв­ ляется времязадающим (хронирующим) конденсатором.

Ждущий блокинг-генератор. Ждущий режим может быть обеспечен различными способами. На рис. 9.44 показан бло­ кинг-генератор заторможенный, где запирание эмитгерного

Рис. 9.45

Рис. 9.46

Рис. 9.47

перехода осуществляется источником Ег. Чаще напряжение запирания подается от общего коллекторного источника Ек (рис. 9.45). На рис. 9.46 изображена схема, в которой запуск блокинг-генератора осуществляется через разделительный диод D. В отсутствие запускающего импульса диод приот­ крыт, так как его анод и катод имеют один и тот же потенци­

ал -Ек.

Положительный запускающий импульс l/зап передается через диод D на коллекторную обмотку W*, трансформирует­ ся с изменением полярности в базовую обмотку W& и отпира­ ет транзистор. Начинается генерация импульса. Уже во время формирования фронта потенциал коллектора (а следователь­ но, катода диода) лавинообразно повышается и диод запира­ ется. Таким образом блокинг-генератор отключается от ис­ точника запускающих импульсов, чем исключается их взаим­ ное влияние.

Блокинг-генераторы могут работать в режиме синхрони­ зации частоты и в режиме деления частоты.

Блокинг-генераторы на интегральных схемах. Отечествен­ ная промышленность выпускает микросхемы блокинг-генера- торов, например, микросхему 119АГ1 (рис. 9.47), на которой могут быть собраны автоколебательный и ждущий блокинггенераторы. Ее основу составляют три транзистора. Один из них является усилительным элементом непосредственно в схе­ ме блокинг-генератора, другой предназначен для усиления импульсов генератора запуска и его развязки с блокинггенератором, третий транзистор (в диодном включении) дол­ жен шунтировать коллекторную обмотку трансформатора во избежание послеимпульсного выброса.

9.9. Триггеры

Устройство, имеющее два устойчивых состояния, называ­ ется триггером («триггер» в переводе с английского означает спусковое устройство, спусковой курок). В одном плече на выходе триггера присутствует высокий потенциал, в другом

— низкий. Триггер используют как элемент памяти для хра­ нения информации. Количество информации, которое можно запомнить одним разрядом типа триггера, — 1 бит (1 кбит — 1024 бит, 1 байт — 8 бит, 1кбайт— 1024 байт).

При переключении триггера потенциалы на его выходе меняются лавинообразно, т.е. на выходе формируется прямо­ угольный импульс с крутыми фронтами. Промышленность выпускает разнообразные типы триггеров в интегральном исполнении. Кроме того, они могут быть выполнены на циф­ ровых интегральных микросхемах, операционных усилителях

идискретных компонентах (среди которых активными эле­ ментами являются главным образом транзисторы).

Транзисторные триггеры. К основным схемам транзистор­ ных триггеров относятся симметричные триггеры с внешним

иавтоматическим смещениями и несимметричный триггер.

Симметричный триггер с внешним смещением. На рис. 9.48 представлена схема симметричного триггера с внешним смещением, которая содержит два резисторных усилительных каскада на транзисторных ключах — инверторах; выход каж­ дого из них связан с входом другого резисторного делителя R— R&. Допустим, что транзистор Тг заперт. Тогда при прави­ льно выбранных сопротивлениях делителя Ri—R б| потенциал

базы транзистора Т\ может быть достаточно отрицательным для насыщения транзистора. При этом 1/к « 0 и потенциал

изображены идеальными: длительность фронтов принята равной нулю.

Переключение триггера форсируется ускоряющими кон­ денсаторами Ci и Сг. Во время лавинообразного опрокидыва­ ния схемы напряжения на них практически не успевают изме­ ниться — конденсаторы С\ и Сг представляют собой короткозамкнутые участки цепи. Поэтому изменения тока в базовой цепи транзистора под влиянием скачка напряжения на кол­ лекторе другого плеча ограничиваются только входным со­ противлением транзистора. В отсутствие конденсаторов С\ и Сг изменения базовых токов ограничивались бы и резистора­ ми R\,Ri.

Недостатки конденсаторов: после каждого опрокидыва­ ния схемы конденсатор, присоединенный к коллектору за­ крывающегося транзистора, заряжается, а присоединенный к коллектору открывающегося транзистора— разряжается. Это приводит к необходимости увеличить интервал между двумя запускающими импульсами.

Симметричный триггер с автоматическим смещением.

(рис. 9.50). Напряжение, запирающее транзистор, можно полу­ чать не от специального источника, а с резистора R 3 в общей эмитгерной цепи. Действительно, ток открытого транзистора

создает на этом резисторе напряжение, которое через рези­ стор R& прикладывается между базой и эмиттером другого транзистора, запирает его. Чтобы устранить отрицательную обратную связь во время формирования фронтов импульсов, резистор Дэ шунтируется конденсатором Сэ.

В рассматриваемой схеме потенциал эмиттера U, через насыщенный транзистор передается его коллектору. Вследст­

что меньше амплитуды импульса U m * Е к на выходе схемы. Триггер на приведенных выше рисунках имеет два выхо­

да. Потенциалы на них взаимоинвертированы: высокий по­ тенциал на одном выходе соответствует низкому потенциалу на другом. Один из выходов называется основным (обычно обозначается буквами Q или Р), другой — инверторным (обозначается буквами Q или Р ).

О состоянии триггера судят по состоянию его основного выхода. Если на нем устанавливается потенциал, кодируемый логической единицей, то говорят, что триггер находится в состоянии единицы и часто обозначают это как Q = 1 (или Р = 1 ).

Вход, по которому запускающий импульс переключает триггер в состояние Q = 1, называется входом установки триггера в единицу и обозначается буквой S. Другой называет­ ся входом установки триггера в нуль и обозначается буквой R.

Входы S и R являются информационными: через них в триг­ гер поступает информация, выраженная наличием или отсут­ ствием переключающего сигнала.

Триггеры на приведенных выше рисунках называются

триггерами с установочными входами или RS-триггерами. Ус­ ловное обозначение их приведено на рис. 9.51. Верхний выход триггера — основной, нижний (обозначенный кружком) — инверсный. Треугольниками на входе триггера отмечено, что он переключается по фронту положительного запускающего импульса: для развития процесса переключения достаточен весьма короткий импульс (по существу, фронт запускающего импульса).