Vt1 vt2

Vd1 r5 r6 vd2

Есм

ВхRВхS

Рис. 16. 2. Принципиальная схема асинхронного RS-триггера

Состав схемы:

- источник постоянного напряжения Uип;

-два резисторных усилителя на БПТVT1 иVT2 n-p-n-структуры с входамиR(Установки 0) иS(Установки 1) и выходамиQ(Прямого кода) иQ(Обратного кода);

-две перекрёстные цепи гальваническоё положительной обратной связи между усилителями – резисторные делители коллекторных напряжений:Uк_VT1–R3,R6, формирующий напряжение на базеVT2Uб_VT2=Uк_VT1– Есм иUк_VT2-R4,R5, формирующий напряжение на базеVT1Uб_VT1=Uк_VT2– Есм, гдеR3 =R4 =R5 =R6 иUк_VT1/ 2 =Uк_VT2/ 2 > Есм ;

- VD1,VD2 – клапанирующие диоды, подводящие управляющие сигналы отрицательной полярности к базам соответствующих транзисторов и запирающие их:, в каком состоянии до этого момента они бы не находились, и

- Есм – специальный источник обратного смещения транзисторов (Есм = 0,4 Uип), продолжающий удерживать закрывшийся управляющим входным сигналом транзистор в установленном состоянии и после прекращения действия управляющего сигнала. В практических схема его роль выполняет стандартная «цепочка автоматического смещения», состоящая из параллельно включённых на его месте элементовRиC.

Работа асинхронного RS-триггераначинается с принудительной установки его внешним управляющим сигналом «Гашение» (или «Очистка») в исходное нулевое состояние. Это производится вручную или автоматически всякий раз после подключения источника питания. Условимся, что при рассмотрении работы триггеровкодомхранимого «0» будем считать стабильное пребывание транзистораVT1 в закрытом, аVT2 – в открытом состоянии, а кодом «1» - наоборот, их противоположное состояние.

Итак, после подключения триггера к источнику питания и подачи на его R-вход управляющего сигнала «Установка нуля (У»0»)» триггер примет одно из двух возможных стабильно устойчивых состояний, а именно -VT1 – закрыт(подачей на его базу управляющего сигнала отрицательной полярности) и егоIк₁= 0, аUк₁=Uип, поэтомуVT2 – открыт, т.к.Uб₂=U_R6– Есм = 0,5Uип – Е см > 0, при этомUк₂= 0 иUб₁=U_R5– Есм = 0– Е см < 0, что и удерживаетVT1 в закрытом состоянии и после окончания действия запирающего его управляющего сигнала сR– входа. Теперь, если нужно будет воспроизвести хранимый состоянием триггера «0» в прямом коде, будем использоватьQ– выход, если в обратном – выход «НЕQ». Если на входRподать после этого ёще один или несколько импульсов подряд, то состояние схемы триггера не изменится.

3. Схема, принцип действия и характеристики триггера с общим (счётным) запуском

Итак, поскольку цель управления триггером состоит в том, чтобы с помощью внешних сигналов (УС) задавать требуемое из двух устойчивых состояний или изменять данное устойчивое состояние на противоположное, то наряду с режимом (способом) управления триггером с раздельными входами, например, RS-триггером, существует и режим счётного (общего) входа, например, вТ-триггерах.

Т-триггер– это, как и другие триггеры, двухпозиционная спусковая схема, имеющая помимо раздельныхR- иS-входов общий (счётный) запуск (Т-вход). Кроме функции запоминания и обращения кода одного разряда двоичного числа с его помощью может быть организован подсчёт числа электрических импульсов, последовательно поступивших на егоТ-вход.

В основу построения схемы Т-триггера может быть положена базовая схемаRS-триггера, приведённая на рис. 16.2. В неё дополнительно вводятся ещё два клапанирующих диодаVD3 иVD4, которые анодами подсоединены соответственно к коллекторам транзисторовVТ1 иVТ2, а катодами - к выходу дифференцирующейRC-цепи, вход которой и получил названиесчётного, общего илиТ-входа. Проиллюстрируем это «дополнение» схемой рис. 16. 3, которую легко можно подключить к элементам схемы рис. 16 2.

Р

Рис. 16.3. Принципиальная схема организации Т-входа

аботуТ-входа проиллюстрируем следующим примером. Пусть триггер находится внулевомсостоянии и егоТ-вход подключён к одному их выходов триггера предыдущего разряда, тогда потенциалТ-входа может изменяться скачками, то есть УС имеет форму прямоугольного импульса напряжения положительной полярности с передним и задним фронтами. Дифференцирующая цепь () превращает каждый перепад напряжения на её входе (фронт или срез) в остроконечные импульсы соответствующей полярности: перепад вверх –плюс, перепад вниз –минус. По способу включения диодов можно заключить, что они отпираются только при действии сигналов отрицательной полярности, которые через коллектор закрытого транзистора поступают на базу открытого и запирают его (обычноU_{вх m}≥ (0,6 – 0,8)U_ип). В процессе работы диодыVD3 иVD4 отпираются поочерёдно в момент дифференцирования среза (заднего фронта) очередного входного импульса.

Из анализа состояния элементов схемы Т-триггера следует, что накатоды обоих диодовVD3 иVD4 через резисторR_дцвсегда приложен один и тот же потенциал +U_ип. В то же времяанодыэтих диодов находятся под разными потенциалами, как подключённые к коллекторам соответствующих транзисторов, которые работают в ключевом режиме и обязательно находятся в противоположном состоянии (если один из них закрыт, то второй открыт).

В частности, если триггер хранит код «0», то на выходе QпотенциалU_{К VT2}=U_{А VD4}= 0, а на выходепотенциалU_{К VT1}=U_{А VD3}= +U_ип. Это означает, что оба диода заперты, но заперты по-разному:VD3 – незначительной разностью потенциаловp-n-перехода, аVD4 – глубоко высоким уровнем напряженияU_ип. Следовательно, в рассматриваемом случае первый отрицательный импульс, сформированный дифференцирующей цепью, откроет диодVD3 и через него и коллектор закрытого транзистораVТ1 поступит на базу открытого транзистораVТ2 и закроет его, вызвав инвертирование (опрокидывание) схемы, то есть переход её вединичноесостояние. В новом состоянии уже потенциалU_{А VD4}=U_{К VT2} = +U_ип, аU_{А VD3}=U_{К VT1}= 0, то естьТ-вход подготовлен к пропуску очередного импульса отрицательной полярности через диодVD4, поскольку теперь диодVD3 закрыт высоким уровнем напряженияU_ип. Таким образом, после воздействия наТ-вход каждого очередного управляющего импульса состояние триггера изменяется на противоположное, что наглядно иллюстрируют временные диаграммы, приведённые на рис. 16.4.

Рис. 16.4. Временные диаграммы работы Т-триггера

Анализ графиков напряжений, действующих на выходах Т-триггера (ВПКиВОК), приводит к выводу о возможности его использования также в качестве генератора прямоугольных импульсов длительностью, определяемой промежутком времени между подачей соответствующих управляющих сигналов. В частности, генерирование прямоугольных колебаний основной триггерной схемой используется для создания стробирующих или синхронизирующих сигналов в схемах двоичных счётчиков.