4. Схема, принцип действия и характеристики триггера Шмитта

Ещё одной бистабильнойячейкой может быть служить несимметричный триггер или триггерШмитта. В основном он применяется для преобразования синусоидальных, пилообразных (линейно-изменяющихся) и других колебаний в колебания напряжения прямоугольной формы. Для простоты его устойчивые состояния тоже опредлим «нулевым» и «единичным», но главная его функция – формирование прямоугольных импульсов. Принципиальная схема типового триггера Шмитта представлена на рис. 16.5.

Рис. 16.5. Принципиальная схема триггера Шмитта

Все компоненты триггера знакомы по ранее рассмотренным схемам:

– два резисторных усилителя на транзисторах VT1 иVT2, гдеR3 >R6;

– два резисторных делителя напряжений U_ип(R1, R2) иU_{К VT1}(R4, R6);

– резистор общей эмиттерной нагрузки – элемент отрицательной обратной связи R7.

При подключении схемы к источнику постоянного напряжения U_ипона самопроизвольно принимает исходное –нулевоесостояние: транзисторVT1 – закрыт иVT2 – открыт (подобно начальному состоянию одновибратора). При этом в схеме протекают четыре постоянных токаI_дел1,I_дел2,I_Б2иI_К2, которые создают на соответствующих резисторах прямо пропорциональные им падения напряжения (закон Ома). В результате их действия к базам транзисторов приложены следующие напряжения (разности потенциалов):

– U_{Б VT1}=I_{дел 1}R2 –U_R7=I_{дел 1}R2 – (I_Б2+I_К2)R7 < 0 иU_{К VT1}=U_ип;

– U_{Б VT2}=I_{дел 2}R6 –U_R7=I_{дел 2}R6 – (I_Б2+I_К2)R7 > 0 иU_{К VT2}= 0.

При этом напряжение – U_{Б VT1}=I_дел1R2 –U_R7= –Е₁называетсяпервым пороговымнапряжением, величина которого всецело определяется параметрами схемы. Это состояние устойчиво, так как нет внутренних причин для его изменения. Открыть транзисторVT1 можно только подачей внешнего напряжения положительной полярности и амплитудойU_{вх m}> Е₁. При этом напряжениеU_{К VT1}становится равным 0 и через цепь второго делителя уже не может компенсировать запирающее действие напряжение обратной связи, формируемое в этот период токами транзистораVT1:

– U`<sub>Б VT1</sub>=I<sub>дел1</sub>R2 –U`_R7=I_дел1R2 – (I_Б1+I_К1)R7 > 0 иU_{К VT1}= 0;

– U`<sub>Б VT2</sub>=I<sub>дел2</sub>R6 –U`_R7= 0 – (I_Б1+I_К1)R7 < 0 иU_{К VT2}=U_ип.

При этом напряжение +U`<sub>Б VT1</sub>=I<sub>дел 1</sub>R2 –U`_R7= +Е₂называетсявторым пороговым напряжением. Такое состояние схемы (VT1 – открыт иVT2 – закрыт) тоже не может измениться по внутренним причинам и будет сохраняться до тех пор, пока отрицательное напряжение на входе схемы не скомпенсирует уровень второго порога, то естьU_{вх m}должно оказаться «отрицательнее», чем уровень –Е₂.

Временные диаграммы, характеризующие работу триггера Шмитта показаны на рис. 16. 6.

В общем, триггер Шмита можно отнести как к классу асинхронных триггеров с одним входом, управляемым разнополярными импульсами, так и ждущих генераторов прямоугольных импульсов. Кроме того, его можно использовать и как пороговое устройство.

Н

Рис. 16.6. Временные диаграммы работы триггера Шмитта

аряду с асинхронными триггерами в настоящее время активно совершенствуются и используютсясинхронныеилитактируемыетриггеры. В них действие установочных сигналов возможно только в моменты подачи специальных синхронизирующих¹импульсов, поступающих через отдельный управляющийС-вход.

Из синхронныхтриггеров наиболее распространёнуниверсальныйJK-триггер с динамическимС-входом синхроимпульсов, УГО которого при выполнении функцийJK-,T-иRS-триггеров показаны на рис. 16.7.

Рис. 16.7. УГО JK-триггера (а) и его использование какT-триггер (б)

и RS-триггер (в)

Название универсальныйJK-триггер получил потому, что он позволяет

путём несложной коммутации его J-,K- иС- входов организовать выполнение функций асинхронныхТ- иRS- триггеров.

Более сложную функциональную нагрузку может нести JK-триггер (рис. 13.6.8).JиK– входы такого уст­ройства – управляющие, аC- тактовый. Подавая на входыJиKлогические "1" и "0" можно установить не­обходимое состояние выходаQ, т.е.JK-триггер работает какRS-триггер. КогдаJ=K=1 данное устройство перебрасыва­ется в противоположное состояние (по приходу тактового импульса) т.е. работает как двоичный счетчик (илиТ– триггер). СостояниеJ=K=0 – хранение информации. КромеJиKвходов схема может иметь и нетактируемыеRиSвходы. РаботаJK-триггера описывается таблицей истинности 16.1, из анализа данных которой следует, что при комбинациях УС:J = 1 иК= 0 (третья строка),J = 1 иК= 1 (четвертая и восьмая строки) а также приJ = 0 иК= 1 (шестая строка) триггер инвертирует (изменяет) своё предыдущее состояниеQ^tвQ^t+1.

Таблица 16.1

Таблица истинности для JK-триггеров
Время t				Время t+1
Выходы		Входы		Выходы (после подачи тактового импульса)
		J	K
0	1	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1
0	1	1	0	1	0
0	1	1	1	1	0
1	0	0	0	1	0
1	0	0	1	0	1
1	0	1	0	1	0
1	0	1	1	0	1

В остальных случаях его реакция на комбинации УС аналогична RS-триггеру, при этомJ-вход эквивалентенS-входу,К-вход –R-входу.

По принятой системе ГОСТ 17021 – 88 (взамен ГОСТ 17021-75) обозначению триггеров в третьем элементе кода отведены следующие две буквы:

1. ТР – с раздельными входами (типа RS-триггеры);

2. ТК – комбинированные (типа RST-триггеры);

3. ТТ – счётные (типа Т-триггеры);

4. ТВ – универсальные (типа JK-триггеры) и т.д.(см. Справочники по ИМС).