7. Запуск транзисторных триггеров

Запуск триггера можно производить, запирая насыщенный транзистор или отпирая предварительно запертый. Первый вариант предпочтительнее, так как на отпертый транзистор с очень малым входным сопротивлением переключающий импульс воздействует меньшее время, чем при втором варианте. Этим уменьшается мощность, потребляемая от генератора запуска. В этом случае ускоряющие конденсаторы могут иметь меньшую ёмкость, что сокращает время переходных процессов и установления напряжений в схеме после её опрокидывания. Переключающий импульс должен иметь вполне определённую длительность, чтобы не влиять на схему после возникновения лавинообразного процесса. Поэтому составной частью цепей запуска часто являются дифференцирующие цепи (укорачивающие цепи).

Существуют два вида запуска триггеров: раздельный и общий (счётный).

При раздельном запуске импульсы запуска, чередующиеся по полярности, подаются либо на базу одного транзистора, либо импульсы одной полярности подаются на базу то одного, то другого транзистора.

Триггер с раздельным запуском показан на рис.3.12. Другой вариант такого же триггера, на входах которого установлены дифференцирующие цепи, показан на рис.3.18.

Рис.3.18. Триггер с раздельным запуском и дифференцирующими

цепями на входах

Вследствие дифференцирования входных прямоугольных импульсов на резисторах R₁ (R₂) выделяются разнополярные импульсы, что создаёт опасность вторичного переключения триггера от входного импульса. Такая опасность устраняется с помощью отсекающих диодов VD₁ и VD₂ , пропускающих на базы транзисторов импульсы только одной полярности. Отрицательный прямоугольный импульс, поступающий на один из входов, дифференцируется, и соответствующий переднему фронту отрицательный остроконечный импульс через диод VD₁ или VD₂ воздействует на базу насыщенного транзистора. Последний выходит из состояния насыщения, развивается лавинообразный процесс, и схема опрокидывается. Следующее переключение схемы произойдёт под действием импульса, поступившего на другой вход.

Триггер со счётным запуском

Счётный запуск осуществляется импульсом определённой полярности, поступающим на общий вход обоих плеч триггера. Такой триггер часто называют счётным (Т-триггером). Схема счётного триггера показана на рис.3.19.

Рис.3.19. Схема триггера со счётным запуском (Т-триггера)

Как и при раздельном запуске, переключение триггера произойдёт, если запускающий импульс поступит на базу того транзистора, с которого оно должно начаться (отрицательный запускающий импульс должен поступить на базу насыщенного транзистора). Задача цепи запуска – направить каждый запускающий импульс в нужном направлении (т.е. на базу насыщенного транзистора). Кроме того, она должна устранить опасность повторного переключения от одного запускающего импульса, ещё присутствующего на общем входе уже после опрокидывания триггера.

Работа Т-триггера

Пусть в исходном состоянии VT₁ открыт, а VT₂ закрыт. Ускоряющий конденсатор C' разряжен, так как потенциал его левой обкладки близок к нулю ввиду того, что VT₁ насыщен, а на правой обкладке потенциал немного меньше нуля (из-за наличия источника смещения –Е_к). Поэтому можно сказать, что U_С' ≈ 0. Ускоряющий конденсатор C'' заряжен, так как его левая обкладка подключена к базе насыщенного VT₁, потенциал на которой примерно равен нулю, а правая обкладка присоединена к коллектору запертого VT₂, потенциал которого примерно равен +Е_к. Следовательно, можно сказать, что U_С'' ≈ +Е_к.

При подаче на вход схемы отрицательного импульса запуска оба диода VD₁ и VD₂ отпираются. Через диод VD₁ отрицательный импульс запуска подаётся на базу VT₁ и запирает его. Напряжение на коллекторе VT₁ становится равным +Е_к. Через диод VD₂ отрицательный импульс запуска подаётся на базу запертого VT₂ и не изменяет его состояния. Через диод VD₂ протекает ток заряда C' по цепи:

+Е_к → R_к1 → C' → VD₂ (открытый) → источник импульсов → – Е_к

(корпус).

Ввиду того, что длительность импульса запуска мала, конденсатор C' заряжается на очень незначительную величину (ΔU_С'). После окончания входного импульса запуска оба диода запираются и отключают источник импульсов запуска от триггера. В этом состоит основное назначение отсекающих диодов.

Таким образом, на некоторое время оба транзистора оказываются запертыми. При этом напряжение +Е_к на коллекторах обоих транзисторов через делители R' – R_б2 и R'' – R_б1 оказывается приложенным к базам обоих транзисторов, и они начинают открываться. Однако плечи триггера в этот момент не будут симметричны, так как C' и C'' заряжены к этому моменту неодинаково: C' заряжен до величины U_С' ≈ 0, а C'' – до величины U_С'' ≈ +Е_к. Поэтому ток І_к2 будет больше тока І_к1. Ток, протекающий через VT₂ , будет равен сумме токов от источника питания и от заряженного до +Е_к конденсатора C'', а ток, протекающий через VT₁, будет равен сумме токов от источника питания и от заряженного до +ΔU_С' конденсатора C'. В результате неравенства токов, протекающих через транзисторы, возникает лавинообразный процесс, и схема опрокидывается: VT₁ запирается, а VT₂ отпирается.

Перед следующим тактом запуска запертым оказывается VT₁, а отпертым – VT₂. Теперь C' заряжается по цепи:

+Е_к → R_к1 → C' → R_б2 → –Е_см→ +Е_см (корпус) → – Е_к.

C'' разряжается по цепи:

+C''→ VT₂ → корпус (+Е_см) → –Е_см → R_б1 → – C''.

В этом состоянии схема будет находиться до прихода следующего импульса запуска. Далее цикл работы триггера повторяется, но меняются ролями его плечи.

Отсюда можно увидеть особенность ускоряющих конденсаторов в таком триггере: кроме обычной функции ускорения опрокидывания, они выполняют функции элементов «памяти», запоминающих состояние триггера и способствующих течению процессов опрокидывания в нужном направлении. Если в триггерах с раздельным запуском отсутствие ускоряющих ёмкостей приводит лишь к уменьшению быстродействия триггера, то в рассмотренной схеме наличие их является обязательным, в противном случае триггер нормально работать не сможет.

Существуют и другие схемы триггеров со счётным запуском, но и в них элементами «памяти» служат конденсаторы.