Транзисторный триггер

Триггер – это импульсное устройство, имеющее два устойчивых сос­тояния: либо высокий уровень напряжения на выходе близкий к напряжению питания, либо низкий близкий к нулю. В любом из двух состояний триггер может находиться сколь угодно долго при сохранении напряжения питания. Перевод триггера из одного состояния в другое производится подачей отдельных импульсов. Триггер сохраняет свое состояние по до тех пор, пока не придет импульс для перевода в другое состояние. Т.е. триггер “запоминает” своим состоянием наличие предыдущего запускающего импульса и поэтому является элементом “памяти“.

Схема симметричного триггера на биполярных транзисторах представляет собой комбинацию двух транзисторных ключевых каскадов, соединенных таким образом, что вход одного связан с выходом другого, вход которого в свою очередь подключен к выходу первого (рис.3.6).

Триггер имеет два выхода, один из которых является противополож­ностью (инверсией) другого: .

Несмотря на симметрию элементов схемы, токи и напряжения в ней распределяются несимметрично. Оба транзистора не могут быть одновременно насыщенными. Если VТ1 насыщен, то U_K1 » 0 и следовательно напряжение подаваемое на вход VТ2 тоже близко к нулю. Поэтому VT2 будет находится в отсечке. Оба транзистора не могут быть одновременно запертыми. Если VТ1 заперт, то . Это напряжение вызывает насыщение транзистора VТ2.

Оба транзистора не могут находиться одновременно и в активном режиме, т.к. флуктуационные составляющие (дискретный характер носителей, шумы транзисторов, отклонение параметров схемы от номинальных) приводят к увеличению, допустим, I_K1. Транзистор VТ1 начинает насыщаться. Напряжение U_K1, а следовательно и U_б2, смещается к нулю. Поэтому транзистор VТ2 начинает запираться.

За счет усиления транзисторов процесс увеличения I_K1 развиваетсялавинообразно, вызывая дальнейшее отпирание VТ1 и запирание VТ2.Условиелавинообразного переключения (триггерного режима) транзисторов:

Допустим, что транзисторы триггера оказались в следующем состоянии: VT1 - заперт, VТ2 - насыщен.

Базовая цепь VТ1 неимеет отличий от базовой цепи запертого транзистора ключевого каскада с Е_СМ.

Рис. 3.6. Схема транзисторного симметричного триггера.

Поэтому условие отсечки имеет вид:

Из-за наличия делителя R_K1/R_б2, напряжение на коллекторе будет меньше, чем в простом ключевом каскаде:

Для насыщенного транзистора VТ2 базовый ток равен алгебраической сумме токов: I₁, вытекающего из базы через R_б2 к источнику - Е_К, н встречного тока I₂, втекающего в базу через R_см от источника + Е_см.

Таким образом, для насыщенного транзистора симметричного триггера ток базы:

.

Ток коллектора насыщенного транзистора I_K2 без учета тока, текущего общего через R_б1:

.

Из общего условия насыщения транзистора по схеме с общим эмиттером получаем условие насыщения транзистора в триггере:

или

Триггер переводится из одного устойчивого состояния в другое путем подачи на его входы запускающих импульсов. Существует два способа запуска: раздельный и счетный.

Раздельный запуск триггера осуществляется подачей импульсов поочередно на базы транзисторов по двум раздельным входам. Импульс, поданный на один из входов, устанавливает триггер в одно из устойчивых состояний. Импульс, подаваемый на другой вход, устанавливает триггер в противоположное устойчивое состояние.

К элементам цепи запуска (рис.3.7) относятся диоды VD1, VD2, конденсаторы C_ЗАП1, С_ЗАП2, резисторы R_ЗАП1, R_ЗАП2. Пусть VТ1 открыт и насыщен, а транзистор VТ2 закрыт. На входе Вх.1 подается прямоугольный импульс. Импульс дифференцируется цепочкой RС, и из него сформируется два коротких импульса противоположной полярности. Поскольку транзистор VТ1 открыт, то U_K1 имеет низкий уровень, диод VD1 будет находится в проводящем состоянии и пропустит положительный импульс на базу. Начинается лавинообразный процесс переключения транзисторов, в результате которого VT1 закроется, а транзистор VТ2 откроется. Диод VD2 высоким потенциалом U_K1 перейдет в непроводящее состояние и отключит Вх.1 от базы VT1.

Такое состояние триггера будет сохраняться до тех пор, пока не поступит новый запускающий импульс на Вх.2.

Счетный запуск триггера применяется для смены состояний с приходом каждого запускающего импульса. Импульсы подаются на общий вход триггера (входы Вх.1 и Вх.2 объединяются, образуя один общий), и каждый из импульсов приводит к опрокидыванию (переключению) триггера в противоположное состояние.

Рис. 3.7. Схема триггера с цепями запуска.

Пусть транзистор VТ1 открыт и находится в режиме насыщения (), а транзистор VТ2 закрыт и находится в режиме отсечки ().

Таким образом, диод VD1 открыт, а VD2 надежно заперт отрицательным потенциалом на аноде. Поэтому запускающий импульс продифференцированный цепочкой RС, проходит через VD1 на базу VТ1. Возникает лавинообразный процесс переключения транзисторов. После его завершения диод VD1 будет находится в непроводящем состоянии, а диод VD2 - в проводящем. Поэтому следующий запускающий импульс пройдет на базу VТ2, что вызовет новое опрокидывание триггера. И так с приходом каждого запускающего импульса.

Дата добавления: 2014-01-15