Принцип работы триггера Шмитта

Работа триггера заключается в следующем. При подаче питания на схему и отсутствии входного напряжения Ux = 0 коллекторное напряжение транзистора VT ₁ стремится к напряжению источника питания + Е. Благодаря делителю R₁, R ₂, высокое коллекторное напряжение U _к1 создает базовый ток i _б2, достаточный для насыщения транзистора VT ₂. Его коллекторный ток I _к2 ≈ Е /(R _к2+ R_Е), проходя по резистору R_Е, создает на нем падение напряжения (обычно 1 …5 В) U_RE = I_к2R_E, дополнительно запирающее транзистор VT ₁ (так как это напряжение плюсом прикладывается к общим эмиттерам, а минусом – через «землю» источника сигнала Ux и R _вх прикладывается к базе VT ₁). Пока U _x< U_RE транзисторы схемы будут сохранять исходные состояния.

Когда входное напряжение U_x превысит U_RE на величину U _б = 0,1 В, для германиевого транзистора или 0,3 В, для кремниевого транзистора, входной транзистор VT ₁ начнет открываться, по его коллекторному резистору R_{к 1} начнет протекать ток, а коллекторное напряжение транзистора VT ₁ будет снижаться, вызывая уменьшение тока базы транзистора VT ₂.

Выходной транзистор VT ₂ выйдет из насыщения и снизит ток, протекающий через R_E. Это уменьшит напряжение U_RE, противодействующее Ux, и приведет к ускоренному отпиранию VT ₁. Этот процесс, вследствие возникновению большого усиления в обоих транзисторах, вышедших в активный режим, и сильной ПОС через R_E, пойдет лавинообразно, пока VT ₁ не насытится, а VT ₂ в результате прекращения тока базы через R ₁ и наличия запирающего напряжения U*_RE = I_к1R_E не закроется.

Новое состояние будет устойчиво, пока U_x > U*_RE. Обычно R _к1> R _к2, поэтому I _к1< I _к2 и, следовательно, U*_RE < U_RE В связи с этим новое состояние сохранится даже тогда, когда входное напряжение Ux уменьшится относительно того значения U _x1≈ U_RE + U*_бэ, называемого порогом срабатывания, при котором произошло опрокидывание триггера Шмитта.

Когда входной сигнал уменьшится настолько, что транзистор VT ₁ не будет удерживаться в насыщении (при U _X2 ≈ U *_RE +U**_бэ, где напряжение насыщения, германиевого транзистора U** _бэ ≈ 0,3 В, а для кремниевого 0,7 В), начнется лавинообразный обратный процесс восстановления, т.е. отпускание схемы. Значение U _x2 называеться порогом отпускания. Разность между порогом срабатывания и порогом отпускания определяет ширину гистерезиса схемы. (см. рис.2.1, б).

Следовательно порог срабатывания U _x1 определяется падением напряжения на R _E, создаваемым током открытого транзистора VT ₂, а порог отпускания – падением напряжения U *_RE на R _E, создаваемым током открытого транзистора VT ₁.

Увеличивая отношение R _E/(R _E + R _к2), можно увеличить порог срабатывания и гистерезис схемы, а увеличивая коэффициент деления коллекторно – базовой связи R ₂, R ₁ – приблизить порог отпускания к порогу срабатывания.

Для ускорения опрокидывания схемы параллельно R ₁ часто ставят форсирующий (дифференциирующий) конденсатор.

Точная подборка порога срабатывания ТШ достигается путем подборки сопротивления R_E или корректировка R _3. Имеется большое разнообразие схем ТШ. Для повышения входного сопротивления ТШ в качестве ТШ испоьзуется полевой транзистор.

Заменив R_E на стабилитрон или стабистор, можно получить ТШ с повышенной термостабильностью порогов и уменьшенным гистерезисом.

В расчетно – графическом задании предлагается выполнить расчет элементов классического ТШ, выполняемый при известных значениях напряжения питания Е, порога срабатывания U _сраб = U _х1, порога отпускания U _отп = U _x2, коэффициента передачи тока маломощных транзисторов β _1, β ₂ и токах насыщения I _нас1, I _нас2. I _нас = (3…10) мА. При этом соблюдается соотношение I _нас1< I _нас2.

Дата добавления: 2015-05-06