Триггеры с тиристорами

Тиристор подходит для замены элемента памяти в триггерах.

Описание схемы на примере RS триггера: К катоду тиристора подключается выход триггера Q, к управляющему электроду подключается вход S, к аноду подключается постоянное напряжение через полевой транзистор с изолированным затвором, к затвору полевого транзистора подключается вход R.

Описание работы: Начальное состояние на выходе Q ноль: тиристор находится в замкнутом состоянии, ток на выходе соответствует нулю. Переход в состояние единица: на вход S подается напряжение равно логической единице тиристор разблокируется и напряжение на выходе Q повышается соответственно логической единице, при последующем понижении напряжения на входе S тиристор сохраняет низкое сопротивление и напряжение на выходе Q остается равным логической единице. Переход от логической единицы к нулю: на вход R подается напряжение равное логической единице полевой транзистор переходит в замкнутое состояние, напряжение на аноде тиристора падает, вследствие чего сопротивление тиристора возрастает и он переходит в состояние низкого выходного напряжения соответствующего логическому нулю, это состояние сохраняется при повышении входного напряжения на аноде тиристора.

Тиристор можно заменить на два биполярных транзистора (смотря какая реализация будет удобнее).

Как итог мы получаем RS триггер на трех транзисторах.

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

15. Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторах.

Ждущий мультивибратор (одновибратор) - это простой генератор, вырабатывающий одиночный прямоугольный импульс по команде – более короткому импульсу запуска. Ждущий мультивибратор не работает в режиме непрерывной генерации (режиме автогенератора).

Обратите внимание, что оксидный (электролитический) конденсатор подключается плюсом к коллектору транзистора VT1, а не минусом. Связано это с тем, что на базе биполярного транзистора напряжение не поднимается выше 0,7 вольта относительно эмиттера, а в нашем случае эмиттер – это минус питания. А вот на коллекторе транзистора напряжение изменяется почти от нуля, до напряжения источника питания. Оксидный конденсатор не способен выполнять свою функцию при его подключении обратной полярностью. Естественно, если вы будете применять транзисторы другой структуры (не N-P-N, a P-N-P структуры), то кроме изменения полярности источника питания, необходимо развернуть светодиоды катодами «вверх по схеме», а конденсатор – плюсом к базе транзистора VT2.

16. Обратная связь в усилительных каскадах. Отрицательная обратная связь.

Схема коллекторной стабилизации позволяет сохранять на выходе усилительного каскада половину питания в широком диапазоне питающих напряжений. Это достигнуто за счет отрицательной обратной связи по напряжению по постоянному току. В качестве примера коллекторной стабилизации режима работы транзистора на рисунке 4 приведена схема усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и коллекторной стабилизацией.

Рисунок 3 Схема усилительного каскада с коллекторной стабилизацией

Отрицательная обратная связь

Показательный пример использования отрицательной обратной связи — построение усилителя со стабильным коэффициентом усиления на основе операционного усилителя.

Пусть дан некоторый ОУ с коэффициентом усиления порядка 10⁶. На основе этого ОУ нужно построить усилитель со входным сопротивлением не менее 5 кОм и коэффициентом усиления 2. Для этого на инвертирующий вход ОУ ставится резистор с сопротивлением, чуть больше требуемого входного (допустим, 7 кОм), а в цепь обратной связи — резистор с номиналом в 2 раза больше. Аналитическая формула показывает, что такой способ построения усилителей является приближённым, однако в силу большой величины коэффициента усиления, погрешность от применённых допущений оказывается меньше, чем от неточности изготовления элементов.

Обычно ООС позволяет добиться хороших параметров усилителя, однако это справедливо в общем случае только для усиления постоянного тока или низких частот. Поскольку с повышением частоты задержка, вносимая усилителем, начинает давать существенный фазовый сдвиг усиливаемого сигнала, то и ООС работает уже не в соответствии с расчётом. Если и далее повышать частоту, то когда задержка станет порядка полупериода сигнала (то есть порядка 180 градусов по фазе), то ООС превратится в ПОС, а усилитель — в генератор. Для предотвращения этого, цепь ООС должна делаться частотно-зависимой.

В СВЧ усилителях обратная связь неприменима, поэтому стабилизировать усиление СВЧ каскадов весьма непросто. Однако, если нужно стабилизировать не усиление, а амплитуду (мощность) выходного сигнала, это легко реализовать в виде АРУ.

17. Обратная связь в усилительных каскадах. Положительная обратная связь.

Обратной связью называют такое взаимодействие напряжений или токов в цепях электронной схемы, при котором часть энергии из выходной цепи передается во входную цепь. Структурная схема электронного устройства с обратной связью включает основной четырехполюсник �усилителя и пассивную цепь �обратной связи (ОС), соединяющую выход усилителя с его входом (рис. 1.3.1). Цепь ОС вместе с усилителем, к которому она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлей обратной связи. Связь может быть однопетлевой или многопетлевой. В электронных устройствах различают внутреннюю, внешнюю и паразитную обратные связи. Внутренняя ОС имеется во всех активных электронных приборах и зависит от их физических свойств. Внешняя ОС предполагает наличие специальных цепей. Паразитная ОС обусловлена паразитными емкостями, индуктивными и другими связями, создающими каналы передачи энергии сигнала с выхода на вход. Все виды ОС могут сильно влиять на характеристики электронного устройства, причем часто нежелательным образом. Обычно в реальных схемах невозможно управлять внутренними или паразитными обратными связями, поэтому их стремятся уменьшить. Внешняя ОС специально вводится в схему для улучшения отдельных характеристик усилителя.

Воздействие Ос может привести либо к увеличению, либо к уменьшению сигнала на входе усилителя. В первом случае обратную связь называют положительной (ПОС), во втором — отрицательной (ООС).

С физической точки зрения введение ОС означает, что к напряжению , которое создается на выходе усилителя в отсутствие ОС, добавляется напряжение, появившееся в результате усиления сигнала, поступающего на вход усилителя со стороны цепи ОС. При этом положительная ОС увеличивает внешнее воздействие, вследствие чего любой малый входной сигнал усилителя теоретически должен вызвать появление выходного сигнала, значение которого стремится к бесконечности. В реальном усилителе такое усиление, естественно, не возможно из-за ограничений по напряжению питания, наступающих при определенном уровне входного сигнала. С уменьшением входного напряжения ПОС снижает выходное напряжение схемы до нуля. В результате в усилителе появляются незатухающие автоколебания выходного напряжения, что называют возбуждением усилителя. Применение отрицательной ОС, наоборот, уменьшает входной сигнал, что эквивалентно снижению коэффициента усиления прямой цепи системы. Но при этом достигается улучшение ряда характеристик усилителя. Например, возрастает стабильность его коэффициента усиления, выравнивается частотная характеристика, расширяется полоса пропускания, уменьшаются искажения, изменяются входное и выходное сопротивления усилителя. Поэтому ООС нашла широкое применение в усилительных устройствах.

18. Операционные усилители. Принцип виртуального замыкания.

Операционным усилителем принято называть усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом, характерный высоким коэффициентом усиления, а также большим входным и малым выходным сопротивлениями. Он почти всегда используется с внешней глубокой отрицательной обратной связью, определяющей его результирующие характеристики.

Операционные усилители выпускаются в виде полупроводниковых интегральных микросхем и применяются не только для выполнения математических операций, благодаря чему они получили свое название. Все чаще они используются в радиоэлектронных устройствах различного назначения. Этому способствует их низкая стоимость, близкая к стоимости отдельных транзисторов.

Идеальный операционный усилитель. При анализе схем устройств, в которые входит операционный усилитель, можно получить значительное упрощения, если использовать представление об идеальном операционном усилителе. Идеальным называется операционный усилитель с входным сопротивлением для разностного сигнала Rex= , внутренним коэффициентом усиления по напряжению Кв= и выходным сопротивлением . Кроме того, предполагается, что коэффициент ослабления синфазного сигнала равен бесконечности. В реальных операционных усилителях стремятся максимально повысить входное сопротивление. Например, входными каскадами операционного усилителя часто являются эмиттерные или истоковые повторители, поэтому ответвлением тока во входное сопротивление усилителя можно пренебречь, если сопротивления, подключаемые параллельно входу усилителя, на несколько порядков меньше входного сопротивления.

Анализ схем включения операционного усилителя упрощается также и потому, что идеальный усилитель за счет бесконечно большого внутреннего коэффициента усиления и выходного сопротивления, равного нулю, развивает конечное напряжение на любой выходной нагрузке, отличной от нуля, при входном напряжении, равном нулю. Это дает возможность при анализе схем полагать напряжение между зажимами (+) и () равным нулю. Также равным нулю считают ток, ответвляющийся в бесконечно большое входное сопротивление.

Принцип виртуального замыкания. Изложенное выше соответствует принципу виртуального замыкания входных зажимов операционного усилителя (рис. 15.33). При виртуальном замыкании, как и при обычном, напряжение между замкнутыми зажимами равно нулю. Однако, в отличие от обычного замыкания, ток между виртуально замкнутыми зажимами не течет, т. е. в виртуальное замыкание ток не ответвляется. Иначе говоря, для тока виртуальное замыкание эквивалентно разрыву цепи.

Рис.15.33. Иллюстрация принципа виртуального замыкания

Инвертирующая схема. На рис. 15.34а показана инвертирующая схема включения операционного усилителя.

19. Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе. Повторитель напряжения на операционном усилителе.

Дата добавления: 2015-06-04