3.10. Триггеры с динамическим управлением.

В триггерах с динамическим управлением (управлением фронтом синхронизирующего сигнала) процессы, связанные с переключением, происходят в течение короткого времени вблизи фронта сигнала на синхронизирующем входе. Если переключение триггера происходит при положительном фронте сигнала на этом входе, то вход называется прямым динамическим входом (условное обозначение прямого динамического входа триггера показано на рис. а); если при отрицательном - то инверсным динамическим входом (условное обозначение инверсного динамического входа триггера приведено на рис. 6).

рис. а рис. б

3.11. Асинхронный rs – триггер.

На входе элемента И-НЕ (ИЛИ-НЕ) имеется инвертор (усилитель). Поэтому на двух таких элементах можно выполнить триггер, если вход одного элемента соединить с выходом другого.

Полученный таким образом триггер является асинхронным RS-триггером. Он имеет

два входа: S - установки триггера в 1, R - установки триггера в 0.

Асинхронный RS-триггер – простейший интегральный триггер, применяющийся самостоятельно, а также входящий в состав более сложных интегральных триггеров в качестве запоминающей ячейки.

3.12. Одноступенчатый синхронный rs – триггер.

а) б)

На рис. а, изображена схема тактируемого RS-триггера. Она содержит асинхронный RS-триггер T1 с прямыми входами (собранный на элементах ИЛИ - НЕ) и два конъюнктора. Последние передают переключающую логическую 1 с информационного S- или R-входа на соответствующие входы Т1 только при наличии на синхронизирующем входе С логической 1. При С=0 информация с S- и R-входов на триггер T1 не передается. Условное изображение тактируемого триггера приведено на рис. б.

На рис. 2, дана схема тактируемого RS-триггера, основу которого составляет асинхронный RS-триггер T1 с инверсными входами. Чтобы обеспечить переключающий логический 0 на соответствующем входе T1, в схеме использованы элементы И - НЕ. Логический О на выходе такого элемента будет при логических 1 на его входах, т. е. при S= 1, С=1 или при .R= 1, С= 1.

На рис. 3, приведены временные диаграммы триггера, изображенного на рис. 2, без учета времени его переключения. Переключение триггера в состояние Q=1 происходит при S=1 с поступлением синхроимпульса 2, когда на выходе S' появляется логический 0. Сигнал S' = 0, возникающий при поступлении син­хроимпульса 3, переключения не вызывает, так как до этого триггер уже установлен в единичное состояние. Синхроимпульс 4 с сигналом R= 1 обеспечивает R' = 0, что переключает триггер в состояние Q = 0.

В тексте тактируемый RS-триггер сокращенно обозначают RSС.

2)

3.13. Триггер Шмитта.

Несимметричный триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта).

Схема такого триггера приведена на рис. ниже.

Здесь перепады напряжения с левого плеча на правое передаются, как обычно, через делитель R-R62, а с правого на левое плечо — через общий резистор R3 в цепи обоих эмиттеров. Шунтировать этот резистор конденсатором нельзя; в противном случае напряжение на R3 не сможет быстро изменяться. Конденсатор С является ускоряющим. Делитель R1-R2 обеспечивает необходимый режим работы транзистора VТ1. Данная схема как и рассматриваемые ранее, обладает двумя устраивающими состояниями. Рассмотрим, как обеспечиваются эти состояния.

а)

Каждый транзистор схемы будет заперт, если его эмиттер имеет более отрицательный потенциал, чем база. Пусть, напри­мер, транзистор VТ1 насыщен; тогда потенциал его коллектора можно считать равным отрицательному потенциалу эмиттеров ( Uk1=Uэ ). Напряжение Uk1 делится цепью R-R62 и лишь часть его подается на базу транзистора VТ2:

Таким образом, база VТ2 имеет менее отрицательный потенциал, чем эмиттер, так что при отпертом транзисторе VТ1 транзистор VТ2 заперт.

Когда отперт и насыщен транзистор VТ2, то VТ1 заперт только в том случае, если напряжение на эмиттерах Uэ превышает по абсолютному значению напряжение на базе U61 Это условие выполняется подбором сопротивлений плеч делителя R1-R2 и тока насыщения транзистора VТ2.

Рис. 7.4, б иллюстрирует разные состояния триггера. Когда транзистор VТ1 отперт, |U61|>|U'э|; если же VТ1 заперт, то |U61|< |U''э|. Так как U61 = соnst, то из двух приведенных неравенств следует, что |U''э| > | U'э |.

Чтобы запереть отпертый транзистор VТ1, нужно сообщить его базе положительный потенциал, больший разности |Uб1| - |U'э|. Чтобы от переть этот транзистор, нужно сообщить его базе отрицательный потенциал, превышающий разность |U''э| - |Uб1|.

Изменяя параметры схемы, можно регулировать разности напряжений:

∆U’ = |Uб1| - | U'э |.

и

∆U’’ = | U'э | - |Uб1|.

При ∆U’ = ∆U’’ триггер может переключаться разнополярными напряжениями одинакового уровня. При ∆U’ ≠ ∆U’’ переключение осуществляется разнополярными напряжениями разных значений.

Переход триггера из одного состояние в другое происходит следующим образом. Пусть на базу открытого транзистора VТ1 подается положительный импульс, под действием которого транзистор выходит из насыщения, и потенциал его коллектора становится более отрицательным. Это изменение подается через делитель R-R62 на базу транзистора VТ1, что увеличивает его ток Iэ2. В результате увеличивается напряжение на резисторе Rэ, так что транзистор VТ1 дополнительно прикрывается, и т. д. Процесс завершается тем, что VТ1 запирается, а VТ2 насыщается. Аналогично протекает и обратное лавинообразное опрокидывание.

Во время лавины напряжение на Rэ меняется под действием двух противоположно изменяющихся токов, один из которых увеличивается (в рассмотренном случае Iэ2), а другой — уменьшается (Iэ1). Однако, несмотря на это, процесс развивается в нужном направлении, так как изменение тока Л/_а2 всегда превышает а/эр Действительно, изменение напряжения между базой и эмиттером транзистора VТ1 равно изменению напряжения на резисторе Rэ. Изменение же напряжения между базой и эмиттером транзистора VТ2 (при правильно подобранных элементах схемы) намного больше, так как на базу VТ2 передаются усиленные перепады напряжения с коллектора VТ1. Поэтому если транзистор VТ1 запирается, а VТ2 отпирается, то ток Iэ2 увеличивается в большей степени, чем уменьшается ток Iэ2. В результате напряжение на резисторе Rэ в процессе опрокидывания увеличивается и транзистор VТ1 действительно запирается.

Выходные импульсы снимаются с коллектора транзистора VТ2, не связанного непосредственно с другими элементами схемы. Благодаря этому нагрузка не оказывает на них существенного влияния.

Триггер Шмитта часто используют для формирования прямо угольных импульсов из напряжения произвольной формы, в частности синусоидального. Как только под действием Изал (рис. в) потенциал базы транзистора VТ1 станет равным потенциалу эмиттера (U_Б1 = U''э), транзистор VТ1 отпирается и схема лавинообразно опрокидывается. При этом на выходе триггера формируется крутой фронт импульса. В результате опрокидывания транзистор VТ1 насыщается, а VТ2 запирается. При этом потенциал эмиттера принимает значение Изал. В то время как транзистор VТ2 остается запертым, на выходе формируется плоская вершина импульса. Когда под действием Изал потенциал базы VТ1 сравняется с новым значением потенциала эмиттера (и_Б1 = и_э), начнется новый лавинообразный процесс — формирование заднего фронта импульса, после чего схема вернется в первоначальное состояние.

Легко заметить, что при синусоидальном напряжении на входе моменты опрокидывания определяются значениями ∆U’и ∆U’’ (рис. в). Если то VТ1 одинаковое время пребывает в отпертом и запертом состояниях. При длительности импульса и паузы различны.

Благодаря лавинообразному формированию фронтов триггер Шмитта по сравнению с ограничителями амплитуды обеспечивает лучшую форму импульсов при синусоидальном напряжении на входе.

Триггер Шмитта можно использовать как пороговое устройство: если входной сигнал достигает определенного порога, то триггер переключается. Величину порога можно менять, изменяя потенциал базы транзистора VТ1 (рис. а) с помощью резисторов R1, R2. Из сказанного ранее легко определить величину порога для положительного и отрицательного входных сигналов.