Симметричные триггеры на транзисторах. Триггер на транзисторах схема

Симметричные триггеры на транзисторах.

Назначение и структура симметричного транзисторного триггера аналогична назначению и структуре ламповой схемы. Но статический режим и процесс переброса транзисторного триггера имеет значительную специфику.

Рис. 3. Схема симметричного триггера со специальным источником положительного смещающего напряжения в базовых цепях транзисторов

Схема симметричного триггера со специальным источником положительного смещающего напряжения в базовых цепях транзисторов (рис. 3) переводится из одного состояния в другое запускающими импульсами положительной полярности, подаваемыми на базы транзисторов.

Рис. 4. Временная диаграмма напряжений

В исходном состоянии один из транзисторов, например, Т1 отперт, а другой Т2 – заперт. Напряжение на коллекторах Uk1=0; Uk2=-Ek. Чтобы изменить состояние схемы, нужно на транзистор Т1 подать запирающий импульс. При этом, благодаря уменьшению коллекторного тока, потенциал коллектора Т1 убывает, стремясь к потенциалу источника питания. Изменение потенциала через конденсатор С1 передается на базу транзистора Т2, последний начинает отпираться. Потенциал его коллектора повышается, и положительное приращение передается через конденсатор С2 на базу транзистора Т1, благодаря чему коллекторный ток транзистора Т1 еще больше уменьшается и т.д. происходит лавинообразный переход триггера из одного состояния в другое.

Эпюры напряжений в точках схемы изображены на рис. 4.

Описание экспериментального стенда.

В левой части стенда собрана схема симметричного триггера на двойном триоде 6Н1П. Запускающие импульсы, вырабатываемые встроенным в стенд генератором, подают на аноды лампы 6Н1П через разделительные конденсаторы С2 и С3 и диоды Д1 и Д2. Запуск схемы и перевод триггера из одного устойчивого состояния в другое осуществляется импульсами запуска отрицательной полярности. Положительные импульсы на работу схемы влияния не оказывают, т.к. не проходят через диоды Д1 и Д2.

Выходное напряжение снимается либо с анода правой половины лампы, либо с анода левой половины лампы и его форму можно проконтролировать на гнездах Г1 и Г8. Особенностью схемы является дополнительный источник напряжения смещения, величину которого можно регулировать потенциометром R5.

В средней части стенда собрана схема симметричного триггера. Импульсы запуска подаются на сетки лампы 6Н3П, форму которых можно проконтролировать на гнездах Г10 и Г16. Выходное напряжение также снимается с анодов лампы и контролируется на гнездах Г12, Г14. Особенностью этой схемы является автоматическое смещение за счет резистора R19.

В правой части стенда собрана схема симметричного триггера на транзисторах МП-42. Запускающие импульсы подаются от встроенного генератора на базы триодов ПП1, ПП2 через разделительные диоды Д7, Д8, которые не пропускают отрицательные импульсы. Питание осуществляется от источника постоянного напряжения 30V, величину напряжения, подаваемого в цепь коллектора, можно регулировать потенциометром R36, контролируя ее по прибору ИП2, для чего тумблер В9 необходимо поставить в положение “a”. Схема предусматривает подачу запускающих импульсов и на коллекторы транзисторов через разделительные диоды Д5 и Д6. Форма запускающих импульсов контролируется на гнездах Г17, Г20 или Г22, причем наличие запускающих импульсов на том, или ином гнезде зависит от положения тумблеров В15 и В14.

studfiles.net

Триггер Шмитта. Схема, принцип работы

Триггером Шмитта называется схема (рис. 1), в которой оба каскада соединены ветвью, в которой происходят суммирование сигналов из двух каскадов и обратная подача этих сигналов на выходы

Такое решение используется в мультивибраторах с общим эмиттерным резистором. Для каждого из каскадов на этом резисторе возникает ООС, одновременно образуется ПОС, так как часть выходного напряжения второго каскада через этот резистор подводится к первому каскаду. Отрицательная обратная связь стабилизирует рабочую точку, а, кроме того, при соответствующем подборе элементов цепи (например, при большом сопротивлении эмиттерного резистора) может не допускать возникновения «перевозбуждения» в схеме. При этом схема работает без захода в область насыщения, благодаря чему получают импульсы с крутыми фронтами и малой временной задержкой, называемой гистерезисом по отношению к запускающим импульсам. Связь с выхода первого каскада на вход второго осуществляет резистор или диод. Это связь по постоянному току. Триггеры Шмитта применяют в качестве схем с одним или двумя устойчивыми состояниями, а также для формирования прямоугольных колебаний.

Рисунок 1 − Схема триггера Шмитта и формы управляющего и выходного напряжения

Достоинство схемы заключается, в частности, в том, что вход схемы не охвачен петлей ОС и поэтому на входе отсутствуют сигналы, генерируемые схемой. Кроме того, выход схемы хорошо развязан от входа.

Работа схемы протекает следующим образом. Если напряжение на входе (управляющее напряжение) равно нулю, транзистор Т1 заперт. В это время проводит транзистор Т2, так как на него поступает соответствующее смещение с делителя Rk,R1,R2. Делитель, смещающий транзистор Т2 (в основном Rk), подобран таким образом, чтобы транзистор Т2 не работал в режиме насыщения Протекающий через транзистор Т2 ток создает падение напряжения на эмиттерном резисторе Rэ, а это в свою очередь вызывает еще более глубокое запирание транзистора Т1. Увеличение входного напряжения выше определенного уровня вызывает отпирание транзистора Т1 и быстрый переход схемы в другое состояние. В этом состоянии напряжение на коллекторе транзистора Т1 убывает и, следовательно, уменьшается напряжение на базе транзистора Т2 и он закрывается. Триггер остается в этом состоянии до тех пор, пока входной сигнал выше порогового уровня. Выходное напряжение в этом состоянии достигает своего максимального значения. Если управляющее транзистором Т1 напряжение уменьшается ниже порогового уровня, наступает рост напряжения на коллекторе транзистора Т1, а следовательно, увеличение напряжения на базе транзистора Т2, так что транзистор Т2 начинает проводить ток и происходит переброс схемы в первое состояние.

Из приведенного описания вытекает одно из типичных применений триггера Шмитта − использование его в качестве генератора прямоугольных колебаний. Триггер Шмитта применяется также в качестве амплитудного дискриминатора или порогового детектора.

Принцип работы триггера

Триггерами называют устройства, имеющие два устойчивых состояния, у которых переход из одного состояния в другое происходит вследствие регенеративного процесса.

Под регенеративным процессом обычно понимают переходный процесс в электрической цепи охваченной положительной ОС с петлевым усилением Кβ> 1 в широком диапазоне частот, который характеризуется резкими изменениями токов и падений напряжений на элементах цепи.

Переход триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит при воздействии управляющего сигнала и сопровождается скачкообразным изменением токов и напряжений.

Рассмотрим принцип работы симметричного триггера на транзисторах п-р-п-типа, схема которого приведена на рис. Триггер представляет собой два усилителя на транзисторах VT1 и VT2. Выход каждого усилителя соединен с входом другого. Обратная связь, получаемая в результате такого соединения усилителей, является положительной.

В принципе в приведенной схеме возможно состояние электрического равновесия, при котором оба транзистора VT1 и VT2 открыты и находятся в активной области. В этом случае токи iк1 и iк2 равны между собой и падения напряжений на элементах схемы не изменяются в течение времени. Однако такое состояние является неустойчивым и любые флуктуации тока или напряжения приведут к лавинообразному процессу нарастания тока одного и убывания тока другого транзисторов. Например, увеличение коллекторного тока iк1 приведет к уменьшению коллекторного напряжения UK1 транзистора VT1. Это в свою очередь, приведет к уменьшению напряжения UК2 и тока IБ2 транзистора VT2. Последнее вызовет уменьшение IК2 и увеличение UK2, UБ1. Следовательно, произойдет дальнейшее увеличение тока IК1. Процесс носит лавинообразный характер и продолжается до тех пор, пока не прекратится действие положительной обратной связи. Это возможно при запирании одного транзистора (например, VT2) или насыщении другого (VT1). В обоих случаях триггер будет находиться в состоянии устойчивого равновесия.

Если параметры схемы выбраны так, что когда один из транзисторов закрыт, другой открыт и насыщен, то такой триггер называют насыщенным. Если открытый транзистор находится на границе активной области и не входит в режим насыщения, то триггер называется ненасыщенным.

В одном из устойчивых состояний триггер может находиться как угодно долго до момента, пока не поступит сигнал от источника внешнего управляющего напряжения. Пусть оно вводится в цепь базы запертого коллектора VT2. Как только напряжение управляющего сигнала достигнет уровня, при котором VT2 откроется, появится коллекторный ток IК2 и уменьшится ток базы IБ1. Транзистор VT1 выйдет в активную область и будет восстановлена петля положительной обратной связи. Возникающий при этом регенеративный процесс совершенно аналогичен описанному выше. Он приведет к опрокидыванию триггера. В итоге транзистор VT1 закроется, а транзистор VT2 откроется и окажется в области насыщения. Триггер перейдет во второе устойчивое состояние. В процессе опрокидывания триггера на коллекторах транзисторов формируются положительные и отрицательные перепады токов и напряжений.

Конденсаторы С1 и С2 включены для ускорения процесса переключения и носят название ускоряющих. Они также выполняют роль элементов памяти о предыдущем состоянии триггера и обеспечивают четкость его переключения в новое состояние.

Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями. Схема, принцип работы

На рис. 14.14 представлена схема мультивибратора на транзисторах. Как и в бистабильной ячейке, коллектор каждого транзистора связан с базой другого транзистора, но связь в мультивибраторе не непосредственная, а через конденсаторы.

В отличие от триггера, мультивибратор в принципе способен самостоятельно генерировать колебания, близкие к прямоугольным. Следовательно, он является автогенератором колебаний прямоугольной формы.

В отличие от RС-генераторов синусоидальных колебаний, в мультивибраторах применяется очень сильная положительная обратная связь, в результате чего транзисторы поочередно входят то в режим насыщения, то в режим отсечки. Возможно также и длительное устойчивое состояние, когда оба транзистора находятся в насыщении. При этом для возникновения колебаний необходим импульс, запирающий один из транзисторов. Следовательно, в мультивибраторе возможен жесткий режим возникновения колебаний.

Мультивибратор бывает как симметричным, так и несимметричным. У симметричного мультивибратора коллекторные сопротивления в обоих плечах одинаковы, одинаковы также базовые сопротивления и емкости. Для простоты рассмотрим работу симметричного мультивибратора.

Если транзистор VT1 открыт и находится в режиме насыщения, то в это же время транзистор VT2 заперт. При этом правая обкладка конденсатора Сб1 соединена через Rk2 с источником питания, а левая соединена с базой транзистора VT1. Протекающий зарядный ток поддерживает потенциал базы транзистора VT1 на уровне, близком к uбэ = 0,8 В, вполне достаточном, чтобы VT1 находился в режиме насыщения. Напряжение база - эмиттер не может стать заметно большим этого напряжения из-за ограничивающего действия экспоненциальной входной характеристики транзистора и ограничения тока резистором RK2. Конденсатор заряжается до напряжения uп – uбэ1, где uбэ1 = 0,8 В. После окончания заряда конденсатора Сб1 напряжение uбэ1 остается примерно таким же и поддерживается за счет тока через Rб1.

Во время и после окончания заряда конденсатора Сб1 транзистор VT2 остается запертым напряжением на конденсаторе Сб2, зарядившемся в предыдущий полупериод. В самом деле, если Сб2 зарядился до напряжения uп – uбэ2, то все это напряжение приложено между базой и эмиттером VT2, так как потенциал левой обкладки конденсатора, равный напряжению коллектор - эмиттер, насыщенного транзистора VT1, очень близок к нулю.

Чтобы транзистор VT2 открылся, необходимо, чтобы конденсатор Сб2 не только полностью разрядился, но и частично перезарядился до напряжения uбэ2 ≈ 0.6 В, при котором VT2 становится проводящим. Как только транзистор VT2 начинает проводить, его коллекторный потенциал падает, что через конденсатор Cб1 передается на базу VT1. Последний переходит в активный режим. Возникающий при этом регенеративный процесс быстро переключает схему из одного квазиустойчивого состояния в другое, при котором VT1 находится в режиме отсечки, a VT2 − в режиме насыщения.

На рис. 14.15 приведены зависимости коллекторного тока и напряжений на коллекторе и базе транзистора VT1. Аналогичные зависимости для транзистора VT2 имеют такой же вид, но сдвинуты по фазе на половину периода.

При заряде конденсатора

При разряде конденсатора

Постоянная времени разряда должна быть не менее чем на порядок больше постоянной времени заряда. Это необходимо для того, чтобы один из конденсаторов Сб полностью зарядился (за время, равное нескольким постоянным времени заряда), пока другой конденсатор разряжается и держит запертым «свой» транзистор.

Транзистор отпирается, когда uC(t) ≈ 0.6 В. Следовательно, полупериод прямоугольного колебания, генерируемого симметричным мультивибратором, можно найти из равенства:

Отсюда:

Пренебрегая напряжением 0.6 В по сравнению с напряжением UП, получаем:

Данное выражение выведено в предположении мгновенности переключения транзисторов и не учитывает времени на рассасывание зарядов, накопленных в базе.

Из описания работы следует, что каждый из конденсаторов в процессе работы изменяет полярность напряжения. На схеме же (см. рис. 14.14) указана вполне определенная полярность напряжений на обкладках конденсаторов по двум причинам:

большую часть времени конденсаторы заряжены как показано на схеме;
указанная полярность является условно положительной.

flatik.ru

Триггер (бистабильный мультивибратор) | Техника и Программы

Рассмотрим схему на двух транзисторах, представленную на рис. 12.8. Это, по существу, два транзисторных переключателя, соединенных один с другим. Предположим, что при включении питания транзистор Тх откроется первым. Когда он насыщен, напряжение на его коллекторе будет в пределах 0,3 В относительно земли. Это означает, что через резистор R3 в базу транзистора Т2 ток течь не может, поскольку требуется около 0,6 В, чтобы создать соответствующие условия для кремниевого р-«-перехода. Поэтому транзистор Т2 останется запертым. Отметим, что, поскольку транзистор Т2 закрыт, напряжение на его коллекторе равно +6 В, так что ток, протекающий по резистору Я4 в базу транзистора Tv поддерживается на одном и том же уровне. Схема находится в устойчивом состоянии.

Рис. 12.8. Схема триггера (бистабильного мультивибратора). Наглядная индикация состояния получается при замене Л{ и R2 лампами накаливания (6 В, 0,04 А).

Теперь на мгновение замкнем базу транзистора Тх на землю, сделав равным нулю его базовый ток. Ток коллектора этого транзистора упадет до нуля, а напряжение на коллекторе поднимется до +6 В. Транзистор Тх заперт, а в базу транзистора Г, через резистор R3 теперь течет ток, который отпирает его. Теперь транзистор Т2 находится в насыщении, напряжение на его коллекторе близко к нулю, и тем самым предотвращается протекание какого-либо тока в базе транзистора Тх даже в том случае, когда короткое замыкание устранено. Схема снова находится в устойчивом состоянии, но на этот раз транзистор Т2 открыт.

имеет два устойчивых состояния, о чем и говорит его второе название. Эта схема действует как электрическая память, помня, какой транзистор запирался последним. Как мы увидим в следующей главе, эта схема является основным строительным блоком в цифровых схемах, находя применение в счетчиках и памяти. В цифровых схемах триггер называют также опрокидывающейся схемой (flip-flop).

Для проведения экспериментов резисторы коллекторной нагрузки в схеме на рис. 12.8 можно заменить 6-вольтовыми лампами накаливания с током 0,04 А. Тогда лампа в коллекторе открытого транзистора будет гореть, наглядно демонстрируя состояние схемы. Состояние схемы можно изменить, заземляя базу открытого транзистора или заземляя коллектор запертого транзистора.

Хотя значения сопротивлений R3 и R4 совсем не критичны, они должны быть достаточно малыми, чтобы транзисторы попадали в режим насыщения. Для надежного насыщения необходимо выполнение условия

где hFE — коэффициент усиления тока транзистора. В нашем случае RJRX = 4700/150 « 30, так что режим работы с двумя устойчивыми состояниями будет при hFE > 30. В общем случае, чем больше ток базы насыщенного транзистора, тем меньше напряжение KC£(sat), а такое состояние желательно, поскольку при этом уменьшается мощность, рассеиваемая транзистором, и гарантируется пребывание запертого транзистора в этом состоянии.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

nauchebe.net

Триггер Шмитта | мтомд.инфо

Триггер Шмитта представляет собой бистабильную схему, переключение которой зависит от амплитуды запускающих импульсов. Типичная схема триггера Шмитта на двух транзисторах n-р-n типа изображена на рисунке.

Триггер Шмитта схема

триггер Шмитта схема Такие схемы успешно применяются в вычислительных устройствах и различных промышленных установках, где требуется изменять форму импульсов, формировать прямоугольные импульсы из синусоидальных колебаний и фиксировать превышение сигналом постоянного тока установленного уровня (порога).

Триггер Шмитта на транзисторах

Для лучшего понимания работы схемы вначале предположим, что на входе транзистора Т1сигнал отсутствует. Резисторы R1, R2 и R3, включенные между положительным зажимом источника питания и землей, образуют делитель напряжения, и падение напряжения на резисторе R3 будет положительным относительно эмиттера транзистора Т2, благодаря чему поддерживается открытое состояние этого транзистора. На коллектор транзистора Т2через резистор R4 подается положительное напряжение от источника питания. При открытом транзисторе на резисторе R5 в цепи эмиттера появляется падение напряжения, так как через него протекает ток эмиттера; полярность напряжения показана на рисунке. Через низкоомную вторичную обмотку входного трансформатора L2 напряжение на R5 прикладывается между эмиттером и базой транзистора T1 и создает обратное смещение на переходе база — эмиттер транзистора Т1. Поэтому Т1закрыт. Такое стабильное состояние схемы является одним из двух возможных состояний. Из-за протекания тока через резистор R4 и падения напряжения на нем коллекторное напряжение на выходном зажиме меньше напряжения источника. Конденсатор С2не пропускает на выход постоянного напряжения, и в рассматриваемом стабильном состоянии триггера выходное напряжение равно нулю.

При подаче на вход импульса напряжения он не будет оказывать влияния на схему, если амплитуда импульса меньше напряжения смещения между базой и эмиттером транзистора Т1, подаваемого с резистора R5. Если же амплитуда входного импульса превысит указанную величину, то транзистор Т1 откроется. Вследствие уменьшения напряжения на коллекторе транзистора Т1уменьшается прямое смещение на базе транзистора Т2, в результате чего его ток эмиттера уменьшится. Соответственно уменьшится падение напряжения на резисторе R5, а прямое смещение на базе первого транзистора возрастет и вызовет дальнейшее увеличение тока через транзистор Т1. Падение напряжения на резисторе Ri еще больше возрастет и приведет к еще большему уменьшению прямого смещения на базе Т2и уменьшению падения напряжения на резисторе R5. Этот регенеративный процесс будет продолжаться до тех пор, пока транзистор Т1полностью не откроется, а Т2не закроется. Когда ток коллектора транзистора Т2спадет от максимальной величины до нуля и соответственно падение напряжения на резисторе R4 станет уменьшаться, напряжение на коллекторе, которое является выходным, начнет возрастать. Изменение напряжения на коллекторе передается через конденсатор С2 и является выходным сигналом; форма и величина выходного сигнала зависят от величины сопротивления нагрузки R„ и постоянной времени (R4 + Rн)С2. Состояние, соответствующее отпертому транзистору Т1и запертому транзистору Т2, является вторым устойчивым состоянием схемы, и оно сохраняется в течение длительности входного импульса. Когда напряжение входного импульса спадет до нуля, схема вновь возвратится в исходное состояние: транзистор Т1закрыт, а транзистор Т2открыт. Если постоянная времени (R4 + Rн)С2 значительно превосходит длительность входного импульса, то амплитуда выходных импульсов остается практически постоянной независимо от изменений высоты входных импульсов (при условии, что они превосходят уровень запирания Т1).

На частотах повторения импульсов более 20 кГц эффективность схемы можно повысить путем применения конденсатора связи вместо входного трансформатора.

www.mtomd.info

Триггер Шмитта на транзисторах в коробке сигарет - схема, фото, мастер класс

Здесь рассказывается, как своими руками собрать Триггер Шмитта на транзисторах в корпусе сигаретной коробки.

	Триггер Шмитта называют устройство, которое используется для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольного положения. Принцип работы этой конструкции таков, что когда переменный резистор R1 находится в закрытом положении, как мы видим на схеме, то в это время положение транзистора VT1 открытое. В это время напряжение на его коллекторе высокое, и из-за этого транзистор VT2 получается открытый, а светодиод в HL1 в свою очередь зажжен. Резистор R3 терпит падение напряжения. Если резистор R1 будет находиться в открытом положении по схеме, то картина будет совсем другая. Тогда произойдет небольшой «скачек», который переменит положение транзисторов, получится открывание транзистора VT1 и закрывание транзистора VT2. Это произойдет из-за того, что напряжение теперь будет превышаться на базе транзистора VT1 и падения напряжения резистора R3. В результате всего этого светодиод HL1 потухнет. Если опять переместить переменный резистор в закрытое положение, то произойдет все заново и светодиод снова зажжется. Это может произойти, если напряжения переменного резистора будет меньше чем напряжения выключения светодиода HL1
	Как сделать своими руками Триггер Шмитта на транзисторах по схеме Нам понадобится всего шесть деталей для изготовления прибора Триггер Шмитта, включая светодиод HL1. Думаю с их поиском сложностей возникнуть не должно так как они очень распространены. 1. Переменный резистор на 10 кОм 2. Резистор 10 кОм 3. Резистор 1 кОм 4. Транзистор КТ315 5. Транзистор КТ315 6. Светодиод АЛ307 Переменный резистор скорее всего легко найти в каких-либо радио приемниках или приставках, также в советских телевизорах. Резисторы особенно советую поискать в на советских платах телевизоров, их там полно, ну или можно заказать. Транзисторы должны быть в советских приемниках Ну и светодиод я думаю можно достать с какой-нибудь мигалкой, а лучше приобрести в радио магазине, так как на платах они довольно редко встречаются.
	Так как в этом устройстве используется всего шесть деталей, я не стал использовать плату, а просто скрепил все детали проводниками. В своей пайке я обозначил все детали и выход на напряжение. Переменный резистор, два транзистора, резистора и светодиод. Их нужно соединить по схеме, но если вам легче можете обратить внимание на пример моей пайки. Напряжение у конструкции всего 6 вольт, поэтому я использую очень тонкие проводники, чтобы они хорошо припаивались к тонким лапкам деталей, что и вам советую. В качестве блока питания, можно использовать блок питания, аккумулятор, или же соединенные последовательно, четыре гальванические элемента по 1,5 вольт (пальчиковые батарейки).
	Как вы поняли, переменный резистор это специальная деталь, а не обычный резистор. Переменный резистор или реостат — электрический аппарат, изобретённый Иоганном Кристианом Поггендорфом, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато. Именно такую деталь вам нужно отыскать, или заказать на 10 кОм.
	Если вы все же решили делать Триггер Шмитта на транзисторах своими руками в коробке из под сигарет, советую все закрепить, так как я, мне кажется такое расположение деталей наиболее выгодное. Спасибо за чтение, будут вопросы пишите в комментариях.
	Смотрите еще, как делать электронику своими руками