В большинстве импульсных устройствах приходится иметь дело, как правило, с двумя уровнями сигнала. Поэтому характерным для импульсной электроники является работа полупроводниковых приборов в ключевом режиме, рассмотренном нами на предыдущей лекции. Такой подход предоставляет возможность минимизировать рассеиваемую в них мощность и, следовательно, использовать при изготовлении методов гибридной и полупроводниковой технологий. Последнее обстоятельство является главной причиной широкого использования устройств импульсной электроники, позволяющих разрабатывать на своей основе надежные, экономичные, малогабаритные системы, предназначенные для решения различных практических задач.
Триггер является типичным устройством импульсной электроники. Он обладает двумя длительно устойчивыми состояниями равновесия и способно под воздействием внешнего управляющего сигнала скачком переключаться из одного состояния в другое.
Триггеры на дискретных элементах применяют тогда, когда предъявляются специфические требования к временным или амплитудным параметрам импульсов. Схемы триггеров получают объединением двух транзисторных ключевых каскадов. Входы одного ключа соединены с выходами другого. Схемы различаются типом усилителя и способом организации ПОС. По организации ПОС различают транзисторные триггеры с коллекторно-базовыми связями и с эмиттерной связью.
O Eп
Rk1 Rk2
Rб2 Rб2
··
Т1 Т2
·Из-за несимметричности транзисторов и неравности номиналов резисторов базовый ток, например, Т1 будет больше. Более быстрое открытие Т1 приведет к более быстрому падению напряжения на его коллекторе и, следовательно, на базе Т2, что в свою очередь приведет к его быстрому запиранию. Процесс носит лавинообразный характер, который закончится лишь с прекращением действия ПОС. Цепь ПОС размыкается, когда первый транзистор попадет в режим глубокой отсечки, а второй – в режим насыщения. Такое состояние триггера является устойчивым, и в нем схема будет находиться сколь угодно долго, при включенном питании. Вывести из этого состояния схему, можно подав отрицательный (запирающий) импульс на базы обоих транзисторов. Запертый транзистор Т2 не изменит своего состояния, а Т1 под действием импульса станет запираться, увеличивая напряжение Uk1. Это напряжение попадая на базу Т2, будет отпирать Т2. Наступит снова лавинообразный процесс, который закончится опрокидыванием схемы – Т1-закрыт, Т2-открыт. Новое состояние будет также устойчивым и сможет сохраняться сколь угодно долго. Реальная схема несколько сложнее и приведена на рис.3б.
На рис.3б приведена схема триггера с коллекторно-базовыми связями.
Триггер называется симметричным, если
Rк1= Rк2 , Rб1= Rб2 , Rс1= Rс2 , С1=С2. (1)
Чтобы перевести триггер из одного устойчивого состояния в другое следует подать внешнее управляющее напряжение в базовые или коллекторные цепи транзисторов. Подача управляющих напряжений может осуществляться раздельно на каждый транзистор, в этом случае говорят о разделенном запуске. В противном случае говорят об общем или счетном запуске. Схемная реализация общего запуска по базовым цепям приведена на рис.3б. Запуск триггера можно производить как открывающими, так и запирающими импульсами. Однако на практике чаще применяют вторые, т.к. в этом случае увеличивается быстродействие и уменьшается необходимая мощность для управляющего сигнала.
Надежность переключения схемы во многом определяется длительностью импульса управления. С одной стороны, длительность tз должна быть больше длительности выключения ранее насыщенного транзистора, иначе он не успеет запереться и переключение схемы не произойдет. С другой стороны, tз должно быть менее длительности формируемых импульсов.
При раздельном запуске запирающими импульсами переключение триггера происходит сразу после выключения ранее насыщенного транзистора (см. рис.6), а не после окончания tз, что обеспечивает более высокую максимально допустимую частоту его переключения.
O Eп
