Простейшие формирователи импульсных сигналов и триггер Шмитта

К формирователям импульсов относят достаточно ши­рокий круг различных устройств, предназначенных для преобразования входных сигналов с целью получения импульсов с требуемыми временными и амплитудными параметрами. К таким устройствам относят устройства увеличения крутизны переднего и заднего фронтов им­пульса, устройства задержки, «укорачивания» и «расшире­ния» импульсов и ряд других устройств.

Простейшими формирователями импульсов могут служить RL- и RС-цепи (рисунок 4.4,а и рисунок 4.5,а). В элементах R и С энергия не моет изменяться скачком, поэтому при приложении к входу RС - цепи, например, прямоугольного импульса (рисунок 4.4,б и рисунок 4.5,б) имеют место переходные процессы изменения накопленной или накапли­ваемой энергии, а форма выходного напряжения и_еых на элементах R и С цепи зави­сит как от постоянной времени τ =RC цепи (рисунок 4.4, в, г ирисунок 4.5, в, г), так и от длительности t_u импульса.

При малой постоянной времени τ << t_и (рисунок 4.5, в) цепи выходной сигнал при­ближается к прямоугольной форме, а при τ >> t_и (рисунок 4.5,г) получают практически линейно на­растающее напряжение и_вых =Ut/τ в интервале от 0 до t_и. По окончании времени импульса напряжение медленно спадает до нуля по закону экспоненты:

Триггер Шмитта — это устройство, передаточная харак­теристика которого имеет вид, приведенный на рисунке 4.6

Рисунок 4.6 Передаточная характеристика триггера Шмитта

Из характеристики следует, что она имеет значитель­ный гистерезис, обусловливающий ряд положительных свойств триггера Шмитта.

При подаче на вход триггера Шмитта входного сигна­ла, как только он превышает уровень срабатывания U_cp (рисунок 4.7, а), на выходе устанавливается низкое выходное напряжение (рисунок 4.7, б), и при уменьшении вход­ного напряжения ниже порога отпускания U_omn на выходе устанавливается высокое входное напряжение.

Рисунок 4.7 Временные диаграммы работы триггера Шмитта

Выходной сигнал триггера Шмитта имеет крутые фрон­ты, длительность которых не зависит от скорости нарастания или спада входного сигнала. Именно это обстоятельство позволяет использовать триг­геры Шмитта для восстановления формы импульсных сиг­налов, искаженных в результате прохождения по линиям связи, в следствии чего их фронты становятся более по­логими и искажается форма сигнала. Использование же триггера Шмитга позволяет восстановить исходную фор­му сигнала.

Кроме того, благодаря наличию гистерезиса в переда­точной характеристике триггера Шмитта, устраняется вли­яние помех и шумов при условии, что их амплитуда мень­ше разности (U_ср - U_omп) (рисунок 4.7, в).