Краткие теоретические сведения о релейных усилителях

Рассмотренный ранее усилительный каскад обеспечивается пропорциональная зависимость выхода от входа. Однако во многих случаях в технике требуются устройства, состояние которых или их выходной сигнал резко меняется при достижении входного сигнала определенного значения – порога.

Такие усилители, характеристика которых явно нелинейная, называются релейными (РУ) или пороговыми. РУ широко применяются в устройствах контроля, включая цепи сигнализации при достижении контролируемым параметром заданного значения. Для создания автономного запирающего напряжения применяется эмиттерный резистор R_E, общий для обоих транзисторов схемы, с помощью которого создается падение напряжения смещения E_см. Кроме того на резисторе R_E возникает еще одна, дополнительная цепь положительной обратной связи (ПОС), способная передать как динамические так и статические сигналы. Это позволяет исключить одну из перекрестных связей и освободить базу одного из транзисторов генератора для подачи внешних сигналов. При этом схема становится несимметричной. Заметим, что симметричный триггер имеет два равноценных устойчивых
состояния.

Релейный (пороговый) усилитель или несимметричный триггер с эмит-терной связью в технике получил название триггера Шмита (ТШ). Триггер Шмитта может выполняться на транзисторах, операционных усилителя,
в дискретном и интегральном исполнении.

ТШ может выполнять ряд специфических функций, работая в качестве следующих устройств:

- формирователя прямоугольных импульсов из плавно меняющихся входных сигналов, пересекающих уровни срабатывания и отпускания;

- компаратора уровня входного напряжения с пороговым уровнем;

- порогового релейного элемента, превращающего плавный рост входного сигнала в скачкообразное изменение выходного тока или напряжения;

- усилителя мощности для различных релейных исполнительных электромеханизмов автоматики;

- гистерезисного элемента в аналоговых моделях автоматики, отражающих наличие люфтов, зазоров и т. п.

- в информационно-измерительных устройствах и др.

Ввиду того, что ТШ способен выполнять целый ряд специфических функций, особенно целесообразны детальное рассмотрение его работы
и расчет.

Классическая схема триггера Шмитта и его передаточная характеристика представлены на рис. 2.1.

Рис. 2.1 – Принципиальная схема (а) и передаточная характеристика (б);
триггера Шмитта