Және Шмитт триггері.

Кернеуді сызықты түрде өзгертетін генератор («КСӨГ») төменде көрсетілген.

 

Триггер негізінде жасалынған КСӨГ автотербелісті емес, оның жұмысы үшін іске қосушы сыртқы сигналдар, тікбұрышты сигналдар қажет. U =0 сыртқы сигнал жоқ кезінде Т ашық, оның кедергісі азаяды да, С-разрядталады, U =0. Оң тікбұрышты сигналдар келісімен Т-жабылады да, С конденсатор Rк резисторы арқылы разрядталынады. Егер Rзар мәні tн іске қосушы сигнал ұзақтығынан айтарлықтай үлкен болса, онда С-конденсатордағы кернеудің өсуі экспонентаның бастапқы бөлігіне тең және ол сызықты түрде орындалады десек болады. Сигнал әсері аяқталған соң Т ашылады, С разрядталады, tзар азаяды, бұл жағдайда С конденсатордағы Uс- кернеуінің өсу заңдылығы сызықты түрден өзгеше болады. Uс кернеуінің сызықты түрде өсу заңдылығын сақтай отырып, Ек қорек көзін тиімді түрде қолдану үшін сұлбаға сызықтандырғыш Т қосылады, және оның суреті төменде көрсетілген.

Мұндай сұлбада қосымша Т2 транзисторы С конденсатордың разрядтау тоғын тұрақтандыру үшін арналған. Сұлба келесі түрде жұмыс істейді. Сыртқы сигнал жоқ кезде Т1 ашық және С конденсаторлары Ек шамасына дейін тез арада зарядталады, өйткені Rк мәні төмен.

Сыртқы сигнал әсерінен Т1-жабылған кезде С конденсаторы Т2 арқылы разрядталады, бірақ разрядты тоқ төмендеген сайын, R2 кедергісіндегі кернеуде төмендейді, нәтижесінде разрядталған ток күші айтарлықтай өзгермейді де, кернеу сызықты заңдылықпен төмендейді. Сыртқы импульс аяқталған соң Т1 ашылады және С конденсаторы Rк арқылы тез зарядталады.

 

Эмиттерлі байланысы бар триггер, сондай-ақ Шмитт триггері деп аталатын триггер коллекторлы-базалық байланысы бар симметриялық триггерден транзисторлар арасындағы байланыстың симметриялы еместігінен ерекшеленеді.

Мұнда бірінші коллекторлық сұлбаның Т1 транзисторының шығысын Т2 транзисторының шығысымен (екінші коммутациялық сұлбасының басқарушы шығысымен) байланыстыру үшін транзисторлық эмиттерлі тізбегіне Rэ ортақ резисторы қосылған.

Бастапқы күйде (Uу=0) Т2 ашық (қанығу режимі) болады да, оның кірісінде +Uп қорек көзінен тізбекті түрде жасалған Rн1 және R1 резисторлары арқылы I_бн тоғы ағады. R резисторында Т1 транзисторын сенімді түрде жабатын Uкэ=Iэ2Rэ кернеуі болады. С1 конденсаторы Uс1=Iб2нR1 кернеуі деңгейіне дейін зарядталады.

Кіріс кернеуін Uу<Uбэ10+Iэ2нRэ деңгейіне дейін көтергенде (U5э10-VT1транзисторының эмиттерлі өткелінің табалдырықты кернеуі) VT1транзисторы ашыла бастайды. Зарядталған конденсатордың С1(Uс1) кернеуі VT2 транзисторының эмиттерлі ауысуын кері бағытта ығыстырады, нәтижесінде VT1жәнеVT2 транзисторлары Uкэ1 = Uкэ2 = 0

қосылып тұруына жағдай жасалынады. Мысалы, екі транзисторда белсенді режимде болсын делік, I_б1 тоғының қандай да бір оң түрдегі өсімі орындалады- I_бн Бұл өсім коллекторлы тоқтың өзгеруіне әкеліп соғады

і_к1=I_б1 h_21э1

 

С1 конденсаторының кернеуі коммутациялық заң бойынша секірмелі түрде өсе алмайтындықтан деп санауға болады. VT1транзисторының коллекторлық тоғының өзгеруі VT2 транзисторының базалық тоғының кемуі әсерінен болады, яғни і_к1=-I_б2. Бұл өзгерулер R_k1жәнеR_э резисторларында орындалмайды. VT2транзисторының базалық тоғының I_б1 шамасына азаюы, эмит-

терлі тоқтың да [I_э1=(h_21э1+1) I_б2], сонымен қатар кері бағыттағы Rэ резисторындағы кернеуінің де төмендеуімен жалғасады.

 

DU_кэ= - Di_б2 h_21э1(h_21э1+1) R_э.

 

VT1транзисторының эмиттерлік ауысуына берілген кернеу Uбэ1=Uу-Urэ, Uу тұрақты күйі кезінде DU_бэ = DUr_э түріндегі оң өсімін алады. Бұл VT1транзисторының базалық тоғының өсуіне, ал VT2 транзисторы базалық тоғының төмендеуіне себеп болады. Бұл көшкінді үрдіс VT1 транзисторының қанығуымен, ал VT2транзисторының жабылуымен аяқталады.

Бастапқы күйде (Uу=0) Т2 ашық (қанығу режимі) болды да, оның кірісінде +Uп қорек көзінен тізбекті түрде жасалған Rн1 және R1 резисторлары арқылы I_бн тоғы ағады. R резисторында Т1 транзисторын сенімді түрде жабатын Uкэ=Iэ2Rэ кернеуінің төмендеуі орындалады. С 1 конденсаторы Uс1=IбгнR1 кернеуі деңгейіне дейін зарядталады.

Кіріс кернеуін Uу<Uбэ10+Iэ2нRэ деңгейіне дейін көтергенде (U5э10-VT1транзисторының эмиттерлі өткелінің табалдырықты кернеуі) VT1транзисторы ашыла бастайды. Зарядталған конденсатордың С1(Uс1) кернеуі VT2 транзисторының эмиттерлі ауысуын кері бағытта ығыстырады, нәтижесінде VT1жәнеVT2 транзисторлары тездетілген түрде қосылып тұруына жағдай жасалынады. Мысалы, екі транзисторда белсенді режимде болсын делік, I_б1 тоғының қандай да бір оң түрдегі өсімі орындалады- I_бн Бұл өсім коллекторлы тоқтың өзгеруіне әкеліп соғады

 

і_к1=I_б1 h_21э1

 

С1 конденсаторының кернеуі коммутациялық заң бойынша секірмелі түрде өсе алмайтындықтан деп санауға болады. VT1транзисторының коллекторлық тоғының өзгеруі VT2 транзисторының базалық тоғының кемуі әсерінен болады, яғни і_к1=-I_б2. Бұл өзгерулер R_k1жәнеR_э резисторларында орындалмайды. VT2транзисторының базалық тоғының I_б1 шамасына азаюы, эмит-

терлі тоқтың да [I_э1=(h_21э1+1) I_б2], сонымен қатар кері бағыттағы Rэ резисторындағы кернеуінің де төмендеуімен жалғасады.

 

DU_кэ= - Di_б2 h_21э1(h_21э1+1) R_э.

 

VT1транзисторының эмиттерлік ауысуына берілгенкернеу Uбэ1=Uу-Urэ, Uу тұрақты күйі кезінде DU_бэ = DUr_э түріндегі оң өсімін алады. Бұл VT1транзисторының базалық тоғының өсуіне, ал VT2 транзисторы базалық тоғының төмендеуіне себеп болады. Бұл көшкінді үрдіс VT1 транзисторының қанығуымен, ал VT2транзисторының жабылуымен аяқталады.

Әдетте сұлбада Rk1 > Rk2 шарты орындалады, сондықтан сұлба ауысқанда кернеу

 

.

 

Сол себепті сұлбаның берілу мінездемесі оң кері байланыс тізбегі бар компаратордың мінездемесі сияқты (1,а-сурет.)

 

 

.

 

а) б)

 

Сур.3. Эмиттерлі байланысы бар сұлба (а) және оның беріліс сипаттамасы (б)

 

 

Келтірілген анализ нәтижесінде келесі қорытынды алуға болады: сұлбалардың қайта қосылу сенімділігі басқару импульсінің ұзақтылығымен анықталады. Біріншіден, t_и ұзақтылығы t₁- алдында қаныққан транзистордың ұзақтылығынан көп болу керек. Әйтпесе, ол жабылып үлгермейді, сұлбаның қайта қосылуы орындалмайды. Екіншіден, t_и мәнінің шектен тыс үлкен болуы С1 және С2 конденсаторларындағы кернеулер айырымының азаюына әкеліп соғады. Бұл алдыңғы күйдің ұмытылуына әкеліп соғады.

Сондықтан С1 және С2 конденсаторларының сыйымдылығын үлкейту керек. Бірақ бұл триггерлердің қайта қосылуының максималды жиілігінің төмендеуіне әкеліп соғады. tи ұзақтылығының бұл талаптары тек триггердің ортақ қосылуына ғана тән.

Жабушы импульстармен жеке түрде іске қосылу кезінде триггерлердің қайта қосылуы алдыңғы қаныққан транзистордың жабылуынан кейін орындалады. Бұл оның максималды қосылу жиілігін қамтамасыз етеді. Эмиттерлі байланысы бар триггер (3 сурет) коллектор-базалы байланысы бар симметриялы триггерден транзисторлар арасынадағы байланыстардың симметриялы болмауымен ерекшеленеді.

Егер, VT1 транзисторының шығысын VT2 транзисторының кірісімен байланыстыру үшін резистивті-сыйымдылықты форсирлеуші R₁C1 тізбегі қолданса, онда тізбек кері байланыс тізбек транзисторларының эмиттерлі тізбегіне R_э ортақ резисторын қосу арқылы қалыптасады.

Бастапқы күйде (U_у=0) VT2 транзисторы ашық (қанығу режимі) және оның кірісінде R_k1 және R₁ тізбекті түрде біріктірілген резисторлар арқылы өтетін, “+U_ашу” қорек көзінен келетін І_б2ашу ағады. R2 резисторындағы кернеу азаяды. U_кэ=I_э2R₂, ол VT1 кернеуіне дейін зарядталады.

U_у>U_бэ10+I_э2аR_э кіріс кернеуі өшкенде, VT1 транзисторы ашылады, мұндағы U_бэ10 VT1 транзисторының эмиттерлі ауысымын ашу керек. Зарядталаған конденсатордың кернеуі, U_c1 VT2 транзисторының эмиттерлі ауысымын кері бағытта ығыстыра бастайды. Бұл оның І_б2, база тогының азаюына әкеліп соғады. R_э2 резисторы арқылы қалыптасқан кері байланыс оң түрде болады. Сондықтан VT1 және VT2 транзисторларының форсирленген қосылуларына мүмкіндік жасайды. Екі транзистор да белсенді режимде болсын делік және І_б1 тогы ΔІ_б1 оң өсімін алсын делік. Бұл өсім коллекторлық токтың пропорционал өзгеруіне әкеледі:

 

Δі_к1=ΔI_э1h_21э1

 

C₁ конденсаторының кернеу комутациялық заңдылықтарға байланысты секірмелі түрде өзгермейтіндіктен ΔU_кэ1= ΔU_бэ2=0. Нәтижесінде VT1 транзисторының коллекторлық тоғының өзгеруі VT2 транзисторының базалық тоғының азаюы есебінен ғана орындалады. Бұл өзгертулер R_К1 және R_э резисторларындағы кернеулерге берілмейді. VT2 транзисторының базалық тоғының Δi_бэ2 шамасына азаюы оның эмиттерлік тоғының азаюына әкеледі

[Δi_э2=(h_21э2+1)Δі_б2], сондай-ақ R2 резисторлары кері байланыс тоғы кернеуінің де төмендеуіне де әкеліп соғады:

 

ΔU_кэ=Δi_б1h_21э(h_21э2+1)R_э

-U_бэ1=U_y-U_Rэ Т1 транзисторының эмиттерлі ауысуына беретін кернеу Uy тұрақты шамасында оң өсім алады, ΔU_бэ=ΔU_Rэ, бұл VT1 транзисторының базалық тоғының одан әрі өсуіне жәнеVT2 транзисторының базалық тоғының азаюына әкеліп соғады. Бұл үрдіс тасқынды түрде орындалып, VT1 транзисторының қанығуымен және VT2 транзисторының жабылуымен аяқталады. Әдетте сұлбада R_k1>R_k2 шарты орындалады. Сонда қайта қосылғаннан кейінгі кернеу келесідей болады:

U’_Rэ=I_э1R_э<U’_Rэ

 

Нәтижесінде сұлбаның берілу сипаттамасы гистерезис түрінде болады (3 сурет).

Симметриялы триггерге қарағанда, қарастырылып отырған сұлбада VT2 транзисторының коллекторына қосылған жүктемелік триггердің режиміне әсер етпейді деп санауға болады. Сондықтан бұл сипаттама симметриялы триггерге қарағанда жоғары жүктемелік қабілетімен сипатталады және жүктемелік түрінде соның ішінде сыйымдылықты жүктеме кезінде тұрақты түрде жұмыс істейді.

Эмиттерлі триггер деп аталатын бұл сұлба коллекторлармен бірге кіріс кернеуінің деңгейіне әсер ететін ашу құрылғылары ретінде кеңінен қолданылады.

Қорыта келе қарастырылған сұлбалардың ортақ ерекшеліктерін ескере кеткен жөн. Триггерлерде қолданылатын конденсатор транзисторлардың қайта қосылу үрдістерін жылдамдату үшін ғана қолданылады. Сондықтан олар сұлбада болмауы да мүмкін. Сәйкесінше триггер сұлбасы резисторлерді жартылайөткізгішті элементтерді қолдану арқылы ғана жасалынуы мүмкін. Бұл басқару элементтерін дайындаудың қазіргі замандық технология әдістері тұрғысында өте маңызды.