Электроника в вопросах и ответах

Одновибратор используется часто н качестве схемы задержки. При этом на него подается входной импульс и под его влиянием выполняется один рабочий цикл. С выхода снимается импульс, задержанный на время, соответствующее одному рабочему циклу. Это время может регулироваться путем изменения постоянной времени, определяющей время запирания одного из каскадов.

Рис. 10.24. Схемы ждущего мультивибратора (одновибратора)

_{а — со связью «крест-накрест»; б — с эмиттерной связью}

Что такое генераторы с двумя устойчивыми состояниями?

Это генераторы с двумя устойчивыми состояниями равновесия, причем с помощью внешнего импульса можно вызвать переброс схемы из одного состояния в другое. При этом в каждом из состояний схема находится до момента появления следующего импульса. Схема подобного генератора может соответствовать схеме мультивибратора в том смысле, что она представляет собой двухкаскадный усилитель с ПОС с той разницей, что на лампы или транзисторы обоих каскадов подано запирающее напряжение смещения. При включении схемы один элемент, например первый, отперт, а второй заблокирован (заперт) или наоборот.

Переброс схемы из одного устойчивого состояния в другое может происходить при подаче отрицательного импульса на базу непроводящего транзистора, положительного импульса на базу проводящего транзистора, отрицательного импульса на общий эмиттер транзисторов. Подача импульса осуществляется обычно через емкости на коллекторы обоих транзисторов, через емкости на общий эмиттерный резистор и через диоды на коллекторы или базы обоих транзисторов.

Пример решения схемы с двумя устойчивыми состояниями в транзисторном варианте показан на рис. 10.25. В нем использована связь как между эмиттерами, так и «крест-накрест». В последней действуют RС-цепи. Иногда используется связь «крест-накрест» через сопротивления R, однако, как уже упоминалось в гл. 10, RС-цепь улучшает свойства выходных колебаний. Благодаря наличию двух устойчивых состояний подобные схемы широко используются в цифровых схемах, работающих в двоичной системе (см. гл. 12). Они часто служат для счета импульсов в качестве счетчиков, например в цифровых вольтметрах. Чем больше скорость переключения этих схем, тем шире диапазон частот.

Рис. 10.25. Генератор с двумя устойчивыми состояниями

Что такое триггеры?

Триггерами обычно называют схемы с двумя устойчивыми состояниями. Однако часто название «триггер» относят к нестабильным и одностабильным схемам. Во втором случае во избежание недоразумения говорят «мультивибратор» или «одновибратор». Если более точное определение отсутствует, то название «триггер» относится к схеме с двумя устойчивыми состояниями.

Что такое спусковые схемы?

Названием «спусковые схемы» определяются схемы, запускаемые внешним импульсом, т.е. в общем случае схемы с одним или двумя устойчивыми состояниями

Что такое триггер Шмитта?

Триггером Шмитта называется схема (рис. 10.26), 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.

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.

Рис. 10.26. Схема триггера Шмитта (а) и формы управляющего и выходного напряжения (б)

Как работает триггер Шмитта?

Схема триггера Шмитта показана на рис. 10 26. Работа схемы протекает следующим образом Если напряжение па входе (управляющее напряжение) равно нулю, транзистор Т₁ заперт. В это время проводит транзистор T₂, так как на него поступает соответствующее смещение с делителя R_к, R₁, R₂. Делитель, смещающий транзистор Т₂ (в основном R_к), подобран таким образом, чтобы транзистор Т₂ не работал в режиме насыщения. Протекающий через транзистор Т₂ ток создаст падение напряжения на эмиттерном резисторе R_э, 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 напряженке на базе транзистора T₂, 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.

Существуют многочисленные схемные модификации триггера Шмитта.

Что такое генератор Миллера?

Это схема, генерирующая напряжение линейной формы (пилообразное — прим. перев.), в которой для повышения линейности этого колебания используется ОС. Схема такого интегратора изображена на рис. 10.27.

Транзистор работает по схеме усилителя с ОЭ с высоким усилением и инверсией фазы. В этой схеме емкость С цепи с ОС, включенная между коллектором и базой, может быть пересчитана на входные зажимы как емкость С', умноженная на коэффициент усиления каскада по напряжению. Конденсатор С' заряжается от источника напряжения постоянным током через резистор R; напряжение на конденсаторе нарастает линейно. Если замкнуть ключ К, то конденсатор разряжается, а транзистор проводит ток. На выходе схемы получают колебание пилообразной формы. Прямоугольное колебание, подведенное к базе транзистора непосредственно или через дополнительный ключевой каскад, обеспечивает их работу в качестве ключей. Схема преобразует управляющее прямоугольное колебание в выходное пилообразное колебание подобно тому, как это делает интегрирующая цепь, отсюда часто встречаемое название интегратор Миллера.

Рис. 10.27. Схема генератора (интегратора) Миллера

Что такое генератор пилообразного напряжения с ООС?

Это генератор линейного пилообразного напряжения с ООС, которая предназначена для улучшения линейности колебания. Схема такого генератора представлена на рис. 10.28. Транзистор Т₁ нормально находится в отпертом состоянии; напряжение на конденсаторе С в это время близко к нулю. Если бы в схеме не было транзистора Т₂, то при отрицательном импульсе на базе транзистора Т₁происходил бы заряд конденсатора. В схеме с транзистором Т₂, используемым в качестве эмиттерного повторителя при запертом транзисторе Т₂, возрастающее напряжение на заряжаемом конденсаторе С через повторитель подается в точку соединения резисторов R₁ и R₂. При возрастании напряжения на конденсаторе потенциал в этой точке увеличивается и протекающий через резистор R₂ ток остается почти постоянным. Это означает, что конденсатор заряжается постоянным током и, следовательно, напряжение на конденсаторе будет изменяться по линейному закону.

Рис. 10.28. Схема генератора пилообразного напряжения с ООС

Каково применение релаксационных генераторов?

Применений очень много. Типичным является использование генераторов в качестве источников сигналов. Одновибраторы позволяют получать выходные сигналы с длительностью большей, чем длительность запускающего импульса. Мультивибраторы используются, например, как генераторы, «навязывающие» свою частоту повторения другим схемам, в качестве центрального генератора тактовой частоты в цифровых схемах и т. п.