Схемотехніка тригерів на дискретних та інтегральних мікросхемах (стр. 2 из 3)

Забороненою комбінацією для синхронного RS – тригера з інверсним керуванням являється комбінація R=1 і S=1, так як при наявності синхроімпульсу на входах логічної схеми, вона приводить до комбінації

=
=0 і
=
=0, яка є забороненою.

Тригер з рахуючим входом (Т тригер).

На "4. зображений один з варіантів організації рахуючого запуску тригера за допомогою логічних елементів.

Схема Т тригера складається з схеми RS – тригера з установочними входами, зібраного на логічних елементах АБО-НІ, елементів затримки і двох елементів U, на один із входів якого подається запускаючий імпульс А. сигналом 1 на вході S RS – тригера встановлюється стан 1, а при R=1 у стан 0.

На другі входи елементів ТА подаються сигнали з прямого Q і інверсного

виходів RS – тригера. Елементи затримки затримують сигнали з виходів схем ТА на час, рівне довжині вхідного імпульсу А.

Нехай тригер знаходиться у стані 0, тобто Q=0 а

=1, тоді на вхід елемента ТА1 з інверсного виходу
подається сигнал 1, а на вхід елемента ТА2 – сигнал 0. при подачі вхідного запускаючого імпульсу на вхід А елементів ТА сигнал 1 буде тільки на виході елемента ТА1. після затримки на час дії вхідного імпульсу він подається на вхід S RS – тригера і встановлює його в стан 1, так як протилежне попередньому стану тригера.

При подачі слідуючого запускаючого імпульса сигнали 1 на обох входах будуть вже у елемента ТА2, так як стан тригера попереднім імпульсом запуска було змінено на протилежний, при якому Q=1а

=0. І тепер з виходу другого елемента затримки сигнал 1 буде поданий на вхід R RS – тригера, що змінить його стан на 0.

Таким чином, кожним вхідним імпульсом стан тригера буде змінюватися на протилежний.

Елементи затримки необхідні для того, щоб тригер перекидався тільки після закінчення запускаючого імпульсу. При їх відсутності, якщо довжина запускаючого імпульсу опиняється більше часу перекидання тригера, сигнали на виході тригера змінюються на протилежні і відбудеться наступне перекидання тригера. Таким чином за час дії вхідного імпульсу відбудеться два перекидання, що недопустимо.

Інші варіанти схем Т – тригера можна побачити в Л.1 с.367-368.

Тригер затримки (Dтригер) ("5).

Призначений для запису інформації поступаючої на вход D. Ця інформація записується в тригер під час дії синхронізуючого імпульсу, поступаючого на вхід С, а на виході тригера воно з'являється тільки після його закінчення. D – тригер виконаний на двух синхронізуючих RS – тригерах.

Якщо на вхід D поданий сигнал 1, то при надходженні синхронізуючого імпульсу він записується в тригер Т1.

Після закінчення синхроімпульсу сигнал на виході схеми ТА-НІ2 стає рівним 1 і інформація з тригера Т1 переписується в тригер Т2.

Якщо на вхід D поданий сигнал 0, то після інверсії він подається на вхід R тригера Т1 і в момент приходу синхроімпульсу в тригер Т1 буде записаний 0. Після закінчення синхроімпульсу інформація з тригера Т1 переписується в тригер Т2.

Якщо інформація на вході D не змінюється до моменту приходу наступного синхроімпульсу, то інформація в тригері залишається попередньою.

Умовне позначення двоступеневого D – тригера на структурних схемах зображено на "6.

II. Тригер Шмідта


В основі тригера Шмідта лежить перемикач струму, схема якого зображена на "7. Перемикачем струму називають симетричну схему (Rk1=Rk2, β12), в якій заданий струм I0 протікає через ту або іншу її гілку в залежності від величини управляючої напруги e(t) при фіксованій напрузі Е на другому її вході.

Особливостями перемикача струму є:

- керування станом схеми здійснюється не струмом (як у транзисторних ключах), а напругою;

- використання ненасиченого режиму транзисторів у відкритому стані.

У статичному режимі1(t)=const). Параметри елементів схеми та джерел напруги: Rk1=Rk2, Rэ, Ek та Е вибираються такими, щоб транзистори схеми у відкритому стані не заходили в область насичення, тобто іб1б2<Iбн, ік1к2<Iкн та I0<Iкн.

При е1(t)=Е обидва транзистора відкриті, у кожному з плеч протікає струм 0,5I0, а напруги на участках Б-Э транзисторів обох плечей схеми однакові і рівні: Uбэ1=Uбэ2=Е-I0Rэ.

Фізичні процеси в режимі переключення.

Зменшимо е1(t) на величину

. При цій напрузі Uбэ1 транзистора також зменшиться на величину
, що приведе до зменшення його струму у десятки разів, тобто його запиранню. В момент запирання VT1 струм, протікаючий через опір Rэ зменшиться до величини 0,5I0, що приведе до збільшення Uбэ2 і зростанню струму транзистора VT2 до величини.

Якщо тепер, навпаки, збільшити е1(t) на величину

(у порівнянні з величиною Е=сonst), то виникне зворотнє переключення схеми у стан, при якому VT1 відкритий і через нього протікає весь струм I0, а транзистор VT2 – закритий.

Величини е1(t)=Е-

- та е1(t)=Е+
+ називаються відповідно запираючою і відпираючою напругами.

Таким чином перепад напруги е1(t) величиною

відносно його середнього значення, рівне Е, забезпечує переключення струму I0 з одного плеча схеми в інше.

Для забезпечення ненасиченого стану транзисторів схеми у відкритому стані необхідно виконати умову Uкб

0 або Uк
Uб, тоді колекторний перехід не повністю зміщується у прямому напрямку, тобто: Uкк-αI0Rк
е+=Е+

, де α – коефіцієнт передачі струму в схемі зі спільною базою.

В основі тригера Шмідта покладено розглянутий вище перемикач струму. Один з варіантів його схеми зображений на "8.:

Схему перемикача струму складають VT1, VT2, Rk1, Rk2, R1 та Rэ. Резистори R2 та R3 образують дільник напруги, діючого на колекторі VT1 з коефіцієнтом ділення

:

Резистори R2 та R3 образують ланцюг ПОС з колектора VT1 на базу VT2.

З кожного плеча дільника напруги підводиться до бази VT2. На відміну від перемикача струму величина Uб транзистора VT2 не є постійною і залежить від стану транзистора VT1. Тригер Шмідта так само, як і раніше розглянуті тригери має два стійких стани, але на відміну від них при відсутності сигналу запуска на його вході (U1=0) або при його величині, меншій I0Rэ+

, він знаходиться у стійкому стані, при якому VT1 закритий, а VT2 – відкритий і працює в активному режимі при цьому:

Uк1к; UR3=

Ек; Uк2к-I0Rk.

Цей стан тригера є стійким та може запам'ятовуватися як завгодно довго, транзистор VT1 утримується в закритому стані напругою URЭ

I0 RЭ, рівним напрузі запирання транзистора. Транзистор VT2 утримується у відкритому стані напругою Uбэ2=

Ек-I0RЭ.

Для перекидання схеми тригера потрібно подати на його вхід напругу U1

I0RЭ+

. В результаті транзистор VT1 привідчиняється, з′являється приріст струму його колектора
Iк1. Це викликає зменшення напруги на колекторі VT1 та напруги UR3, утримуючого VT2 у відкритому стані. транзистор VT2 підзакривається, в результаті URэ зменшується, а це призведе до ще більшого відпирання VT1 і запиранню VT2. Процес відпирання VT1 і запирання VT2 проходить лавиноподібно.