Главная Движение носителей электрических зарядов




Период колебаний T=t„i+ t„2- Для симметричного мультивибратора *и1 = и2. поэтому

r=2t„= 1,4КбС. (20.10)

Скважность Q = T/t„ = 2.

Жд}тций мультивибратор с коллекторно-базовыми связям» (одяо-вибратор). Ждущий мультивибратор, который иначе называют одно-вибратором, предназначен для формирования одиночных импульсов заданной длительности, которые вырабатываются в определенные моменты времени. Он имеет одно состояние устойчивого равновесия. Это достигается тем, что усилительный элемент одного из плеч мультивибратора запирается напряжением смещения от дополнительного источника. В этом случае схема без внещнего запускающего импульса не сможет опрокинуться. Запускающий импульс должен иметь определенную полярность, амплитуду и длительность. До подачи запускающего импульса схема как бы «ждет» запуска, отсюда и название прибора. После подачи запускающего импульса схема переходит в следующее состояние - квазиустойчивое равновесие, в котором она находится некоторое время, равное длительности запускающего импульса, и возвращается в устойчивое состояние.

Рассмотрим схему ждущего мультивибратора с коллекторно-базовыми связями (рис. 20.3, й). Эта схема отличается от рассмотренной ранее схемы мультивибратора с коллекторно-базовыми связями в автоколебательном режиме следующим. В схему введен источник смещения Е, который запирает транзистор Ti. Транзистор Ti может быть открыт подачей на его базу отрицательного запускающего импульса от постороннего источника £3, вкл1-о-ченного в цепь базы транзистора Ti через разделительный конденсатор Ср. Параметры схемы Rs\, и R выбирают таким образом, чтобы в исходном состоянии транзистор Ту был закрыт за счет источника смещения +£б, а транзистор Т2 - открыт и насыщен. Конденсатор Cj может заряжаться по цепи О, полностью открытый транзистор Гг, конденсатор Ci, резистор Rki, - £к-

Для генеращш импульса схему выводят из устойчивого состояния.

"да/7




для чего на базу закрытого транзистора подают запускающий импульс. Оба транзистора оказьгоаются открытыми, поэтому в цепи развивается лавинообразный процесс изменения токов ii и 1к2- В результате этого схема опрокидывается: транзистор Ti открывается и переходит в режим насыщения, а транзистор Tj закрьшаегся и переходит в режим отсечки, удерживаясь в этом состоянии, так как его база оказалась подключенной через конденсатор и открытый транзистор Тг к нулевому зажиму источника Ек- Теперь конденсатор оказывается подсоединен-ньм к источнику Ек ио другой цепи: О, открытый транзистор Ti, Си Rb2> - Ек - и начнет перезаряжаться с постоянной времени Тп = Rh2Ci-По мере его разрядки в процессе перезарядки, как только напряжение на нем упадет до нуля, потенциал базы транзистор Гг станет равен нулю и транзистор Tj откроется.

Теперь опять оба транзистора открыты и в схеме вновь развивается лавинообразный процесс, в результате которого схема опрокидывается: транзистор Ti закрывается, а транзистор Tj открывается. Но при этом напряжение на конденсаторе Ci равно нулю, а не Ек, как это было в исходном состоянии. Поэтому после переброса схемы конденсатор Су станет заряжаться по цепи О, открытый транзистор Тг, конденсатор Cj, резистор Kki, -Ек с постоянной времени Ti = RiCi-Процесс зарядки конденсатора Ci требует некоторого времени, примерно (4ti = 4RkiCi). После зарядки конденсатора до исходного напряжения Ек схема перейдет в исходное устойчивое состояние.

На выходе ждущего мультивибратора (транзистора Tj) формируется почти прямоугольный импульс, длительность которого t„ определяется длительностью закрытого состояния транзистора Тг. Поэтому следующий запускающий импульс должен быть подан не ранее того времени, когда закончится зарядка конденсатора Су. Это время от момента, когда напряжение на конденсаторе Ci возрастает от нуля до исходного значения Е, называют временем восстановления t. На рис. 20.3, б показаны эпюры изменения напряжений на базе транзистора Тг, на коллекторе транзистора и на коллекторе транзистора. Тг-

§ 20.3. Триггеры

Триггерами называют устройства, обладающие двумя состояниями устойчивого равновесия н способные под воздействием внешнего управляющего сигнала скачком переходить из одного устой«твого состояния в другое.

Триггеры вьшолняют как на отдельных (дискретных) элементах, так и методами интегральной технологии. Их щироко используют в различных устройствах, в которых они выполняют функции переключающих, счетных, пороговых и запоминающих элементов. Они составляют 20- 40% оборудования ЭВМ. Триггеры в интегральном исполнении будут рассмотрены в следующей главе.

Несмотря на то что в настоящее время триггеры на дискретных схемах вьшолняют редко, физические процессы удобнее рассмотреть на таких схемах. На практике наиболее часто встречаются схемы с коллекторно-базовыми связями (симметричные) и с эмиттерной связью



Выхр


Рис. 20.4

-j-o-£д (несимметричные). В качестве активного элемента используют биполярные и полевые транзисторы, туннельные диоды.

Рассмотрим схему триггера с коллекторно-базовыми связями на биполярных транзисторах с независимым смещением (рис 20.4). Она структурно близка к рассмотренной ранее схеме мультивибратора и представляет собой двух-каскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связью (100 %), осуществляемой через цепи i?iCi и К2С2, которые соединяют коллектор одного транзистора с базой другого. Схема полностью симметрична. Поэтому параметры jRgj = Къг, Rki = къ Ri ~ R2, Ci = С2, транзисторы и Гг одного типа. Отличие от симметричного мультивибратора состоит в том, что в схеме rpinr-гера имеется источник смещения (£б > 0), запирающий транзисторы (благодаря чему триггеры имеют два устойчивых состояния равновесия) и резисторы Я1 и Я 2 в цепях связи между усилительными каскадами.

Для обеспечения устойчивой работы триггера его параметры подбирают так, чтобы открытый транзистор находился в режиме насыщения, а закрытый - в режиме отсечки. Отметим, что открытый транзистор имеет потенциал коллектора, близкий к нулю, его можно считать низким и приписать ему уровень 0. Закрытый транзистор имеет потенциал коллектора, близкий к напряжению источника смещения. Для транзистора с р-и-р-структурой фк -Е, а для и-р-н-структуры Фк ~ + £к- Этот потенциал можно считать высоким и ему приписать уровень 1. Несмотря на го что триггер силгметричен, при подаче на него напряжения питания один транзистор обязательно окажется закрытым, а другой - открытым, так как абсолютную симметрию в реальных схемах обеспеч1Ггь невозможно и в схеме при включении ее сразу же начнется лавинообразный процесс, который происходит почти мгновенно и заканчивается переходом одного транзистора в режим отсечки, другого - в режим насьшдения. Это состояние триггера устойчивое (в отличие от мультивибратора) и длится до тех пор, пока на вход триггера не будет подан запускающий импульс.

Запускающий импульс осуществляет переход (переброс) триггера в другое устойчивое состояние, при котором открытый ранее транзистор



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 [136] 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0101