Главная - Литература

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] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

"ex

I ft r 1

Рис, 14,8. Схема триггера Шмит-та

.....i-

"отп %aS "lx.B

Рис. 14.9. Передаточная характеристика триггера Шмитта

ществляют режим насыщения, но при этом уменьшается быстродействие схемы.

Увеличивая входное напряжение, можно подойти к порогу срабатывания триггера. Оно происходит, когда входное напряжение становится больше напряжения на эмиттере примерно на 0,6 В (для кремниевого транзистора). Следовательно, транзистор отпирается при входном напряжении

М«х сраб = МЭ+С/б9 пор =1,8-f 0,6 = 2,4 В.

Как только входное напряжение хотя бы немного превышает это пороговое напряжение, происходит лавинообразный регенеративный процесс переключения схемы. Он протекает следующим образом. Небольшой ток транзистора VT1 вызывает небольшое падение напряжения на его коллекторе. Через делитель R1, R2 это напряжение передается на базу второго транзистора, являющегося эмиттерным повторителем, и далее на его эмиттер и эмиттер первого транзистора. Нетрудно убедиться, что и Auk\ и AU отрицательны.

Делитель напряжения R1, R2 имеет коэффициент передачи 0,5. Вначале коэффициент передачи эмиттерного повторителя на VT2 близок к единице. В самом деле, при равенстве токов транзисторов VT1 и VT2 коэффициент передачи эмиттерного повторителя равен 0,5, но в начальный момент i9\<i92, ГдхГд и коэффициент передачи повторителя близок к единице.

Чтобы лавинообразный процесс начался, необходим коэффициент передачи петли обратной связи pKil. Так как р = 0,5, для начала лавинообразного процесса необходим коэффициент передачи первого транзистора /Ci2.

Для схемы с ОБ KiRni/fai. Следовательно, лавинообразный процесс начинается при rai = i?Ki/i = 1000/2 = 500 Ом. Это соответствует начальному току транзистора /э1ноч«=0,05 мА.

Регенеративный процесс быстро переводит схему из начального состояния, когда транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 открыт, в противоположное состояние. Для полного отпирания транзистора VT1 необходима разность потенциалов Ue9\~0J В,



поэтому потеввдачй-змиттеров Ыэ в конце .лавинообразного процесса изменяется на 0,1 В и становится по окончании процесса переключения равным 1,7 В.

Повышение входного напряжения по сравнению с напряжением срабатывания триггера Uex.cpa6 = 2,4 В не вызывает изменений в состоянии схемы. Выходное напряжение остается равным напряжению источника питания ивыж=ик2= tn = 5 В. Однако если повысить входное напряжение до значения, большего, чем uki = = f/n -/ок1 = 5-2=3 В, то первый транзистор входит в режим насыщения, когда Uex=UKi + 0,6 = 3,6 В. При этом режим второго транзистора не изменяется.

Участок передаточной характеристики триггера Шмитта (рис. 14.9), обозначенный буквами а и Ь, отражает лавинообразное изменение выходного напряжения. Когда транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 заперт, так как напряжение на его базе Ив2=0,5ык1 = 0,5-3= 1,5 В, а напряжение на эмиттере ыэ=1,7 В. Следовательно, эмиттерный переход имеет обратное смещение 0,2 В.

Для перевода схемы в первоначальное состояние необходимо снять обратное смещение 0,2 В и сделать смещение перехода положительным и равным 0,6 В. Следовательно, необходимо понизить потенциал эмиттера от потенциала 1,7 В до потенциала

«9 = мб2-0,6= 1,5-0,6 = 0,9 В.

Так как VT1 до начала перехода схемы в первоначальное состояние остается открытым, то напряжение база - эмиттер Ub90,7 В, что соответствует входному напряжению схемы «вх.огп=«9-Ь«Бэ=0,9-1-0,7= 1,6 В. При этом начинается новый регенеративный процесс возвращения схемы в первоначальное состояние, показанный на передаточной характеристике (см. рис. 14.9) участком cd.

После окончания процесса переключения потенциал эмиттера возвращается к Ыэ=1,8 В. Следовательно, потенциал эмиттера в процессе самого срабатывания триггера изменяется от 1,8 до 1,7 В.

Перед началом процесса отпускания при понижении входного напряжения потенциал эмиттера изменяется до 0,9 В и может находиться вблизи этого значения сколь угодно долго, но в результате лавинообразного процесса изменяется от 0,9 до 1,8 В.

Как следует из описанного, срабатывание триггера Шмитта происходит при напряжении на входе первого транзистора на 0,1 В меньшем, чем напряжение на базе открытого транзистора VT2. Напряжение срабатывания триггера

Uex.cpa6 = UnRl/(Ri+Ri) -0,1, (14.9)

где 0,1 В - разность между напряжениями открытого кремниевого транзистора (0,7 В) и запертого (0,6 В).

Отпускание триггера происходит при напряжении на базе первого транзистора, на 0,1 В большем, чем напряжение на базе за-



пертого транзистора VT2. Напряжение отпускания триггера

"«x,onr=(f/„-/o.R«i)i?2/(/?i + i?2)+0,l. ,(14.10)

Таким образом, ширина гистерезисной петли

Д« = ««.сраб - ««.оггг =\Rll{R\+ R2) ] hRn-0,2. (14.11)

В рассматриваемом случае Ди=2,4-1,6 = 0,8 В.

Триггер Шмитта находит широкое применение. Одним из его применений является формирование прямоугольных импульсов из плавно изменяющегося напряжения, например синусоидального, что показано на рис. 14.10.

Триггер Шмитта, описанный выше, является дифференциальным усилителем, имеющим положительную обратную связь с выхода на вход усилителя, которая создается делителем из резисторов.

Операционный усилитель по существу является разновидностью дифференциального усилителя, отличающейся от последнего тем, что имеет не один, а обычно два каскада, а также тем, что имеет несимметричный выход.

На рис. 14.11 приведена схема триггера Шмитта на операционном усилителе. В триггере Шмитта используются усилители без частотной коррекции. Вместо отрицательной обратной связи, обычно применяемой в операционных усилителях, в триггере применяется положительная обратная связь с коэффициентом передачи напряжения =UoclUebixR2l{Rce+R) Сопротивление Re больше, чем R2 в несколько раз или в несколько десятков раз. Следовательно, р много меньше единицы, но так как коэффициент усиления операционного усилителя очень большой, то всегда рД>1, а во многих случаях р/(>1.

От источника положительного напряжения через Ri на диоде VD1 создается опорное напряжение, которое вместе с напряжением обратной связи подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Сопротивление Rs включено для устранения раз-


Рис. 14.10. Формирование прямоугольных импульсов триггером Шмитта


Рис. 14.11. Схема триггера Шмитта на операционном усилителе



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] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.011