Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 63
Текст из файла (страница 63)
е. в активном режиме; переключением высокочастотных транзисторов с малым распределенным сопротивлением базы и высокой граничной частотой; работой второго транзистора в схеме с ОБ, благодаря чему к входной емкости не добавляется увеличенная в К+! раз емкость коллекторного перехода; работой первого транзистора в схеме эмиттерного повторителя, благодаря чему входная емкость второго транзистора заряжается через малое:выходное сопротивление эмиттерного повторителя; применением эмиттерного повторителя не только на нходе, но и на выходе схемы, так как высокое быстродействие может быть достигнуто лишь при передаче сигнала по согласованным линиям, что требует ма)(ого выходного сопротивления схемы, 3!д 14.3, ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ключей [!91 лай !4лк ТРИГГЕР— БИСТАБИЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА Триггером называется устройство с двумя устойчивыми состояниями, переходящее из одного состояния в другое под воздействием внешних напряжений.
Триггер способен сохранять сколь угод- 318 Ключи и ключевые устройства на их основе могут срабатывать не только от полезных управляющих сигналов, но и от помех, вызванных как внешними, так и внутренними электромагнитными или электростатическими наводками напряжений, а также обусловленных паразитными обратными связями через общие источники питания. Рис. 14 6. Пе елаточнаи ха- Для уменьшения паводок примерактеристика ключа и оценка 14 В ПеРел'то'иа" ха няются экранирование соединительего ноиехоустойчиаости пых проводов и отдельных узлов и монтаж скрученными парами проводов.
Невосприимчивость ключей к помехам называют помехоустойчивостью, которую оценивают напряжением, не вызывающим ложного срабатывания ключа. Помехоустойчивость ключа обычно различна к сигналам положительной и отрицательной полярностей. Она также различна для отпирания и запирания ключа помехой. Обычно ключи работают в последовательной цепочке ключей, включенных друг за другом, т. е.
каскадно. При этом помеха, попадающая в один из ключей, может усиливаться в последующих и вызвать срабатывание одного или нескольких ключей. Она может также в последующих ключах не усиливаться, а ослабляться и не вызывать срабатывания. Оценивать помехоустойчивость ключа наиболее удобно следующим образом. На рис. 14.6 построена передаточная характеристика ключа. Точка С на характеристике соответствует равенству входного и выходного напряжений ключа. В точках а и й дифференциальный коэффициент передачи ключа, являющийся производной выходного напряжения по входному, равен по абсолютной величине единице. Точки А и В соответствуют стационарным положениям ключа.
Очевидно, что если положительное мешающее напряжение иа не выводит точку Л ча точку а, то коэффициент передачи К~1, входной сигнал (помеха) не усиливается и ложного переключения не происходит. Аналогично и для отрицательного напряжения и„ срабатывания ключа не происходит, пока оно меньше и„, указанного на рис. !4.6. но долго устойчивое состояние и после $ снятия внешнего воздействия, поэтому он используется в качестве элемента памяти, Простейший триггер (рис. 14.7) — бистабильная ячейка — является двухкаскадным дг усилителем с непосредственной связью между каскадами, в котором осуществлена положительная обратная связь благодаря соединению выхода усилителя с его вхо- Рэс.
Иет. триггер— дом, Несмотря на полную симметрию бастэбэльэая эчэйээ схемы, при одинаковых транзисторах и сопротивлениях й„ состояние схемы, когда оба транзистора открыты, является неустойчивым. Малейшее превышение коллекторного тока одного из транзисторов, например УТ1, вызывает уменьшение его коллекторного напряжения. Уменьшение напряжения передается на базу другого транзистора, уменьшает его коллекторный ток и повышает его коллекторное напряжение.
В результате напряжение на базе МТ! увеличится и коллекторный ток )!Т! станет еще большим. Этот регенеративный процесс протекает очень быстро, лавинообразно и приводит к тому, что транзистор г'Т! становится полностью открытым и входит в режим насыщения. Другой транзистор при этом запирается, так как напряжение коллектор — эмнттер транзистора 1!Т7, являющееся напряжением база — эмиттер транзистора УТ2, очень мало (О— 0,3 В) и недостаточно для его отпирания.
Перевод бистабильной ячейки нз одного устойчивого состояния в другое осуществляется подачей положительных или отрицательных импульсов на коллекторы, а следовательно, и на базы транзисторов, поскольку база одного транзистора соединена с коллектором другого. 14.б. ТРИГГЕР ШМИТТА В триггере Шмитта, как и в переключателе тока, используется дифференциальный каскад. На рис. !4.8 приведена схема с генератором стабильного тока (ГСТ), но его часто заменяют обычным эмиттерным резистором. Мы рассмотрим работу триггера Шмитта с генератором стабильного тока при заданных сопротивлениях, напряжениях и токах. Вначале предположим, что входное напряжение равно нулю. В этом случае транзистор ЧТ! заперт, а транзистор УТ2 открыт.
В начальном состоянии схемы напряжение ик1=5 В, напряжение на базе второго транзистора иэг=ик~йг)(Й1+Йг) =2,5 В. Так как транзистор г'Т2 открыт, то считаем, что иээг=0,7 В, откуда следует, что иэе маг — ипэг=2,5 — 0,7=1,8 В. Открытый транзистор гТ2 находится в активном режиме. В саыом-деле, напряженно на его коллекторе ияг=г! — 7эй„г= =.Ь вЂ”.2.1=-3 В. Оно больше напряжения иэг=2,5 В, поэтому колйекторный переход закрыт.
Иногда выбором большого й„осу- а г и та юиа,а Ряс. 14.8. Схема триггера Шмит- та Ркс. 14 9. Передаточная характе- рксткка триггера Шмятта ществляют режим насыщения, но при этом уменьшается быстродействие схемы Увеличивая входное напряжение, можно подойти к порогу срабатывания триггера. Оно происходит, когда входное напряжение станоиится больше напряжения на эмиттере примерно на 0,6 В (для кремниевого транзистора). Следовательно, транзистор отпирается при входном напряжении и,а,рая 4 иа+ 1!ва .
р = 1,8+ 0,6 = 2,4 В. 313 Как только входное напряжение хотя бы немного превышает это пороговое напряжение, происходит лавинообразный регенеративный процесс переключения схемы. Он протекает следующим образом. Небольшой ток транзистора УТ! вызывает небольшое падение напряжения на его коллекторе. Через делитель /1!, /72 это напряжение передается на базу второго транзистора, являющегося эмиттерным повторителем, и далее на его эмиттер и эмиттер первого транзистора. Нетрудно убедиться, что и Лик, и Л1/ая отрицательны. Делитель напряжения /7!, /72 имеет коэффициент передачи 0,5. Вначале коэффициент передачи эмиттерного повторителя на УТ2 близок к единице.
В самом деле, при равенстве токов транзисторов УТ! и УТ2 коэффициент передачи эмиттерного повторителя равен 0,5, но в начальный момент !а~<<!зя, г„))г„и коэффициент передачи повторителя близок к единице. Чтобы лавинообразный процесс начался, необходим козффипиент передачи петли обратной связи РК~' -1. Так как р=0,5, для начала лавинообразного процесса необходим коэффициент передачи первого транзистора К~)2.
Для схемы с ОБ К,=/7а,/гм. Следовательно, лавинообразный процесс начинается при гм=/7.,/К~=1000/2=500 Ом. Это соответствует начальному току транзистора 1а~ „, ж0,05 мА. Регенеративный процесс быстро переводит схему из начального состояния, когда транзистор УТ! заперт, а транзистор УТ2 открыт, в противоположное состояние. Для полного отпирания транзистора УТ! необходима разность потенциалов ива~ --0,7 В, поэтому потенциал-эмнттеров иэ 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 и,„,,р„а=2,4 В нс вызывает изменений в состоянии схемы. Выходное напряжение остается равным напряжению источника питания и,=и э=(1„=5 В. Однако если повысить входное напряжение до значения, большего, чем ик~ = = (7„ — Тз)7„,=5 †2 В, то первый транзистор входит в режим насыщения, когда и„=ив~+0,6=3,6 В.
При этом режим второго транзистора пе изменяется. Участок передаточной характеристики триггера Шмнтта (рис. 14.9), обозначенный буквами а и Ь, отражает лавинообразное изменение выходного напряжения. Когда транзистор )ТТ! открыт, транзистор $'Т2 заперт, так как напряжение на его базе ивз=05ик~=05 3=1,5 В, а напряжение на эмиттере из=!,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 па=ива — 0,6=1,5 — 0,6=0,9 В. Так как гТ! до начала перехода схемы в первоначальное состояние остается открытым, то напряжение база — эмиттер ива=0,7 В, что соответствует входному напряжению схемы п.х..~~=па+«аз=0,9+0,7=1,6 В.
При этом нач~~аетс~ нов~й регенеративный процесс возвращения схемы в первоначальное состояние, показанный на передаточной характеристике (см. рис. 14.9) участком сА После окончания процесса переключения потенциал эмиттера возвращается к и,=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 РТ2.
Напряжение срабатывания триггера мвк с раз =17п Язв (Р ~ + Йз) — О, 1, (14.9) где 0,1  — разность между напряжениями открытого кремниевого транзистора (0,7 В) н запертого (0,6 В). Отпускание триггера происходит при напряжении на базе первого транзистора, на 0,1 В большем, чем напряжение иа базе за- згэ пертого транзистора УТ2. Напряжение отпускания триггера аваев (( и той~!) ЙаУ(К!+ттт) +О 1. (14.10) Таким образом, ширина гистерезисной петли бси=и,.
р и — и,.,„=()та!(тт!+Йа))уатт — 02 (14.1! ) В рассматриваемом случае бы=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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
