Глава семнадцатая

ТРИГГЕР С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ 17-1. ВВЕДЕНИЕ

Триггер с эмиттерной связью (рис. 17-1) выполняет те же функции, что и его ламповый аналог - триггер с катодной связью (триггер Шмитта [124]). Будучи несимметричной схемой, триггер с эмиттерной связью используется не в качестве счетчика или запоминающего элемента подобно симметричному триггеру, а как порОг говое устройство, которое реагирует на определенный уровень сигнала или определенную амплитуду импульса. В последнем f случае его называют различите-

лем или дискриминатором ампли-

туды. Кроме того, триггер с эмит-Вытд терной связью применяется для формирования прямоугольных импульсов определенной амплитуды из синусоидального сигнала или сигнала другой непрямоугольной формы. Таким образом, для дан-- ного триггера характерна прежде всего работа в условиях перемен-Рис. 17-1. Принципиальная схема НОЙ величины ВХОДНОГО сигнала, триггера с эмиттерной связью. Схемная особенность данного

триггера состоит в том, что коллектор транзистора не связан с внутренними частями схемы какими-либо сопротивлениями или емкостями. Отсюда сравнительно малое влияние нагрузки на работу триггера, а также большая крутизна фронтов выходных импульсов.

Как известно, всякая спусковая схема имеет два критических уровня входного сигнала, при которых она срабатывает и отпускает, т. е. переходит из одного состояния в другое. В триггере с эмиттерной связью критические уровни имеют один и тот же знак, но разные величины. Эта разница в уровнях носит название гистерезиса.

Поскольку данный триггер чаще всего используется в качестве порогового устройства, одной из специфических проблем при его анализе и расчете является стабильность уровней срабатывания и отпускания как в зависимости от времени, так и в зависимости от температуры.

17-2. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Примем условно за исходное состояние триггера такое, в котором транзистор Ti закрыт, а открыт и насыщен. Поскольку насыщенный транзистор имеет потенциал UtK О, можно быть уверенными, что транзистор Ti заперт, если входная з. д. с. Е - 0. Начиная с этого значения будем изменять э, д. с. Ед

отрицательных значений, a затем в обратном направлении. Тогда соответствующие изменения токов и напряжений в схеме образуют рабочий цикл триггера.

Рабочий цикл. Пренебрегая влиянием ускоряющей емкости С и считая, что источник сигнала имеет нулевое внутреннее сопротивление {Rr = 0), получаем кривые рабочего цикла, показанные иа рис. 17-2.

Транзистор Tl отпирается при напряжении f/j = Ut2, после чего возрастающий ток частично ответвляется в базу транзистора Та и выводит его из насыщения при напряжении С/а- Теперь оба транзистора находятся в активном режиме, и наступает стадия регенерации. При правильном расчете схемы процесс развивается лавинообразно и происходит опрокидывание триггера во второе устойчивое состояние: транзистор Tl насыщен, транзистор Та заперт. Таким образом, напряжение С/а есть напряжение срабатывания. При последующем увеличении Е (по модулю) транзистор Т все больше насыщается, так как ток /,1 увеличивается, а /к1 уменьшается; транзистор Та остается запертым. При напряжении C/g ток / 1 обращается в нуль, а затем делается отрицательным; при этом оба перехода транзистора Ti работают в прямом направлении, т. е. транзистор превращается в двойной диод . Если

и, иг

(Увеличенный масштаб) с.

иг Us

-Ее.

Рис. 17-2. Рабочий цикл триггера при заданной э. д. с. на входе.

теперь уменьшать входное напряжение, то напряжения и токи в схеме изменяются по прежним кривым вплоть до точки СУа- Обратное опрокидывание триггера происходит не в точке C/g, а при меньшем напряжении Us. Получающаяся гистерезисная петля, как указывалось, характерна для любой спусковой схемы. Напряжение Ug есть напряжение отпускания. Тот факт, что отпускание происходит при напряжении Us < U, объясняется следующим. В точке С/а, в которой транзистор Ti еще насыщен, потенциал C/ga составляет лишь некоторую долю потенциала U. Эта доля определяется делителем Ri, R. Поэтому в точке U напряжение C/ga < < О и транзистор Та находится в области глубокой отсечки. Он может открыться лишь после того, как транзистор Ti выйдет из

Такой случай, рассмотренный применительно к ключу-звезде (см. § 15-5), возможен только при условии Ед > -к! что мало реально на практике.

Рис. 17-3. Входная характеристика триггера с эмиттерной связью.

насыщения (точка [/4 на рис. 17-2) и коллекторный ток 1,а достаточно уменьшится. Только тогда потенциал. Ui, пониженный делителем Ri, R2, может сделаться равным Ug, что и требуется для отпирания транзистора Т.

Рабочий цикл триггера, описанный выше, имеет место в случае идеальной э. д. с, на входе. При конечном сопротивлении критические значения U2 и изменяются, а если Rr достаточно велико, то скачки в схеме могут вообще отсутствовать и она перестанет быть триггером. Более того, скачки могут отсутствовать и при Rr = О, если параметры схемы не удовлетворяют определенным соотношениям, которые выше подразумевались выполненными. Все эти важные вопросы удобно выяснить, исходя из входной вольт-амперной характеристики триггера. Из нее же мы получим в дальнейшем выражения, необходимые для выбора элементов схемы.

Входная характеристика. Из диаграммы на рис. 17-2 видно, что входная характеристика, снятая при Rr = О, неоднозначна по напряжению. Значит, чтобы получить истинную - однозначную - входную характеристику, нужно задавать не напряжение на базе, а ток /gi. Это можно сделать как аналитически, так и экспериментально; результаты показаны на рис. 17-3. Как видим, характеристика в принятых координатах имеет S-образную форму и состоит из пяти участков (/-V).

На участке / входной ток равен нулю (с точностью до /ко), что соответствует запертому состоянию транзистора Ti (Uqi > Ug). При небольшом входном токе транзистор Т] отпирается и переходит на участок . Теперь потенциал Lgi привязан к потенциалу Ug (так как Us6 ~ const) и оба они растут (по модулю) за счет протекания тока Igi через суммарное сопротивление в узловой точке Tj. Одновременно часть тока /ki ответвляется в базу транзистора и выводит его из насыщения при /g] = /ц и f/g, = {/ц. На участке / оба транзистора работают в активном режиме, что при определенных условиях делает сопротивление на этом участке отрицательным, как показано на рис. 17-3. В точке с координатами /щ, Ljjj транзистор запирается. Транзистор Ti продолжает работать в активном режиме (участок IV), в котором рост тока базы сопровождается пропорциональным ростом /3, и соответственно f/g,. В точке с координатами /jy, Uiy транзистор Ti насыщается и на участке V растет напряжение Lei в результате протекания тока /б1 через суммарное сопротивление в узловой точке Ti-

Имея входную характеристику, легко оценить роль сопротивления источника сигнала Rr и, в частности, получить важный критерий триггерного режима. Пусть Rr = О, как считалось в предыдущем разделе; тогда линии нагрузки на рис. 17-3 следует проводить вертикально и в точках (/ц и Um будут иметь место скачки тока /бь как показано на рис. 17-2. Следовательно, в зтом случае напряжения Un и Um являются соответственно напряже-