44Компараторы напряжений без гистерезиса и компараторы с гистерезисом (триггеры Шмита)

Компараторы сравнивают два напряжения, одно из которых может быть опорным, т.е. таким относительно которого определяется расхождение. В качестве компараторов широко используются интегральные ОУ. Сравниваемые напряжения подаются на оба входа ОУ, на выходе которого вследствие очень большого коэффициента усиления создаются сигналы, приблизительно равные питающим напряжениям.

Компараторы напряжения без гистерезиса.

Э ти компараторы были рассмотрены в разделе 8.3. К сказанному следует добавить обозначение компаратора в схемах. Если пользоваться двухполярными источниками питания, выходные напряжения будут соответствовать этим напряжениям. Можно использовать и однополярный источник питания (Е_П и 0). Тогда

выходное напряжение также будет однополярным.

Компараторы напряжения с гистерезисом (триггеры Шмиттта).

Т риггеры Шмитта (ТШ) были рассмотрены в разделе 8.3.Здесь следует определить некоторые термины.

- -Напряжение срабатывания (порог срабатывания) U_срб. Напряжение при котором происходит скачкообразное изменение напряжения на выходе при прямом изменении входного напряжения.

--Напряжение отпускания U_отп. Напряжение при котором происходит скачкообразное изменение выходного напряжения при обратном изменеии входного напряжения.

--Зона гистерезиса (гистерезис) U_срб - U_отп.

ТШ могут быть инвертирующими и неинвертирующими. Это зависит от подключения входов ОУ. Инвертирующий ТШ обозначается кружком на выходе.

ТШ имеет множество применений. Одним их них является применение ТШ для преобразования синусоидального напряжения в импульсное. Промышленостью выпускаются микросхемы ТШ с постоянным порогом срабатывания.

45Триггеры на биполярных транзисторах с двумя динамическими входами (r,s). Триггер со счетным входом (t- триггер).

В отличие от одновибраторов триггеры имеют два устойчивых состояния, т.е. внешним воздействием триггер можно установить в определенное состояние, в котором он будет находиться до тех пор, пока следующее внешнее воздействие не установит его в другое устойчивое состояние. Одно из состояний принимают за "1", другое за "0". Так же, как мультивибратор, триггер реализуется с помощью двух усилителей с ПОС, называемых плечами. Связь между плечами осуществляется не с помощью конденсаторов, а с помощью сопротивлений.

При подаче питания оба плеча находятся в одинаковом состоянии. Но даже вследствие небольшой флуктуации ток в одном из плеч может быть больше, чем в другом. Пусть в левом плече ток больше. Это значит, что транзистор VT1 открыт несколько больше, коллекторное напряжение на нем ближе к нулю. чем на VT2. Это приводит к уменьшению напряжения базы транзистора VT2,коллекторный ток его уменьшается, коллекторное напряжение увеличивается. Это напряжение подается на базу транзистора VT1, который вследствие этого еще больше запирается. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока транзистор VT1 перейдет в состояние насыщения. При этом транзистор VT2 запрется. Процесс зависит от соотношения сопротивлений R₁, R₄ и R₅, R₃, создающих положительную ОС, а так же от напряжения источника Е_б. Чтобы ускорить процесс переключения, сопротивления R₁ и R₅ шунтируют небольшими емкостями.

При подаче отрицательного импульса на вход вх1 транзистор VT1 запирается, увеличивающееся коллекторное напряжение подается на базу VT2, который откроется и перейдет в состояние насыщения, приводя VT1 к отсечке. В таком состоянии триггер будет находиться до поступления на вход вх2 отрицательного импульса.

Источник питания Е_б включен в схему минусом к базам транзисторов. Это дает возможность уверенного выхода транзисторов в режим отсечки, когда транзистор должен закрыться.

Когда транзистор VT1 открыт, на базе его положительное напряжение, большее чем напряжение эмиттера. Диод VD1 открыт. В схеме его наличие необязательно. Но когда транзистор VT1 закрыт, на его базе должно быть отрицательное напряжение. Это достигается с помощью диода VD1. Эти же рассуждения подходят и к диоду VD2.

Входы и выходы триггера имеют свои обозначения. Единичный (прямой) выход триггера обозначается буквой Q, инверсный (обратный) символом Ǭ. Вход, по которому устанавливается "1" на прямом входе обозначают буквой S, вход для установки в состояние "1" выхода Ǭ обозначается буквой R. Совершенно понятно, что при Q=1, Ǭ=0 и наоборот: при Ǭ=1, Ǭ=0.

Рассмотренный триггер переключается перепадами напряжений на входах. Медленно меняющееся напряжение не вызовет переключения так как оно не будет передано конденсатором. Переключение будет происходить при быстром перепаде из "1" в "0". Такие входы, в отличие от таких, которые не зависят от формы входного сигнала, называются динамическими. Те входы, которые зависят только от величины сигнала, т.е. не зависят от формы сигнала, называются статическими.

Рассмотренный триггер имеет динамические входы.

10.1.2. Триггер со счётным входом (Т-триггер). Занятие 80.

Т -триггер так же является триггером с динамическим входом. Получается он объединением двух динамических входов в один. При этом достаточно одного базового сопротивления R₂ вместо двух. При включении устройства одно из плеч автоматически установится открытое состояние, другое – в закрытое. При подаче на вход отрицательного импульса напряжение на базе открытого транзистора становится отрицательным. Транзистор закрывается. На базу второго транзистора входной отрицательный импульс не воздействует: там и так было отрицательное напряжение. Но происходящий регенеративный процесс изменит напряжения баз и триггер переключится в противоположное состояние. Таким образом, с приходом каждого импульса триггер переключается в противоположное состояние. Триггер с одним входом, переключающийся с каждым импульсом в противоположное состояние, называется Т—триггером или счетным триггером. Счетный триггер является основным триггером в построении счетчиков. Применяется он и в других устройствах автоматики и вычислительной техники.

В приведенных схемах переключающие импульсы отрицательны. Несложно сделать, чтобы переключающие импульсы были положительными. Для этого достаточно изменить полярность диодов, т.е. катоды подключить к базам.