10.1.4. Дискретная схема триггера Шмитта

В примере дискретной схемы триггера Шмитта входной сигнал поступает на базу Т₁, коллектор которого через R₃, образующий цепь ПОС, соединен с базой Т₂. Эмиттеры Т₁ и Т₂ соединены между собой, образуя дифференциальную пару, и подключены через резистор R₄ к опорному напряжению .

При рассмотрении работы схемы примем U₀ = 0. Нагрузкой Т₁ и Т₂ являются соответственно резисторы R₁ и R₂, причем для опрокидывания схемы важно выполнение условия , что будет приводить, соответственно, к и .

Пусть в исходном состоянии U_ВХ  0,6 В. В этом случае Т₁ закрыт и передается через R₃ в базу Т₂, переводя его в режим насыщения. Действительно, для n-p-n-транзистора Т₂ потенциал эмиттера , а потенциал . Следовательно, оба перехода полностью открыты, и на выходе схемы присутствует низкий уровень напряжения .

Если U_ВХ  0,6 В, то Т₁ открывается, через цепь R₁, Т₁, R₄ начинает протекать ток, создавая падение напряжения и, соответственно, .

Уменьшение потенциала передается на базу Т₂, выводя его из насыщения. Уменьшение тока через Т₂ приводит к уменьшению и, соответственно, к увеличению .

Обратное переключение произойдет при U_ВХ  0,6 В. Тогда Т₁ закроется, попадет на базу Т₂, и он снова перейдет в насыщение.

Рис. 10.7. Дискретная схема триггера Шмитта

10.2. Мультивибраторы

10.2.1. Автоколебательный мультивибратор

Простейшая схема автоколебательного мультивибратора, предназначенного для генерации прямоугольных импульсов напряжения, приведена на рис. 10.8. Рассмотрим процесс автоколебаний (рис. 10.8, б):

1. Пусть в исходном состоянии полностью открыт, т.е. , а закрыт, т.е. . Тогда конденсатор заряжается по цепи: . В результате роста напряжения на увеличивается потенциал , и начинает открываться.

2. Переходный процесс опрокидывания схемы заключается в следующем:

. Таким образом, действует ПОС, которая приводит к быстрому полному открыванию и закрыванию , т.е. , а .

а б

Рис. 10.8. Схема мультивибратора (а) и временные диаграммы его работы (б)

3. Тогда конденсатор заряжается по цепи: .

В результате роста напряжения на увеличивается потенциал , и начинает открываться.

4. Переходный процесс обратного опрокидывания схемы аналогичен: . В результате действия ПОС схема возвращается в исходное состояние.

Для запуска автоколебаний необходимо обеспечить либо несимметричность схемы, чтобы при включении питания оба транзистора не оказались одновременно в насыщении, либо активный режим для обоих транзисторов, и тогда автоколебание установится. Для этого в схему обычно вводят дополнительные RС-цепочки задержки установки смещения в цепях по сравнению с цепями коллекторов, например, как цепь в схеме на рис. 10.9.

Рис. 10.9. Обеспечение запуска колебаний путем RC-задержки

в цепи смещения транзисторов мультивибратора

Более эффективны мультивибраторы на ОУ. В рассматриваемой ниже схеме (рис.10.10) резисторы R₁R₂ образуют цепь ПОС, а R₀C – цепь ООС, которая также является времязадающей цепью.

Напряжение определяется напряжением стабилизации двуханодного стабилитрона, т.е. в зависимости от состояния схемы.

За счет ПОС напряжение на выходе цепи обратной связи или .

а б

Рис. 10.10. Схема мультивибратора на ОУ (а) и временные диаграммы его работы (б)

Конденсатор С заряжается по цепи до напряжения . При начинается быстрый (за счет ПОС) процесс опрокидывания схемы. В результате конденсатор С начинает разряжаться до напряжения . При схема за счет ПОС возвращается в исходное состояние. Период колебаний может быть определен по формуле .