И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

• Название: Электроника в вопросах и ответах
• Автор: И. Хабловски
• Издательство: "Радио и связь"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 1984

В книге популярно в форме вопросов и ответов объясняются физические основы электроники, электронные компоненты и схемы, особенности их применения. Удачно сочетается широта тематики — от дискретных полупроводниковых приборов до интегральных микросхем с простотой и наглядностью изложения материала.

Для широкого круга читателей.

---

Если в схеме обеспечивается идентичность соответствующих друг другу элементов, изменений напряжений и токов, а также равенство времен запирания обеих ламп (транзисторов), то схема мультивибратора называется симметричной. При этом колебание на выходе имеет форму, называемую меандром. В несимметричном мультивибраторе постоянные времени должны быть различными и при этом получают прямоугольное колебание, у которого длительность импульса отличается от длительности паузы между импульсами.

Что такое одностабильные (ждущие) генераторы?

Это генератор с двумя состояниями, причем лишь одно пассивное (состояние ожидания) является устойчивым состоянием, в котором генератор может находиться неограниченно долго. Под влиянием запускающего импульса, подведенного к генератору извне, может наступить скачкообразное изменение состояния, которое вызывает в генераторе процессы, приводящие к полному противоположному перебросу, после чего наступает возврат в исходное (устойчивое) состояние до следующего запускающего импульса, под влиянием которого схема может выполнить снова один цикл колебаний.

Работу в ждущем режиме можно получить путем модификации мультивибратора, подавая на сетку одной из ламп или базу одного из транзисторов напряжение смещения, не позволяющее протекать току при работе без подводимых извне импульсов, т. е. путем запирании (блокировки) одной из ламп или транзистора.

Что такое одновибратор и как он работает?

Одновибратором называют одностабильный или ждущий мультивибратор. Схема такого одновибратора очень близка к схеме мультивибратора. Существуют две принципиальные разновидности схем (рис. 10.24) — со связью «крест-накрест» и со связью через общий эмиттерный резистор; кроме того, разработан ряд вариантов этих схем. Некоторые различия связаны, в частности, с подачей запускающего импульса и запиранием (блокировкой) одного каскада.

Переключение может быть выполнено подачей отрицательного импульса на базу запертого транзистора либо положительного импульса на базу проводящего транзистора. Второй способ позволяет использовать импульс меньшей амплитуды, поскольку он дополнительно усиливается. Применение параллельной RС-цепи в ветви ОС вместо одной емкости С дает увеличение связи для составляющих с более высокими частотами по сравнению со связью для составляющих с меньшими частотами. Благодаря этому достигается ускорение отклика транзистора на запускающий импульс, а конденсатор С называют ускоряющим.

Одновибратор используется часто н качестве схемы задержки. При этом на него подается входной импульс и под его влиянием выполняется один рабочий цикл. С выхода снимается импульс, задержанный на время, соответствующее одному рабочему циклу. Это время может регулироваться путем изменения постоянной времени, определяющей время запирания одного из каскадов.

Рис. 10.24. Схемы ждущего мультивибратора (одновибратора)

а — со связью «крест-накрест»; б — с эмиттерной связью

Что такое генераторы с двумя устойчивыми состояниями?

Это генераторы с двумя устойчивыми состояниями равновесия, причем с помощью внешнего импульса можно вызвать переброс схемы из одного состояния в другое. При этом в каждом из состояний схема находится до момента появления следующего импульса. Схема подобного генератора может соответствовать схеме мультивибратора в том смысле, что она представляет собой двухкаскадный усилитель с ПОС с той разницей, что на лампы или транзисторы обоих каскадов подано запирающее напряжение смещения. При включении схемы один элемент, например первый, отперт, а второй заблокирован (заперт) или наоборот.

Переброс схемы из одного устойчивого состояния в другое может происходить при подаче отрицательного импульса на базу непроводящего транзистора, положительного импульса на базу проводящего транзистора, отрицательного импульса на общий эмиттер транзисторов. Подача импульса осуществляется обычно через емкости на коллекторы обоих транзисторов, через емкости на общий эмиттерный резистор и через диоды на коллекторы или базы обоих транзисторов.

Пример решения схемы с двумя устойчивыми состояниями в транзисторном варианте показан на рис. 10.25. В нем использована связь как между эмиттерами, так и «крест-накрест». В последней действуют RС-цепи. Иногда используется связь «крест-накрест» через сопротивления R, однако, как уже упоминалось в гл. 10, RС-цепь улучшает свойства выходных колебаний. Благодаря наличию двух устойчивых состояний подобные схемы широко используются в цифровых схемах, работающих в двоичной системе (см. гл. 12). Они часто служат для счета импульсов в качестве счетчиков, например в цифровых вольтметрах. Чем больше скорость переключения этих схем, тем шире диапазон частот.

Рис. 10.25. Генератор с двумя устойчивыми состояниями

Что такое триггеры?

Триггерами обычно называют схемы с двумя устойчивыми состояниями. Однако часто название «триггер» относят к нестабильным и одностабильным схемам. Во втором случае во избежание недоразумения говорят «мультивибратор» или «одновибратор». Если более точное определение отсутствует, то название «триггер» относится к схеме с двумя устойчивыми состояниями.

Что такое спусковые схемы?

Названием «спусковые схемы» определяются схемы, запускаемые внешним импульсом, т.е. в общем случае схемы с одним или двумя устойчивыми состояниями

Что такое триггер Шмитта?

Триггером Шмитта называется схема (рис. 10.26), в которой оба каскада соединены ветвью, в которой происходят суммирование сигналов из двух каскадов и обратная подача этих сигналов на выходы. Такое решение используется в мультивибраторах с общим эмиттерным резистором. Для каждого из каскадов на этом резисторе возникает ООС, одновременно образуется ПОС, так как часть выходного напряжения второго каскада через этот резистор подводится к первому каскаду. Отрицательная обратная связь стабилизирует рабочую точку, а, кроме того, при соответствующем подборе элементов цепи (например, при большом сопротивлении эмиттерного резистора) может не допускать возникновения «перевозбуждения» в схеме. При этом схема работает без захода в область насыщения, благодаря чему получают импульсы с крутыми фронтами и малой временной задержкой, называемой гистерезисом по отношению к запускающим импульсам. Связь с выхода первого каскада на вход второго осуществляет резистор или диод. Это связь по постоянному току. Триггеры Шмитта применяют в качестве схем с одним или двумя устойчивыми состояниями, а также для формирования прямоугольных колебаний.

Достоинство схемы заключается, в частности, в том, что вход схемы не охвачен петлей ОС и поэтому на входе отсутствуют сигналы, генерируемые схемой. Кроме того, выход схемы хорошо развязан от входа.

Рис. 10.26. Схема триггера Шмитта (а) и формы управляющего и выходного напряжения (б)

Как работает триггер Шмитта?

Схема триггера Шмитта показана на рис. 10 26. Работа схемы протекает следующим образом Если напряжение па входе (управляющее напряжение) равно нулю, транзистор Т1 заперт. В это время проводит транзистор T2, так как на него поступает соответствующее смещение с делителя Rк, R1, R2. Делитель, смещающий транзистор Т2 (в основном Rк), подобран таким образом, чтобы транзистор Т2 не работал в режиме насыщения. Протекающий через транзистор Т2 ток создаст падение напряжения на эмиттерном резисторе Rэ, а это в свою очередь вызывает еще более глубокое запирание транзистора Т1. Увеличение входного напряжения выше определенного уровня вызывает отпирание транзистора Т1 и быстрый переход схемы в другое состояние. В этом состоянии напряжение на коллекторе транзистора Т1 убывает и, следовательно, уменьшается напряженке на базе транзистора T2, и он закрывается. Триггер остается в этом состоянии до тех пор, пока входной сигнал выше порогового уровня. Выходное напряжение в этом состоянии достигает своего максимального значения. Если управляющее транзистором Т1 напряжение уменьшается ниже порогового уровня, наступает рост напряжения на коллекторе транзистора Т1, а следовательно, увеличение напряжения на базе транзистора Т2, так что транзистор Т2 начинает проводить ток и происходит переброс схемы в первое состояние.