Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Генераторы релаксационных колебаний

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На рис. 3.48, г приведена схема мультивибратора на полевых транзисторах. Когда к мультивибратору подключают напряжение питания, начинает протекать ток через транзисторы и одновременно начинают заряжаться конденсаторы С1 и С2. Поскольку абсолютной симметрии схемы добиться практически невозможно, токи через транзисторы и токи заряда конденсаторов оказываются разными. Пусть, например, ток заряда… Читать ещё >

Генераторы релаксационных колебаний (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В отличие от генераторов гармонических колебаний, глубина положительной обратной связи в которых сравнительно мала и обратная связь лишь компенсирует потери в колебательном контуре (или его аналоге), в релаксационных генераторах применяется глубокая, иногда 100-процентная положительная обратная связь (при которой все напряжение с выхода подается на вход). Это приводит к тому, что колебательный процесс в генераторе уже не происходит гармонически, поскольку в колебательный контур вводится энергии больше, чем расходуется, и вследствие этого в контуре накапливается энергия, амплитуда генерируемых колебаний нарастает и нарастает и, в конечном итоге, усилительные элементы генератора начинают работать в ключевых, нелинейных режимах: то входят в режим насыщения, то запираются слишком большими входными напряжениями. И генератор вместо синусоидальных напряжений начинает генерировать релаксационные колебания резко несинусоидальной формы.

Релаксационные колебания обычно имеют форму, в той или иной степени близкую к прямоугольной, поскольку усилительные элементы работают в режиме переключения и переход из одного состояния в другое происходит скачком.

По виду генерируемых колебаний релаксаторы подразделяются на генераторы (рис. 3.48, а) импульсов; прямоугольных напряжений; линейно изменяющихся напряжений (пилообразных, треугольных и т. д.). Для генерирования. сравнительно коротких импульсов прямоугольной формы часто применяются блокинг-генераторы, выполняемые в виде однокаскадных усилителей со 100-процентной положительной обратной связью через трансформатор.

Рассмотрим работу блокинг-генератора, выполненного на транзисторе p-w-p-типа (рис. 3.48, б). Пусть в начальный момент напряжение коллекторного питания равно нулю и плавно увеличивается по абсолютной величине до значения Е". Поскольку начальный ток базы равен нулю, в коллекторной цепи будет протекать весьма малый ток /к0, обусловленный тепловыми электронами. Это положение не является устойчивым — достаточно случайного увеличения коллекторного тока, например в результате флуктуации, чтобы положение резко изменилось: увеличение тока коллектора создает магнитное поле в обмотке обратной связи Lk, в результате чего во вторичной обмотке Ьй трансформатора наводится ЭДС индукции, минус которой приложен к базе, плюс — к эмиттеру транзистора.

Поскольку ЭДС приложена к переходу база—эмиттер в прямом направлении, появляется ток базы /6, что еще больше увеличивает ток коллектора. Это приводит к еще большему увеличению наводимой ЭДС и, следовательно, к еще большему увеличению тока базы. При этом происходит и зарядка конденсатора С6.

В конечном итоге ток базы возрастает настолько, что транзистор переходит в режим насыщения /И. (рис. 3.48, в), после этого дальнейшее увеличение тока в цепи коллектора невозможно. Вследствие этого напряжение на вторичной обмотке и ток базы также не увеличиваются. Конденсатор С6 в базовой цепи при этом оказывается заряженным до напряжения Uc 1ШХ = ?".

Состояние насыщения неустойчиво и долго продолжаться не может. Как только ток коллектора перестанет увеличиваться, прекратится действие положительной обратной связи, на вторичной обмотке перестанет действовать напряжение, поддерживающее транзистор в открытом состоянии и начнется разряд конденсатора С6. При этом если ток заряда конденсатора вызывал падение напряжения на резисторе R6 в отпирающей транзистор полярности — минус на базу, плюс на эмиттер, то при разряде конденсатора его напряжение оказывается приложенным в обратной полярности — плюс на базу, минус на эмиттер, что приводит к запиранию транзистора.

В запертом состоянии транзистор находится до тех пор, пока конденсатор С6 не разрядится практически полностью. При этом конденсатор разряжается через резистор R6 и вторичную обмотку L6 трансформатора. Поскольку индуктивность Lb мала, основную роль в процессе разряда играет резистор Rc. В процессе разряда напряжение на конденсаторе убывает по экспоненте:

Генераторы релаксационных колебаний.

Как только напряжение на конденсаторе С6 уменьшится настолько, что через транзистор снова начнет протекать небольшой ток 1^, вступает в действие положительная обратная связь и процесс повторяется снова и снова.

Период генерируемых колебаний зависит от параметров ЛС-цепи и от режима работы транзистора:

Генераторы релаксационных колебаний.

Длительность генерируемых импульсов определяется параметрами трансформатора, внутренним сопротивлением 7?, транзистора в режиме насыщения и значениями Ra и С6.

Если R6" R" а индуктивность обмоток трансформатора велика, то.

Генераторы релаксационных колебаний.

где LK — индуктивность коллекторной обмотки; Lm — индуктивность коллекторной обмотки при подмагничивании в режиме насыщения; 1Й — индуктивность базовой обмотки; гб, — сопротивление база—эмиттер полностью открытого транзистора (5+50 Ом).

Существует множество различных вариантов конкретного выполнения импульсных генераторов подобного вида, имеющих повышенную стабильность частоты генерируемых колебаний, более прямоугольную форму выходного напряжения и т. д.

Для генерирования прямоугольных напряжений применяются генераторы с двумя усилительными элементами, работающими в режиме переключения: когда один заперт, другой открыт (и наоборот).

Генераторы прямоугольных напряжений такого типа обычно называются мультивибраторами. Для упрощения различения мультивибратора в радиоэлектронных схемах их принято изображать в виде симметричной схемы с перекрестными междукаскадными связями.

На рис. 3.48, г приведена схема мультивибратора на полевых транзисторах. Когда к мультивибратору подключают напряжение питания, начинает протекать ток через транзисторы и одновременно начинают заряжаться конденсаторы С1 и С2. Поскольку абсолютной симметрии схемы добиться практически невозможно, токи через транзисторы и токи заряда конденсаторов оказываются разными. Пусть, например, ток заряда конденсатора С оказался больше, чем зарядный ток конденсатора С2. Это приводит к тому, что на резисторе R падает большее напряжение, чем на резисторе R2. Так как падение напряжения на этих резисторах приложено к затворам транзисторов в отпирающей полярности, это означает, что в левом транзисторе ток стока оказывается больше, чем в правом, что приводит к уменьшению зарядного тока конденсатора С2 (потому что, пройдя через сопротивление стоковой нагрузки R3, ток разветвляется — часть проходит через транзистор VT1, часть идет на зарядку конденсатора).

Уменьшение зарядного тока конденсатора С2 приводит к уменьшению тока транзистора VT2, что еще больше увеличивает ток заряда конденсатора С1. В какой-то момент времени заряд конденсатора С2 совсем прекращается и начинается его разрядка через транзистор VT1 и сопротивление R2. При этом падение напряжения на резисторе R2 меняет знак и становится запирающим. Это в конечном итоге приводит к запиранию транзистора VT2 и полному отпиранию транзистора VT1.

Однако это положение неустойчиво: как только конденсатор С2 несколько разрядится, и ток заряда уменьшится настолько, что падение напряжения на резисторе R2 будет уже недостаточным для запирания транзистора V72, в нем начнет протекать ток. Напряжение на его стоке уменьшится, и конденсатор С1 начнет разряжаться через транзистор VT2 и резистор А'1. При этом ток разряда создает падение напряжения на резисторе R1 с полярностью — плюс на затвор, минус на исток. Поэтому ранее открытый транзистор VT1 начнет запираться, что приведет к еще большему открыванию VT2, а следовательно, к еще большему запиранию VT. В итоге VTX окажется полностью запертым, V12 — полностью открытым.

Это положение также неустойчиво, и процесс становится циклическим. Процессы переключения схемы из одного состояния в другое совершаются весьма быстро (определяясь, в основном, инерционностью процессов в транзисторах, их усилительной способностью и паразитными емкостями схемы). Поэтому форма выходного напряжения приближается к прямоугольной.

Период генерируемых колебаний определяется параметрами времязадающих /?С-цепей и параметрами транзисторов:

Генераторы релаксационных колебаний.

где Е" — напряжение источника питания; U"2 — напряжения на истоках полностью открытых полевых транзисторов; Ua, Ua — напряжения запирания (отсечки) транзисторов. Если все элементы в мультивибраторе попарно симметричны, а Е" «Uul2, то.

Генераторы релаксационных колебаний.

где R = R| = Л2; С, = С2 = С; Uc = Ucl = Ja.

Формы напряжений при релаксационных колебаниях^.

Рис. 3.48. Формы напряжений при релаксационных колебаниях^. Принципиальная схема блокинг-генератора (б) и диаграммы его работы (в). Принципиальные схемы мультивибраторов, выполненных на полевых (г) и биполярных (д) транзисторах На рис. 3.48, д приведена схема симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах с начальным смещением на базах. Период генерируемых колебаний.

Генераторы релаксационных колебаний.

Если сопротивление R6 мало (5+20 кОм), то.

Генераторы релаксационных колебаний.

Для несимметричной схемы период генерируемых колебаний.

Генераторы релаксационных колебаний.

Период генерируемых колебаний может плавно изменяться в широких пределах изменением напряжения смещения (напряжения отсечки) или одновременным изменением сопротивлений обоих времязадающих резисторов.

При использовании операционных усилителей существенно упрощаются схемы многих видов генераторов, в том числе и мультивибраторов.

Схема мультивибратора, выполненного на операционном усилителе, приведена на рис. 3.49, а. Работа мультивибратора происходит следующим образом. В начальный момент после включения напряжений источников питания (на схеме для упрощения не показанных) напряжение на выходе операционного усилителя Л может несколько отличаться от нуля вследствие неидеальной балансировки усилителя по постоянному току.

Пусть, к примеру, это весьма малое напряжение будет положительным. Через цепь положительной обратной связи (ПОС), образованной резисторами Rl, R2, напряжение Uttoc подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, усиливается им, снова подается на вход и г. д., пока усилитель не перейдет в состояние насыщения, и напряжение на его выходе не станет максимально возможным, равным + [/нас (весьма близким к напряжению источника питания). Этот переход (практически «переключение») происходит достаточно быстро, за доли микросекунд — быстрота определяется полосой пропускания операционного усилителя.

В эти первые мгновения после подключения источников питания работает только цепь положительной обратной связи, поскольку к инвертирующему входу операционного усилителя, через который усилитель может быть охвачен отрицательной обратной связью, подключей конденсатор С, напряжение на котором в начальный момент равно нулю и не может мгновенно измениться. Однако после первоначального мгновенного срабатывания положительной обратной связи и переключения усилителя в режим положительного напряжения насыщения конденсатор начинает заряжаться через достаточно большое сопротивление резистора R, подключенного к выходу усилителя, и напряжение на конденсаторе начинает возрастать по экспоненциальному закону (рис. 3.49, б):

Генераторы релаксационных колебаний.

И теперь уже и на инвертирующем, и на неинвертирующем входах начинают действовать положительные напряжения — постоянное Unoc и медленно возрастающее напряжение Uc(t). Поэтому напряжение на выходе усилителя определяется как усиленная разность этих напряжений:

где К0 — коэффициент усиления. Генераторы релаксационных колебаний.

Поскольку коэффициент усиления весьма велик (К0 = 105 + 106), то напряжение на выходе усилителя постоянно и равно +(/1ЦС до тех пор, пока разность входных напряжений положительна.

Однако как только напряжения сравняются, т. е. Unoc = Uc(t), то напряжение на выходе мгновенно становится равным нулю, что влечет за собой и равенство нулю напряжения положительной обратной связи Unoc = 0. Но напряжение на конденсаторе U^t) продолжает действовать и не может мгновенно измениться, поэтому выходное напряжение, равное усиленному напряжению на инвертирующем входе, мгновенно изменяет свой знак, становится отрицательным и равным напряжению насыщения:

Генераторы релаксационных колебаний.

При этом, естественно, и напряжение положительной обратной связи Uaoc на неинвертирующем входе также становится отрицательным.

Теперь уже отрицательное напряжение с выхода через резистор R подается на конденсатор С, ранее заряженный положительно, и начинает его перезаряжать. Процесс перезарядки конденсатора длится до тех пор, пока напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах не сравняются (см. рис. 3.49, б), вследствие чего в схеме снова происходит переключение.

Период переключений Топределяется постоянной времени ЛС-цепи, глубиной положительной обратной связи, входными и выходными сопротивлениями усилителя, его полосой пропускания Д/пр и коэффициентом усиления.

Если ЯЙХ-«°°; К0 > 105; Д/мр->~, то:

Генераторы релаксационных колебаний.

Если глубина положительной обратной связи, определяемая соотношением сопротивлений резисторов R2/(R2+R) = Р не очень велика [Р < (0,1-*-0,01)], то усилитель не может переходить в режим насыщения и, таким образом, не может работать в режиме переключения. Поэтому форма напряжения на выходе становится треугольной (пилообразной), как показано на рис. 3.49, в.

В случае необходимости пилообразное напряжение можно получить, интегрируя прямоугольное напряжение с помощью интегратора (рис. 3.49, г), выполненного на втором операционном усилителе А2, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор С.

Рассмотренный генератор на основе операционного усилителя генерирует симметричной формы напряжение, полу периоды которого (рис. 3.49, б, в) равны между собой. Если необходимо несимметричное, например импульсное напряжение (рис. 3.49, е), то в мультивибратор вводят асимметрию. Наиболее часто это достигают изменением постоянной времени заряда-перезаряда времязадающего конденсато;

Симметричный мультивибратор на основе операционного усилителя.

Рис. 3.49. Симметричный мультивибратор на основе операционного усилителя (а) и диаграмма напряжений на его входах и выходе (б). Диаграмма напряжений на выходе генератора пилообразного напряжения (в), реализуемого в виде последовательно соединенных мультивибратора и интегратора (г). Принципиальная схема несимметричного мультивибратора (д) и диаграмма напряжений на его выходе (е).

pa С (рис. 3.49, д). Заряд конденсатора во время положительных полупериодов выходного напряжения осуществляется через последовательно соединенные резистор R2 и диод VD2, во время отрицательных полупериодов — через цепь R1, VD1 (при этом, очевидно, /?1 * R2).

Период генерируемых колебаний в этом случае определяется как.

Генераторы релаксационных колебаний.

Особенностью релаксационных генераторов является их способность относительно легко синхронизироваться (управляться). Обычно это достигается подачей импульсов (положительной или отрицательной полярности), следующих с частотой, близкой к рабочей частоте релаксатора (или кратной ей).

Таким способом достигается практически синхронная работа многих генераторов, входящих в состав весьма сложного электронного устройства (например, радиолокатора, ЭВМ и т. д.).

Синхронизируемые релаксационные генераторы очень часто используются в заторможенных («ждущих») режимах работы.

В отличие от автоколебательного режима, в котором релаксационный генератор имеет два неустойчивых состояния равновесия, вследствие чего автоматически происходит периодическое переключение схемы из одного состояния в другое, в заторможенном режиме имеются одно устойчивое и одно неустойчивое состояния равновесия (или даже два устойчивых состояния равновесия), поэтому генерация периодического напряжения невозможна.

Заторможенный режим достигается тем, что на управляющие элементы усилительных приборов, используемых в генераторе, подается напряжение смещения в запирающей полярности, вследствие чего они оказываются запертыми и самопроизвольно открыться не могут. Поэтому схема находится в состоянии устойчивого равновесия, вывести ее из которого может только внешнее воздействие.

Внешнее воздействие — пусковой управляющий (или синхронизирующий) импульс — прикладывается к схеме таким образом, чтобы закрытый усилительный прибор открылся (или открытый закрылся). При этом схема переходит в состояние неустойчивого равновесия и через некоторое время возвращается в исходное состояние устойчивого равновесия.

Заторможенные релаксационные генераторы с одним состоянием устойчивого равновесия называются ждущими, пусковыми схемами или одновибраторами, с двумя устойчивыми состояниями равновесия — триггерами.

Отличие триггерных схем от пусковых состоит в том, что в пусковых схемах обязательно наличие реактивного элемента (емкости или индуктивности), в котором накапливается энергия, поддерживающая некоторое время схему в состоянии неустойчивого равновесия.

В триггерных схемах этот элемент отсутствует, поэтому у них имеется два устойчивых состояния равновесия, в любом из которых схема может находиться неопределенно долгое время.

Заторможенный блокинг-генератор можно выполнить на транзисторе (рис. 3.50, а). При отсутствии сигналов запуска генератор заторможен, поскольку транзистор заперт напряжением Еем.

Когда поступает импульс запуска |(/J > Еси, транзистор отпирается, через него начинает протекать ток, включается положительная обратная связь и развивается блокинг-процесс, приводящий сначала к полному открыванию транзистора, а затем к его полному запиранию, в котором транзистор и остается до прихода следующего импульса запуска.

Таким образом, воздействие синхроимпульса (практически любой формы) приводит к срабатыванию блокинг-генератора и появлению на его выходе импульса, форма и амплитуда которого определяются параметрами самого блокинг-генератора и не зависят от параметров входного синхросигнала (при условии, что его амплитуда несколько больше запирающего напряжения Еш, а его длительность достаточно мала).

Одновибратор можно выполнить на основе операционного усилителя А (рис. 3.50, б). При отсутствии внешних воздействий операционный усилитель находится в одном из режимов насыщения. Предположим, что первоначально напряжение на его выходе положительно и равно +(У,. Вследствие этого и напряжения на входах, неинвертирующем и инвертирующем, будут положительны. При этом напряжение на инвертирующем входе (и конденсаторе С) будет мало — не более 0,5−0,6 В, поскольку диод VD подключен параллельно конденсатору для положительной полярности напряжения в прямом направлении.

На неинвертирующем же входе величина напряжения может быть существенно больше и ограничивается соотношением сопротивлений резисторов R2 и R3. Обычно это напряжение выбирается примерно равным 2−3 В. Поэтому разность напряжений на входах усилителя положительна и напряжение на выходе усилителя также положительно.

Это состояние абсолютно устойчиво, и выйти из него схема может только под действием внешнего запускающего импульса. Если на инвертирующий вход подать короткий импульс отрицательной полярности с амплитудой больше 2−3 В, то одновибратор мгновенно переключится в состояние насыщения и напряжение на его выходе станет отрицательным. Это приведет к процессу перезаряда конденсатора в отрицательной полярности (диод VD при этом не мешает, гак как он оказывается включенным в обратной полярности, при которой его сопротивление очень велико).

Как только напряжение на конденсаторе сравняется с напряжением, действующим на неинвертирующем входе, произойдет переключение одновибратора и напряжение на его выходе станет положительным. Конденсатор С начнет перезаряжаться, но напряжение на нем не может стать больше 0,5−0,6 В из-за диода VD. Поэтому процесс прекратится, и одновибратор останется в состоянии положительного насыщения до прихода следующего запускающего импульса.

Если в схеме заторможенного релаксационного генератора нет реактивных элементов, то он может иметь два устойчивых состояния равновесия и становится триггером.

На рис. 3.50, в приведена схема подобного триггера на основе операционного усилителя Л, охваченного глубокой положительной обратной связью.

В исходном состоянии усилитель находится в состоянии насыщения в положительной или отрицательной полярности, которое может изменяться мод действием импульсов запуска, подаваемых на инвертирующий вход (рис. 3.50, г). При этом необходимо, чтобы амплитуда запускающих импульсов была больше напряжения положительной обратной связи: |(/вх| > UlHK.

Рас. 3.50. Принципиальная схема заторможенного блокинг-генератора (а) и мультивибратора (б) триггер на основе операционного усилителя (в) и формы напряжений на его входе и выходе (г).

Рас. 3.50. Принципиальная схема заторможенного блокинг-генератора (а) и мультивибратора (б) триггер на основе операционного усилителя (в) и формы напряжений на его входе и выходе (г)

Если в исходном состоянии на выходе усилителя было положительное напряжение, то при подаче на инвертирующий вход положительного запускающего импульса происходит переключение и напряжение на выходе становится отрицательным. Повторное переключение происходит при действии отрицательного импульса и т. д.

Если на управляющий вход рассматриваемого триггера подается знакопеременное напряжение произвольной формы (рис. 3.51), то триггер преобразует это напряжение в напряжение прямоугольной формы. При этом схема приобретает интересные свойства. Пусть, к примеру, сопротивления Я, и R2 делителя в цепи положительной обратной связи подобраны таким образом, что напряжение t/1KK, действующее на инвертирующем входе, достаточно мало (например, десятые доли вольта). В отсутствии входного сигнала схема находится в одном из любых состояний равновесия и на ее выходе напряжение равно напряжению насыщения Ullilc операционного усилителя в той или иной полярности. Если, к примеру, это напряжение положительно (рис. 3.51), то на неинвертирующем входе действует +?/,(ОС, которое и поддерживает схему в состоянии равновесия. Когда на управляющем (в данной схеме инвертирующем) входе появляется напряжение ?/вх, то выходное напряжение, определяемое как.

Генераторы релаксационных колебаний.

остается положительным до тех пор, пока разность входных напряжений (Ulloc — UHX) не изменит знак (и величина ее должна превысить несколько микровольт при достаточно большом коэффициенте усиления К0> 10е). При этом, очевидно, произойдет переключение триггера, напряжение на его выходе изменит знак, станет равным -U ||ас и будет им оставаться при дальнейших изменениях UBX до тех пор, пока входное напряжение не изменит знак и не превысит по значению напряжение положительной обратной связи U^. Тогда произойдет очередное переключение триггера (рис. 3.51, точки Таким образом, рассматриваемый триггер является пороговым устройством, т. е. срабатывание происходит при достижении входным сигналом определенного уровня, порога и не ранее.

Данный триггер можно перевести в несимметричный режим, для этого достаточно подать на один из его входов дополнительное напряжение смещения UCM (рис. 3.51), тогда схема будет переключаться однополярным входным напряжением и будет иметь своеобразную «петлю гистерезиса» — переключения в одну и в другую стороны будут происходить при различных уровнях входного напряжения. Триг;

Диаграмма напряжений на входе и выходе триггера Шмитта.

Рис. 3.51. Диаграмма напряжений на входе и выходе триггера Шмитта.

геры, работающие в подобных, несимметричных режимах, принято называть триггерами Шмитта.

Триггеры являются важнейшими элементами импульсной и вычислительной техники и используются для формирования сигналов прямоугольной формы, деления частоты следования импульсов, запоминания информации в цифровой форме и т. д. Для построения триггера вовсе не обязательно использовать операционный усилитель, в простейшем случае вполне достаточно иметь двухкаскадный усилитель с гальванической связью между каскадами и соединением выхода со входом (т. е. охватом усилителя 100-процентной положительной обратной связью).

Как и в случае симметричного мультивибратора (рис. 3.48, в, г), для облегчения узнавания триггера в таком исполнении в составе электронных схем его принято изображать в симметричном виде (рис. 3.52, а).

Однако если в мультивибраторе межкаскадная связь выполнена на конденсаторах, обеспечивающих два неустойчивых состояния равновесия, то в триггере связь между каскадами непосредственная. Это приводит к тому, что триггер имеет два устойчивых, независимых от времени состояния равновесия.

В принципе триггер полностью симметричная схема, все элементы которой попарно симметричны. Однако на практике хотя бы один из элементов несколько отличен от ему подобного. Вследствие этого система оказывается несимметричной: при первоначальном включении через один из транзисторов, например VT1, начинает протекать чуть больший ток, чем через транзистор VII., и поэтому напряжение кол;

Принципиальная схема триггера на биполярных транзисторах (а,) и диаграммы напряжений на его входе и выходах (б); обобщенная функциональная схема триггера (в).

Рис. 3.52. Принципиальная схема триггера на биполярных транзисторах (а,) и диаграммы напряжений на его входе и выходах (б); обобщенная функциональная схема триггера (в).

лектор—эмиттер транзистора VT1 оказывается меньше, чем транзистора VT2. Но коллекторы транзисторов соединены перекрестно с базами: коллекторное напряжение одного транзистора подается в отпирающей полярности на базу другого. Поэтому на базу VT2 с коллектора VT1 подается меньшее напряжение, чем на базу VT1 и, следовательно, VT2 отпирается меньше, чем VT1. Это, естественно, приводит к еще большему усугублению асимметрии: ток через VT1 еще больше возрастает, а через V72 — еще больше уменьшается. Этот процесс, обусловленный действием положительной обратной связи в системе, протекает очень быстро, лавинообразно и в конечном итоге приводит к полному отпиранию транзистора VTI — переводу его в режим насыщения, в котором ток через транзистор максимален, а падение напряжения на участке коллектор-эмиттер минимально и для кремниевых транзисторов не превышает 0,2−0,3 В. При этом транзистор VT2 оказывается полностью запертым, ибо для того, чтобы через кремниевый транзистор протекал ток, на его базу необходимо подавать напряжение не менее 0,5−0,6 В, ас коллектора VT1, находящегося в насыщении, подается не более 0,2−0,3 В.

Это положение устойчиво, и из него триггер самопроизвольно выйти не может — необходимо ко входу приложить короткий отрицательный импульс запуска Um (рис. 3.52, б), который закроет открытый транзистор VT1, что приведет, в свою очередь, к отпиранию транзистора VT2, поскольку напряжение на коллекторе транзистора VT1 мгновенно возрастет. Очередное переключение возможно только под действием следующего импульса запуска.

Обобщенная функциональная схема рассмотренного триггера приведена на рис. 3.52, в. В этой схеме усилители на транзисторах VTI и VT2 заменены на эквивалентные им инвертирующие усилители с коэффициентами усиления К.

В общем случае триггеры могут быть выполнены на любых усилительных элементах: биполярных или полевых транзисторах, тиристорах, туннельных диодах и т. д., применение которых в каждом конкретном случае может оказаться предпочтительным. Более подробно различные виды триггеров, применяемые в электронике, будут рассмотрены ниже.

Практически все виды рассмотренных автоколебательных и заторможенных генераторов выпускаются серийно, в виде соответствующих интегральных микросхем. Маркируются эти микросхемы обычным кодом, в котором буквенные сочетания обозначают: ГС — генераторы гармонических сигналов; ГГ — генераторы напряжений прямоугольной формы; ГЛ — генераторы линейно изменяющихся напряжений; ГФ — генераторы напряжений специальной формы; ГМ — генераторы шума; ГП — прочие типы генераторов; ТЛ — триггеры Шмитта; АГ, АФ — заторможенные релаксаторы.

Контрольные вопросы.

  • 1. Будет ли работать автоколебательный симметричный мультивибратор (рис. 3.48, в), если вместо одного из времязадающих конденсаторов включить кварцевый резонатор с резонансной частотой, близкой к частоте, которую ранее генерировал мультивибратор?
  • 2. Изменится ли (и как) форма генерируемых мультивибратором колебаний (рис. 3.49, г), если вместо времязадающего резистора включить терморезистор?
  • 3. Нет ли среди используемых вами (не электронных) технических устройств, действующих по принципу: а) триггера; б) заторможенного мультивибратора?
Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой