Тригер шмитта

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСА

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИД (61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 06 .04. 77 (21) с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 2Ы2,80. Б

Дата опубликования описа

5/22

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий

21.373.

088.8} (72) Авторы изобретени я

С. Г. Дворник и С. A. Скавронский

Киевский институт автоматики им. XXY съезда КПСС (71) Заявитель (54} ТРИГГЕР ШМИТТА

f Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике, промышленной электронике и других смежных областях. 5

Известны триггеры Шмитта, в которых регулирование гистерезиса достигается подбором коллекторных сопротивлений, установкой резисторов в цепь змиттера каждого транзистора 1О и включением между эмиттерами полупроводникового диода, шунтированного переменным резистором, а также использованием резисторного делителя напряжения питания в цепи базы 15, выходного транзистора или дополнительного транзистора 11Я4

Общим недостатком известных триггерон Шмитта является изменение петли гистерезиса при изменении порога 20 срабатывания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является триггер Шмитта, также содержащий входной транзистор, коллектор которого 25 через резистор подключен к шине питания, выходной транзистор, подключенный базой к коллектору входного транзистора, а коллектором — через резистор к шине питания, дополни- 30 тельный транзистор, связанный по цс пи эмиттера с эмиттерами основных транзисторов, и трехсекционный резисторный делитель напряжения, включенный между полюсами напряжения питания (4).

Цель изобретения — обеспечение постоянства гистерезиса при изменении порога срабатывания.

Укаэанная цель достигается тем, что средний вывод переменного резистора, являющегося средней секцией резисторного делителя напряжения питания, через дополнительный переменный резистор подсоединен к эмиттерам входного и выходного транзисторов, при этом база дополнительного транзистора через резистор подключена к коллектору входного транзистора и через другой резистор — к общей шине, коллектор — через резистор к шине питания, а эмиттер — через резистор к базе выходного транзистора и через полупроводниковый диод к эмиттерам входного и выходного транзисторов.

На чертеже приведена принципиальная схема триггера Шмитта, выполненного согласно предлагаемому изобретению.

790244

Триггер Шмитта выполнен на транзисторах 1 и 2 по схеме двухкаскадного усилителя напряжения с регулируемой эмиттерной связью через. резисторы 3-6.

Нелинейная активно-реэистинная крол", лекторно-базовая снязь транзисторов 1 и 2 осуществляется через резистор 7, дополнительный транзистор 8, полупроводниковый диод 9 и токоограничинающий резистор 10.

Эмиттерные резисторы 4 и 5 являются секциями трехсекционного резистинного делителя напряжения(резисторы 4, 5, 6), включенного между полюсами источника напряжения питания.

Напряжение с шины питания 11 че- tS рез резисторы 12-14 подается на коллекторы транзисторов 1, 8 и 2 соответственно.

База выходного транзистора 2 подсоединена к общей шине 15 через вы- щ сокоомный резистор 16, база дополнительного транзистора 8 — к общей шине 15 через такой же высокоомный резистор 17.

Источником входного сигнала является генератор 18 с внутренним сопротивлением 19, последовательно с которым включен токоограничительный резистор 20.

Величина сопротивления резистора

12 больше (примерно на 10%) сопротивления параллельно включенных резисторов 13 и 14, а суммарная величина сопротивлений резисторов 4-6 на порядок ниже величины сопротивления резистора 12. 35

Устройство работает следующим об- разом, В исходном состоянии переменный резистор 3 выведен, в этом случае гистерезис минимален, а средний вывод переменного резистора 5 установлен н среднее положение. Напряжение, снимаемое с резистора 5, равно половине напряжения источника питания.

Пусть уровень входного напряжения меньше по абсолютной величине напряжения на эмиттере транзистора 1, заданного делителем напряжения питания. При этом транзистор 1 заперт, а ток во входной цепи транзистора 8 определяется половиной напряжения и последовательной цепочкой: резисторы 12-7- входное сопротивление транзистора 8 — прямое сопротивление диода 9. Этот ток (при соответствующей величине сопротивления резистора 10) SS обеспечивает открытое состояние транзистора 8, При этом падение напряжения на диоде 9 является достаточным для обеспечения через резистор 10 входного тока, насыщающего транэис- gp тор.2.

При повышении уровня входного напряжения относительно уровня напряжения, снимаемого с резистора 5, входной транзистор 1 начинает откры- б5 наться. Открывание транзистора 1 вызывает уменьшение падения напряжения между его коллектором и эмиттером, которое является входным для транзистора 8. Это напряжение .будет закрывать транзистор 8 не изменяя режима транзистора 2, пока ток через транзистор 8 не уменьшится до тока закрывания диода 9.

Пока диод 9 открыт, транзисторы

1 и 8 работают в режиме усиления. В этом режиме ток через открывающийся транзистор 1 увеличивается, а через транзистор 8 уменьшается. Это обусловливает стабилизирующее действие на уровень эмиттерного Потенциала, а значит и на уровень выходного напряжения на коллекторе открытого транзистора 2.

При дальнейшем увеличении входного напряжения и достижения им некоторого порога произойдет переключение триггера. Переключение происходит следующим образом. Диод 9 запирается и уменьшающийся ток транзистора 8 нызынает запирание выходного транзистора 2, при этом его ,уменьшающийся ток и, в меньшей мере, уменьшающийся ток .транзистора 8 вызовут некоторое понижение напряжения на эмиттере входного транзистора 1, что ускорит его открывание.

Совместное действие открывания транзистора 1, включенного по схеме усиления напряжения, усилителя тока на транзисторе 8 и нелинейностц начального участка вольт-амперной характеристики диода 9 ускоряет закрывание транзистора 2,который, н свою очередь, по эмиттеру открывает транзистор 1.

Таким образом, открывание транзистора 1 вызывает запирание транзисторов 8 и 2, а их запирание, в свою очередь, вызывает отпирание транзистора 1, что образует положительную обратную снязь, которая обеспечивает лавинообразное протекание процесса срабатывания триггера Шмитта.

По окончании переброса устройство будет находиться в следующем соотно-. шении: транзистор 1 будет открыт и насыщен, а транзисторы 8 и 2 заперты обратным входным напряжением, подаваемым через высокоомные резисторы смещения 17 и 16 соответственно.

Дальнейшее увеличение входного напряжения глубже насыщает входной тран4 эистор 1, но это не влияет на состояние триггера.

Рассмотрим возврат триггера в исходное состояние.

При понижении уровня входного напряжения транзистор 1 вначале выходит иэ насыщенного состояния, а затем начинает запираться.

Процесс запирания входного транзистора н обычном триггере характе790244

Формула изобретения

1. "Радио", М 4, 1973, с. 59.

2. Авторское свидетельство СССР

9 302816, кл. Н 03 К 3/295, 1969 °

3. Патент ФРГ 9 1923211, кл. 21 а 36/02, 1969.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 482881, кл. Н 03 К 5/20, 1973 (про тотип). ризуется сильной отрицательной обратной связью по току со стороны общего эмиттерного резистора. Глубина этой связи определяет величину гистерезиса.

В предлагаемом устройстве понижение эмиттерного тока (закрывание транзистора 1) незначительно сказывается на уменьшении эмиттерного потенциала, так как его величину задает дополнительный низкоомный резисторный делитель. Это позволяет уменьшить гйсте- о резис устройства и вместе с тем обеспечить его постоянство при уменьшении порога срабатывания.

Влияние эмиттерного потенциала на процесс открывания выходного тран- 15 зистора 2 незначительно. Определяющим фактором является величина напряжения участка коллектор-эмиттер транзистора 1, то есть степень его закрывания. 20

Если это напряжение оказалось достаточным для обеспечения дополнительным транзистром 8 минимального открывающего тока для выходного транзистора 2, то этот минимальный ток бУдет 25 толчком к протеканию лавинообразного регенеративного процесса.

Его течение происходит следующим образом.

Появившийся коллекторный ток выходного транзистора 2 создает падение напряжения на общем эмиттерном сопротивлении из резисторов 5 и 4, запирающее входной транзистор 1. Входной транзистор 1 запираясь, увеличивает открывающее входное напряжение для дополнительного транзистора 8, ток которого, пока не откроется диод

9, будет током базы для выходного транзистора 2. Диод 9 использован как опорный элемент с целью ограничения 49 максимального тока базы транзистора

2.

При открывании диода 9 выходной транзистор 2 насыщается, входной транзистор 1 полностью запирается, транзистор 8 насыщается.

Работа устройства существенно не изменяется при любых значениях сопротивления переменного резистора 5.

Эффект формированного открывания 5О выходного транзистора 2 эмиттерным током дополнительного транзистора 8 (с последующим его ответвлением через диод 9 позволяет в широких пределах изменять порог срабатывания без существенного изменения гистерезиса.

Гистерезис можно увеличить, увеличивая сопротивление переменного резистора 3. В этом случае искусственно повышается выходное сопротивле- gg ние делителя 4-6 и соответственно понижается напряжение отпускания.

В зоне потенциалов, прилегающих к потенциалу шины питания, схема неработоспособна, так как не обеспечивается минимальное напряжение участков коллектор-эмиттер полупроводниковых

Триодов. Для обеспечения работоспособности схемы служит низ коомный резистор 6.

В зоне потенциалов, прилегающих к нулевому потенциалу общей шины, отсутствует триггерный эффект. Это объясняется тем, что с ростом напряжения на участке коллектор-эмиттер запертого дополнительного транзистора 8 увеличивается его начальный ток, который создает открывающее смещение на базе транзистора 2. Для обеспечения работоспособности схемы в этом случае служит низкоомный резистор 4.

Таким образом, использование нелинейной активно-резистивной междукаскадной связи обеспечивает возможность регулирования пороговых уровней входного напряжения при незначительном изменении гистерезиса.

Триггер Шмитта, содержащий входной транзистор,.коллектор которого через резистор подключен к шине питания, выходной транзистор, подключенный базой к коллектору входного транзистора, а коллектором — через резистор к шине питания, дополнительный транзистор, связанный по цепи эмиттера с эмиттерами основных транзисторов, и трехсекционный резисторный делитель напряжения, включенный между полюсами напряжения питания, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства гистерезиса при изменении порога срабатывания, средний вывод переменного резистора, являющегося средней секцией упомянутого резисторного усилителя, через дополнительный переменный резистор подсоединен к эмиттерам входного и выходного транзисторов, при этом база дополнительного транзистора через резистор поцключена к коллектору входного транзистора и через другой резистор — к общей шине, коллектор — через резистор к шине питания, а эмиттер — через резистор к базе выходного транзистора и через полупроводниковый диод к эмиттерам входного и выходного транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

790?44

Составитель А. Введенский

Тех е Ме Голинка Ко екто 0. Вйлак

Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113535 Мооква E-35 раушокан наа.. 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. проектная, 4