ТРИГГЕР С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ УТРАЧЕННОГО ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ СОСТОЯНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при разработке устройств автоматического управления.

Триггер электронное устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под действием внешних сигналов. Состояние определяется тем, какой из транзисторов проводит ток, и оценивается по напряжению на коллекторах транзисторов.

В полностью симметричном триггере после его включения возникает состояние, не связанное с состоянием, в котором он находится до выключения питания. Несимметричный триггер после выключения питания имеет тенденцию к возникновению одного определенного состояния. Оба случая, при непредусмотренном отключении питания приводят к потере информации о состоянии триггера, что во многих случаях совершенно недопустимо.

Известны способы устранения этого недостатка. Они связаны с введением в схему магнитных запоминающих элементов, например [1] При повторном включении напряжения питания появляется тенденция к возникновению состояния, существовавшего в момент выключения, поскольку для перевода в противоположное состояние требуется дополнительная энергия, затрачиваемая на перемагничивание магнитных сердечников.

Однако эта мощность незначительна и при значительной ассиметрии триггера возвращение в исходное состояние не может быть гарантировано.

Наиболее близким по техническому и схемному решению является устройство по патенту [2] Оно и выбрано в качестве прототипа.

Устройство представляет собой триггер, содержащий два спаренных транзистора Т₁Т₂ и Т₃Т₄, включенных попарно так, что их коллекторы и эмиттеры объединены, а базы имеют самостоятельные выводы. Каждая такая пара образует эквивалентный сдвоенный транзистор с двумя управляющими вводами.

Триггер содержит две ветви, в каждой из которых включен коллекторный резистор R_c, трехобмоточный трансформатор с магнитонасыщающимся ферритовым сердечником K и сдвоенный транзистор.

Ветви триггера охвачены положительной перекрестной обратной связью: напряжение, снимаемое с точки соединения коллекторного резистора R_c и коллекторной обмотки трансформатора (точка А), подается на одну из баз сдвоенного транзистора соседней ветви, а вторые обмотки трансформаторов, W_в1 и W_в2 называемые базовыми, включены между второй базой и эмиттером сдвоенного транзистора противоположной ветви. Третьи обмотки W₂ и W₄, называемые обмотками опроса, включены последовательно и служат для подачи стартового импульса тока, переводящего триггер в противоположное состояние.

Схема, таким образом, представляет собой один из вариантов Т-триггера (счетного триггера).

Работает схема следующим образом. Пусть, например, после включения питания установилась состояние, при котором транзисторы Т₁Т₂ проводят ток, а Т₃Т₄ заперты. В этом случае напряжение на базе Т₂ близко к напряжению питания E, а на базе Т₃ близко к нулю. Сердечник K₁ намагничен в прямом, а K₂ в обратном направлении.

Появление очередного стартового источника тока вызывает перемагничивание сердечника K₁, на базовой обмотке W_в1 возникает импульс положительного напряжения, поступающий на вход транзистора Т₄ и открывающий его. Появляющийся коллекторный ток Т₄ снимает напряжение на базе Т₂ и запирает его. По окончании действия стартового импульса тока, ток второй ветви переводит сердечник K₂ в область отрицательного намагничивания. Произошло опрокидывание триггера, намагниченность сердечников отражает новое состояние. Снятие питания не меняет направление намагниченности сердечников. При повторном включении питания в триггере возникает то же электрическое состояние, которое существовало до отключения, поскольку установление его не требует дополнительных затрат энергии на перемагничивание.

Но триггер, запускаемый импульсами тока, всегда несимметричен и вероятность возникновения ложного состояния всегда существует. Следовательно, триггер -прототип обладает следующими недостатками.

1. Насыщающиеся трансформаторы в процессе восстановления играют пассивную роль и не гарантируют восстановление утраченного состояния.

2. Удвоенное количество транзисторов приводит к дополнительному расходу энергии, нагреву и т.п.

3. Переключение состояний происходит в результате перемагничивания сердечников, и быстродействие снижается.

4. Работа триггера ограничивается счетным режимом.

Задача изобретения устранение указанных недостатков. Она достигается тем, что в момент включения питания формируется импульс тока, под действием которого устанавливается то состояние, которое было утеряно при отключении питания.

На чертеже изображена схема триггера.

Она представляет RS-триггер, образованный двумя ветвями, содержащими транзисторы Т₁ и Т₂ со своими коллекторными резисторами R_к1 и R_к2, и два трехобмоточных трансформатора с магнитонасыщающимися сердечниками K₁ и K₂. В каждой веви используется один транзистор, напряжение на базе которого поступает от двух коллекторных обмоток W₁ и W₅ или W₃ и W₆, расположенных на разных сердечниках, соединенных последовательно-встречно и образующих цепь положительной перекрестной обратной связи между ветвями, а третьи обмотки трансформаторов W₂W₄, соединенные последовательно с конденсатором C, шунтированным диодом Д, и сопротивлением R, включены между полюсами источника питания E.

Работает схема следующим образом. Включение напряжения питания вызывает заряд конденсатора C и в последовательно соединенных обмотках W₂W₄ возникает импульс зарядного тока. Если до отключения питания транзистор Т₁ был проводящим, а Т₂-закрыт, сердечник K₁ намагничен в прямом направлении, K₂ в обратном, на коллекторной обмотке W₆ возникает отрицательный импульс напряжения, поступающий на базу Т₁ и запирающий транзистор. В то же время на обмотке W₁ возникает положительный импульс напряжения, который поступая на базу Т₂ стимулирует возникновение в нем тока.

При снятии напряжения питания намагниченность сердечников остается. Конденсатор C, заряженный до напряжения питания, разряжается через диод Д, при этом ток через обмотки W₂W₄ не протекает.

При повторном включении в обмотках W₂W₄ формируется импульс тока, величина и длительность которого могут быть подобраны R и C, что гарантирует надежность восстановления прежнего состояния.

Заряд конденсатора C происходит только при включении, и в дальнейшем на работу триггера конденсатор не влияет.

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при разработке устройств автоматического управления. Изобретение позволяет повысить надежность систем автоматического управления регулирования и избежать потерь информации, записанной в триггере при непредвиденном отключении напряжения питания. Информация в триггере записывается в форме намагниченности магнитонасыщающихся сердечников двух трансформаторов. Трансформаторы имеют по три обмотки каждый. Две коллекторные обмотки каждого трансформатора соединены попарно с встречно намотанными обмотками другого трансформатора, а третьи обмотки соединены последовательно с конденсатором и включены параллельно источнику питания. В момент включения питания в этих обмотках возникает импульс тока заряда конденсатора. Под действием зарядного тока в тех обмотках, где зарядный ток вызывает перемагничивание сердечника, появляется импульс напряжения, поступающий на базу того транзистора, который до отключения питания не проводил ток, и запирает его. Восстанавливается то состояние, которое существовало до отключения питания. При отключении питания конденсатор разряжается через шунтирующий его диод. 1 ил.

Триггер с восстановлением утраченного при отключении питания состояния, представляющий собой RS-триггер, образованный двумя ветвями, содержащими транзисторы, коллекторные сопротивления и два трехобмоточных трансформатора с магнитонасыщающимися сердечниками, отличающийся тем, что в каждой ветви использован один транзистор, напряжение на базу которого поступает от двух коллекторных обмоток, расположенных на разных сердечниках, соединенных последовательно-встречно и образующих цепь положительной обратной связи между ветвями, а третьи обмотки трансформаторов, соединенные последовательно с конденсатором, шунтированным диодом, сопротивлением включены между полюсами источника питания.