УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОГО ГИСТЕРЕЗИСА Российский патент 2013 года по МПК H03K3/2893 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам, аналогичным триггеру Шмитта.

Известны триггеры Шмитта на основе операционного усилителя (http://rus12.on.ufanet.ru/el/39.htm). Это устройство является компаратором с гистерезисом передаточной характеристики и реализуется при охвате его положительной обратной связью по неинвертирующему входу. Особенностью такого построения является необходимость двух источников питания для работы операционного усилителя и наличие дополнительного опорного напряжения, что существенно сужает спектр применения схемы.

Существуют триггеры Шмитта, имеющие релейную характеристику с гистерезисом, построенные на двух транзисторах одной проводимости (http://radioforall.ru/2010-01-11-19-05-54/311-2010-01-14-15-06-33). Ширина петли гистерезиса определяется разностью падений напряжения на общем эмиттерном сопротивлении транзисторов, создаваемых токами первого и второго коллекторов. Схема триггера на транзисторах проще, однако в ней сохраняется необходимость внешнего источника питания и сохраняется зависимость порогов срабатывания и отпускания триггера от значения питающего напряжения, что существенно снижает область применения такой схемы.

За прототип изобретения взято устройство, представленное в авторском свидетельстве SU 1213522. Устройство решает задачу обеспечения возможности передачи величины амплитуды входного напряжения на выход триггера при превышении некоторого порогового уровня на входе. Достоинством указанного прототипа является возможность обеспечения работы устройства без внешнего источника питания. Однако значение порогов срабатывания и отпускания схемы прототипа одинаковы, и теряется свойство гистерезисной передаточной функции.

Целью предлагаемого изобретения является создание схемы электронного гистерезиса, принцип работы которой аналогичен триггеру Шмитта, но работа которого обеспечивается без внешнего источника питания.

Указанная цель достигается введением дополнительных элементов - двух стабилитронов и одного резистора, в первое плечо статического триггера, построенного, например, на полевых транзисторах. Входом схемы является шина питания триггера, а выходом - выход второго плеча триггера.

Сущностью изобретения является то, что первый вывод первого стабилитрона подключен к затвору полевого транзистора первого плеча, второй вывод первого стабилитрона подключен к входной шине, первый вывод второго стабилитрона подключен к стоку полевого транзистора второго плеча и нулевой шине схемы, а второй вывод второго стабилитрона подключен к стоку полевого транзистора первого плеча и к сопротивлению, второй вывод которого подключен к входной шине.

На фиг.1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Схема включает в себя шину входного сигнала 1, шину выходного сигнала 2, активные сопротивления 3-7, полевые транзисторы одного типа проводимости 8 и 9, стабилитроны 10 и 11, нулевую шину 12.

Представленная на фиг.1 схема работает следующим образом.

В начальный момент времени на входе схемы, то есть на входной шине 1, нулевой уровень напряжения. Оба транзистора 8 и 9 находятся в закрытом состоянии. На выходе схемы также отсутствует сигнал, то есть на выходной шине 2 нулевой уровень напряжения.

При нарастании сигнала на входной шине 1 входное напряжение через сопротивления 3 и 4 поступает на управляющий вход (в данном случае - затвор) транзистора 9 и одновременно через сопротивление 7 на его сток. Транзистор 9 остается в закрытом состоянии до тех пор, пока напряжение «затвор-сток» равно 0, то есть пока не сработает стабилитрон 11. В это же время входное напряжение с шины 1 через сопротивления 6 и 5 поступает на управляющий вход (в данном случае - затвор) транзистора 8. Транзистор 8 начинает открываться, и через цепь «исток-сток» начинает протекать ток. С ростом напряжения на входной шине 1 транзистор 8 полностью открывается и на истоке транзистора 8 поддерживается нулевой уровень напряжения, который через сопротивление 4 поддерживает закрытое состояние транзистора 9. Схема принимает одно из устойчивых состояний: транзистор 8 открыт, а транзистор 9 закрыт, при котором напряжение с входной шины 1 не проходит на выход схемы и на выходной шине 2 поддерживается нулевой уровень напряжения.

Данное состояние схемы сохраняется при дальнейшем росте напряжения на входной шине 1, пока не достигнет значения срабатывания стабилитрона 10. После срабатывания стабилитрона 10 напряжение «затвор-сток» транзистора 9 начинает расти. При достижении напряжения «затвор-сток» транзистора 9 уровня отпирания потенциал точки 14 начинает снижаться, а значит, снижается напряжение на затворе транзистора 8 и он начинает закрываться. Это приведет к повышению потенциала точки 13 и еще большему открытию транзистора 9. Происходит лавинообразный процесс, схема переходит во второе устойчивое состояние, при котором транзистор 9 открыт, транзистор 8 закрыт, а сигнал на выходной шине 2 полностью повторяет сигнал на входной шине 1.

При снижении напряжения на входной шине 1 ниже некоторого порогового значения (уровня отпускания) схема перейдет в исходное состояние. Транзистор 8 откроется, а транзистор 9 закроется. Напряжение на выходной шине 2 будет равно нулю и не будет повторять напряжение на входной шине 1.

Таким образом, представленная схема обладает явно выраженной гистерезисной передаточной функцией и не требует дополнительного источника питания.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства электронного гистерезиса. Техническим результатом является создание устройства, принцип работы которого аналогичен триггеру Шмитта, но работа которого обеспечивается без внешнего источника питания. Устройство содержит два полевых транзистора, пять сопротивлений, два стабилитрона. 1 ил.

Статический триггер, построенный, например, на полевых транзисторах, включающий в себя первое и второе плечо, выходом которого является исток полевого транзистора второго плеча, отличающийся тем, что в первое плечо триггера дополнительно введены первый и второй стабилитроны и сопротивление, причем первый вывод первого стабилитрона подключен к затвору полевого транзистора первого плеча, второй вывод первого стабилитрона подключен к входной шине, первый вывод второго стабилитрона подключен к стоку полевого транзистора второго плеча и нулевой шине схемы, а второй вывод второго стабилитрона подключен к стоку полевого транзистора первого плеча и к сопротивлению, второй вывод которого подключен к входной шине.