Троичный мостовой триггер Богдановича Советский патент 1986 года по МПК H03K3/29 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам с тремя устойчивыми состояниями. Цель изобретения - увеличение надежности работы и КПД триггера. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема троичного мостового триггера; на фиг.2 - то же триггера, сдержащего дополнительные элементы. Троичный мостовой триггер (фиг.1) содержит шесть транзисторов 1-6 первого типа проводимости. Эмиттеры транзисторов 1,2,5,6 соединены с общей шиной, которая через первьй, второй, третий и четвертый резисторы 7-10 соединена с базами транзисторов 1-4, базы транзисторов 5 и 6 через пятый и шестой резисторы 11 и I2 соединены с первым входом 13, базы транзисторов 3 и 4 соединены со вторым и третьим входами 14 и 15, коллекторы Транзисторов 1 и 2 соединены с первым и вторым выходами 16 и 17 и соответственно с коллекторами седьмого и восьмого транзисторов 18 и 19 второго типа проводимости, эмиттеры которых подключены к шине 20 питания и через седьмой и восьмой резисторы 21 и 22 - к их базам, коллекторы и базы девятого и десятого транзисторов 23 и 24 первого типа проводимости соединены соответственно с базами и коллекторами транзисторов 18 и 19, коллекторы и базы одиннадцатого и двенадцатого транзисторов 25 и 26 второго типа проводимости подключены соответственно к базам и коллекторам транзисторов 1 и 2, эмиттеры транзисторов 23 и 24 соединены через последовательно соединенные девятый резистор 27 и первый диод 28 и через последовательно соединенные десятый резистор 29 и второй диод 30 соответст венно с эмиттерами транзисторов 26 и 25, коллекторы которых соединены с эмиттерами транзисторов 4 и 3, а кол лекторы последних соответственно через одиннадцатый и двенадцатый резис торы 31 и 32 подключены к базам тран зисторов 18 и 19, базы транзисторов 5 и 6 через тринадцатый и четырнадца тый резисторы 33 и 34 соединены с об щей шиной, а между выходами 16 и 17 включена нагрузка 35. Троичный мостовой триггер (фиг.2) содержит дополнительно пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый и восемнад цатый резисторы 36-39, первый и второй дополнительные диоды 40 и 41 и первый и второй стабилитроны 42 и 43, при этом вход 14 соединен с базой транзистора 3 через последовательно включенные резистор 36 и стабилитрон 42, а через последовательно соединенные резистор 36 и диод 40 - с, эмиттером транзистора 26, вход 15 соединен с базой транзистора 4 через последовательно включенные резистор 37 и стабилитрон 43 и через последовательно соединенные резистор 37 и 41 - с эмиттером транзистора 25, входы 14 и 15 через резисторы 38 и 39 соединены с базами транзисторов, 6 и 5. Троичный мостовой триггер (фиг.1) работает следующим образом. При включении напряжения питания и низких потенциалах на входах триггер устанавливается в первое устойчивое состояние, при котором все транзисторы закрыты, на выходах 16 и 17 одинаковые потенциалы, примерно равные половине напряжения питания, ток в нагрузке 35 отсутствует. Это состояние устойчиво, потому что потенциалы на выходах 16 и 17 одинаковы (падение напряжения на нагрузке за счет некоторой разницы обратных токов коллекторов транзисторов 1,2, 18 и 19 незначительно), а дпя открывания эмиттерных переходов транзисторов 23 и 26, 24 и 25 необходимо напряжение порядка 1,4-1,7 В, а с учетом включенных диодов 30 и 28 эта величина достигает 2,1-2,9 В. В этом состоянии триггер практически не потребляет энергии. Если на вход 14 поступает положительный импульс, открывается транзистор 3, ток эмиатера которого открывает транзистор 1, а ток коллектора, ограниченный резистором 32, открывает транзистор 19. Потенциал на выходе 16 уменьшается до нуля, а потенциал на выходе 17 возрастает до напряжения питания, что приводит к возникновению тока в нагрузке 35, смещению эмиттерных переходов транзисторов 24 и 25 и диода 30 в прямом направлении и возникновению тока эмитгеров транзисторов 24 и 25, величина которого ограничивается резистором 29. Это приведет к открьшанию транзисторов 24 и 25, токи коллекторов которых будут удерживать транзисторы 1 и 19 в насыщенном состоянии после окончания импульса на входе 14 и за рывания транзистора 3. Таким образо триггер будет переключен во второе устойчивое состояние, при котором транзисторы 1,25,24 и 19 открыты, а остальные закрыты, на вькоде 16 низкий, а на выходе 17 высокий потенциал, в нагрузке 35 протекает ток в направлении от выхода 17 к выходу 16 Если мостовой троичный триггер на ходится в первом устойчивом состоянии и на вход I5 поступает положительный импульс, то аналогичным обра зом устройство будет переключено в третье устойчивое состояние, при котором транзисторы 23,18,2 и 26 открыты, а остальные закрыты, на выходе 16 высокий, а на выходе 17 низкий потенциалы, в нагрузке протекает ток в направлении от выхода 16 к выхоДУ 17. Во время действия импульса на вхо де 14 (15,) базовые токи транзисторов 1 и 19 (2 и 18) равны сумме токов, протекающих через транзисторы 25 и 24 (23 и 26) и через транзистор 3 (или 4), что способствует переключению триггера при нагрузках с пусковы ми токами (двигатели постоянного тока, лампы накаливания и т.п.) и позволяет достичь более высокого КПД в режиме (длительность входных импульсов на входах 14 и 15 должна быть большей, чем длительность переходного процесса пускового тока в нагрузке) . Если триггер находится во втором устойчивом состоянии и на вход 13 поступает положительный импульс, то открываются и входят в насыщение транзисторы 5 и 6, ток коллектора транзистора 5 шунтирует базовый ток транзистора 1 и последний закрывается. Потенциал на выходе 16 увеличивается, что приводит к уменьшению тока в нагрузке 35, и через резистор 29, следовательно, уменьшаются токи транзисторов 25 и 24, что приводит к их закрыванию и выключению транзисто ра 19, т.е. переключению триггера в первое устойчивое состояние. После окончания импульса на входе 13 транзисторы 5 и 6 закроются. Если мостовой троичный триггер на ходится в третьем устойчивом состоянии и на вход I3 поступает положительный импульс, то аналогичным обра 9694 зом триггер будет переключен в первое устойчивое состояние. Переключение триггера из второго устойчивого состояния в третье или из третьего во второе сопровождается сквозными токами через транзисторы 1 и 18, 2 и 19. Поэтому этот триггер следует переключать из второго состояния в первое, а затем в третье; или в обратной последовательности. Предлагаемый мостовой троичный триггер более экономичен, так как во втором и третьем устойчивых состояниях удержание диагональных транзисторов 1 и 19 (2 и 18) в насьш1енном состоянии осуществляется одним и тем же током, проходящим через резистор 29 (27), Мостовой троичный триггер надежно работает в широком диапазоне напряжений питания, так как не содержит стабилитронов в цепях обратных связей. Триггер более экономичен и при работе на нагрузку, имекяцую пусковые токи, так как величина базовых токов выходных транзисторов во время действия входных импульсов имеет повышенную величину по сравнению с установившимся значением базовых токов (когда входные импульсы не действуют на входы 14 и 15), что позволяет выбирать более экономичную величину базовых токов в установившемся режиме. Троичный мостовой триггер (фиг.2), содержащий дополнительные элементы, работает следующим образом. При включении напряжения питания и низких потенциалах на входах 13-15 троичный мостовой триггер устанавливается в первое устойчивое состояние, при котором все транзисторы триггера закрыты, на выходах 16 и 17 одинаковые потенциалы, в нагрузке 35 отсутствует ток. В этом состоянии триггер практически не потребляет энергии. Если на вход 15 поступает положительный импульс, амплитуда которого олжна значительно превышать напряжение пробоя стабилитрона 43 (транзисторы 25 и I закрыты и ток через диод 41 протекать не может), то пробивается стабилитрон 43 и возникает ток базы транзистора 4, который открывается. Одновременно током через резистор 39 открывается транзистор 5, Ток эмиттера транзистора 4 открывает ранзистор 3, а ток коллектора транзистора 4, К9ТОРЫЙ ограничивается резистором 31, открывает транзистор 18. Это приводит к увеличению потенциала на выходе 16, уменьшению потенциала на выходе 17 и смещению эмиттерных переходов транзисторов 23 и 26, а также диода 28 в прямом направлении, а эмиттерных переходов транзисторов 24 и 25 и диода 30 - в обратном направлении. Возникает ток через эмиттеры транзисторов 23 и 26, резистор 27 и диод 28, который открывает транзисторы 23 и 26, токи коллекторов которых протекают через базы транзисторов 2 и 19 еще больще их открывая. Троичный триггер переключится во второе устойчивое состояние, при котором транзисторы 21, 26, 23 и 18 открыты, на выходе 16 высокий потенциал, а на выходе 17 - низкий, через нагрузку 35 протекает ток в направлении от выхода 16 к выходу 17. Пока на входе 15 присутствует положительный импульс, транзистор 4 открыт и токи (без силовых транзис торов 2 и 18) состоят из двух состав ляющих: токов коллекторов транзисторов 23 и 26, величина которых определяется величиной резистора 27, и токов коллектора и эмиттера транзистора 4, величина которых определяется величиной ограничивающего резисто ра 31. Поэтому в момент возникновения тока нагрузки 35, когда он имеет повышенное (пусковое) значение, токи баз силовых(выходных) транзисторов также имеют повьшенное значение. Пос ле окончания переходного процесса в нагрузке 35 ток ее уменьшится (т.е. снизится до номинального), импульс во входе 15 должен окончиться (т.е. длительность входного импульса должна быть равна длительности переходно го процесса в нагрузке), транзистор 4 закроется, а транзистор 2 и 18 будут удерживаться в насьщенном состоя НИИ за счет токов коллекторов транзисторов 26 и 23, которые определяют ся величиной резистора 27. Аналогичным образом, в силу симметрии устройства, если в первом устойчивом состоянии на вход 14 поступает положительный импульс, то триггер будет переключен в третье устойчивое состояние, при котором транзис торы 1,19,24 и 25 открыты, на вьтеоде 16 - высокий, а на выходе 17 - низки потенциалы, ток в нагрузке протекает в направлении от выхода 17 к выхоДУ 16. Если во втором устойчивом состоянии на вход 14 поступает положительный импульс, то возникает ток через резистор 38, что приводит к открыванию транзистора 6, а ток через стабилитрон 42 возникнуть пока на может, так как он шунтируется через диод 40 и открытые транзисторы 26 и 2. Открывание и насыщение транзистора 6 приводит к тому, что ток базы транзистора 2 шунтируется насыщенным транзистором 6 (падение напряжения на участке коллектор - эмиттер насьш(енного транзистора 6 значительно меньше, чем падение напряжения на участке база - эмиттер насыщенного транзистора 2). Транзистор 2 выйдет из насьш1ения и начнет закрываться, потенциал на выходе 17 будет возрасТать, что приведет к возрастанию потенциала на базе транзистора 26 и закрьгоанию последнего, а следовательно, к уменьшению токов зт-тттера и коллектора транзистора 23, что, в свою очередь, приведет к выходу из насьш1ения и закрыванию транзисторов 18 и 23 и уменьшению потенциала на выходе 16. Когда напряжение на эмиттере транзистора 26 превысит напряжение пробоя стабилитрона 42 (т.е.- диод 40 и закрытые транзисторы 26 и 2 не будут шунтировать ток стабилитрона 42), последний пробивается, возникает ток базы транзистора 3, и последний открывается. Ток эмиттера транзистора 3 открывает транзистор 1, а ток его коллектора открьгаает транзистор 19. Это приводит к еще большему уменьшений потенциала на выходе 16 и увеличению потенциала на выходе 17, а следовательно, запиранию эмиттерных переходов транзисторов 23 и 26 w диода 30. Транзисторы 24 и 25 откроются, и токи их коллекторов увеличат токи баз транзисторов 19 и 1. Пока на входе 14 присутствует полож°ительный импульс, токи баз транзисторов 1 и 19 определяются двумя составляющими: токами эмиттера и коллектора транзистора 3 и токами коллекторов транзисторов 25 и 24 и имеют повышенное значение, что способствует насыщению транзисторов I и 19 во время переходных процессов в нагрузке 35 (т.е. коммутационных или пусковых токов повьпценного значения) , После окончания переходных процессов в на рузке положительньш и ипульс на вход 14 заканчивается и транзистор 3 зак рывается. Токи баз транзисторов 1 и 19 в это время определяются только током коллекторов транзисторов 25 и 24, которые, в свою очередь, опреде ляются величиной резистора 29 и напряжением питания. Таким образом триг гер из второго устойчивого состояния переключится в третье. Аналогичным образом, в силу симметрии устройства, триггер может быть переключен из третьего устойчивого состояния во второе подачей положительного импульса на вход 15. Переключение из второго устойчиво го состояния в третье или наоборот происходит без сквозных токов через транзисторы 1 и 18 (или 2 и 19), потому что в процессе переключения в начале закрываются открытые транзисторы, а только потом открываются зак рытые транзисторы благодаря блокиров ке (стабилитроны 42 и 43 и диоды 41 и 40). Если триггер находится во втором или третьем состоянии и на вход 13 поступает положительный импульс, то открываются и входят в насыщение транзисторы 5 и 6, открытый транзистор 2 или 1 закрывается, что приводит к выравниванию потенциалов на вы ходах 16 и 17, закрьгаанию остальных открытых транзисторов и переключению триггера в первое устойчивое состояние. В установившемся режиме (т.е., когда на входах нулевые потенциалы и триггер находится во втором или третьем устойчивых состояниях) при коротких замь:каниях в нагрузке (или значительном превышении тока нагрузки) происходит выравнивание потенциа лов на выходах 16 и 17, что приводит к переключению триггера в первое устойчивое состояние, при котором все транзисторы закрыты и ток нагрузки отсутствует, т.е. токи через транзис торы прекращаются, чем обеспечивается защита транзисторов от пробоя. Повышение КПД в предлагаемом троичном мостовом триггере достигается за счет того, что насыщение открытых диагональных транзисторов во втором или третьем состоянии осуществляется за счет одного и того же тока, 9698проходящего через резистор 27 или 29. , Кроме зтого, во время пусковых токов (переходных процессов) нагрузки за счет подачи на входы 14 и 15 импульсов, длительность которых равна или превышает время переходных процессов, а на базы выходных транзисторов втекает дополнительный ток (через транзистор 3 или 4), в установившемся режиме базовые токи могут быть сведены к минимуму, что также повьш1ает КПД устройства. |Фор.,мула изобретения I. Троичный мостовой триггер, содержащий девять резисторов, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой транзисторы первого типа проводимости, змиттеры первого, второго, пятого и шестого транзисторов соединены с общей шиной, которая соответственно через первый, второй, третий и четвертый резисторы соединена с базами первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, базы пятого и шестого транзисторов соответственно через пятый и шестой резисторы соединены с первьм входом, базы третьего и четвертого транзисторов соответственно соединены с вторым и третьим входами, коллекторы первого и второго транзисторов подключены соответственно к первому и второму выходам и соответственно - к коллекторам седьмого и восьмого транзисторов второго типа проводимости, эмиттеры которых подключены к шине питания и соответственно через седьмой и восьмой резисторы - к базам седьмого и восьмого транзисторов, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности работы и КПД, в него введены четыре резистора, девятый и десятый транзисторы первого типа проводимости, одиннадцатый и двенадцатый транзисторы второго типа проводимости, при этом базы и коллекторы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов соединены соответственно с коллекторами и базами седьмого, восьмого, первого и второго транзисторов, эмиттеры девятого и десятого транзисторов соединены соответственно через девятый и десятый резисторы с эмиттерами двенадцатого и одиннадцатого транзисторов, коллекторы девятого и десятого транзисторов соответствен&о через одиннадцатый и

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к устройствам с время устойчивыми состояниями. Цель изобретения - повышение надежности в работе и КПД триггера, достигается введением в него четырех транзисторов 23 и 24 первого типа проводимости и 25 и 26 второго типа прово/S димости, а также четырех резисторов. На чертеже показаны транзисторы 1-6 первого типа и 18 и 19 второго типа проводимости; резисторы 7-12, 21 и 22, 27 и 29, 31 и 34; входы 13-15; выходы 16, 17; шина питания 20; дийды 28 и 30; нагрузка 35. Повышение КПД достигается за счет того, что насьпцение открытых диагональных транзисторов во втором и третьем состоянии триггера обеспечивается за счет одного и того же тока, проходящего через резистор 27 или 29, и за счет того, что в установившемся режиме базовые токи транзисторов могут с быть сведены к минимуму. Принципиаль- сл ная схема триггера по п.З формулы изобретения приводится в описании изобретения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. f (if/ g ьо 05 ел со О5 со - V ix Fm