Триггер шмитта Советский патент 1974 года по МПК H03K3/2893 

1

Изобретение относится к имнульсной технике и может использоваться в качестве быстродействующего дискриминатора амплитуд в устройствах вычислительной и измерительной техники.

Иавестен триггер Шмитта с компенсацией гистерезиса на трех транзисторах.

Недостатки известного триггера Шмитта состоят в малом быстродействии вследствие нрименения пассивной схемы компенсации гистерезиса и большом напряжении срабатывания, обусловленном использованием нолупроводникового диода в схеме комценсации гистерезиса, который может выполнять функцию электронного ключа только при перепаде напряжения на нем не менее 1в.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение напряжения срабатывания триггера.

Это достигается тем, что в триггер введены схема задержки импульсов и дополнительный транзистор, включенный по схеме с обш,им эмиттером, коллектор и эмиттер которого подсоединены соответственно к эмиттеру входного транзистора триггера Шмитта и положительному полюсу источника питания, а база - к выходу схемы задержки импульсов, вход которой подключен к коллектору входного транзистора триггера.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого триггера; на фиг. 2 - временные диаграммы, пояснягощие работу триггера.

Триггер Шмитта с комненсацией гистерезиса содержит входной 1 и выходной 2 транзисторы, транзистор 3 противоположного типа проводимости, служащий ограничителем амплитуды входного сигнала, транзистор 4, выполняющий роль управляемого эмиттерного сопротивления триггера, резисторы 5-9 н конденсаторы 10, 11, обеспечивающие нормальную работу вышеупомянутых транзисторов, и схему задержки импульсов, выполненную на конденсаторах 12-14, резистора.х 15-21 и диодах 22, 23, причем в этой совокупности элементы 19, 14 образуют интегри рующую RC-цепочку, элементы 22, 23, 18 - двусторонний ограничитель уровня снгнала,

а элементы 12, 13, 15, 16, 17 используются для получения опорных напряжений оп. i н оп.2 . Транзистор 4 включен по схеме с общим эмиттером, и его э.миттер подключен i положительному полюсу источника питания.

коллектор - к эмиттеру входного транзистора 1, а база - к выходу схемы задержки импзльсов, вход которой подключен к коллектору входного транзистора 1 триггера.

Триггер Шмитта работает следующим образом.

В исходном состоянии (промежуток времени от t О до t (i, фиг. 2) Бходноп транзистор 1 заперт напряжением U (фиг. 2,а), равным падению напряжения U на коллекторном переходе транзистора 4. Так как транзистор 4 выполняет роль э.миттерного сопротивления триггера, то величина падения напряжения на нем и ll будет напряжением срабатывания Ucp . Транзистор 2 открыт нанряжением смещения, подаваемым на его базу через резисторы 5, 9, и находится в состоянии насыщения. Транзистор 4 находится в активном состоянии с током коллектора

г ;

(фиг. 2, б), номинальная величина

1 1г 1 - i.

1,1 устанавливается резистором 20. Транзистор 3 заперт напряжением смещения.

С момента времени / напряжение входного сигнала Uax превышает но .модулю UCP и и транзистор 1 начинает открываться. Напряжение на его коллекторе и, начинает экспоненциально уменьшаться по модулю (фиг. 2, б). С этого момента наблюдается кратковременное увеличение э.миттерного напряжения U (фиг. 2,а) этого транзистора, обусловленное тем, что транзистор 2 запирается с некоторой задержкой. Смещение на базе транзистора 4 U64 (фиг. 2, г) поддерживается постоянным до момента времени t2, несмотря на уменьшение UK-I . Это обусловливается выбором режима ограничителя па диоде 22 таким образом, что нанряжение на выходе интегрирующей RC-цепочки (U ,|i Uo,,i ) (фиг. 2,(9). Величина Uo,,.i выбирается равной Е/2, где Е - напряжение источника питания, и задается делителем напряжения на резисторах 15, 16, 17.

При диод 22 запирается, а продолжающий расти потенциал коллектора транзистора 1 передается через резисторы 19, 18 и 20 на базу транзистора 4 (фиг. 2, г). Интегриру ощая цепочка, состоящая из резистора 19 и конденсатора 14, затягивает фронт импульса, снимаемого с коллектора транзистора 1. Это необходимо для того, чтобы управление транзистором 4 происходило после переходного процесса срабатывания триггера, благодаря чему сохраняется регенеративная стадия во время срабатывания триггера и, следовательно, быстродействие триггера.

Увеличивающийся потенциал коллектора транзистора 1, подаваемый па базу транзистора 4, уменьщает ток (фиг. 1,6 коллектора последнего, что приводит к увеличению Ьэ (фнг. 2, а). В .мо.мент времени (з открывается диод 23, тем самым фиксируя максимальный потенциал базы транзистора 4, и рост и, прекращается. В итоге потенциал базы транзистора 4 увеличивается на величину ЛЬй (фиг. 2,г). Величина сонротивлени 1 резистора 16 выбирается из условия нолучения такого перепада Uu, , который обеснечивает и, и. к моменту отнускания тригге2,а). При ЭТО.М iJ от UCP ра 14, фнг.

(фиг. 2, с), т. с. гистерезис будет скомпенсирован.

Для сравнения на фиг. 2,ж приведена осциллограмма э.миттерного нанряжепия и,, транзнсторов триггера в случае отсутствия компенсации гистерезиса. Из осциллогра.ммы видно, что в моменты времени t, ts, предшествующие регенеративному нропессу, значения и. различаются на величину гистерезиса П, т. е. и,,, и„пг .

При уменьн1ении входного сигнала (по модулю) ток коллектора транзистора 4 начинает увеличиваться только с момента времени 1б и восстанавливает свое исходное значение I,,, к моменту времени ty. Это происходит, как и при срабатывании триггера, за счет затяжки интегрирующей ценочкой (19, 14) заднего фронта коллекторного имнульса транзистора 1, т. е. благодаря задержке имнульса уиравления транзистора 1. Выбором пара.метров интегрирующей RC-цепочки можно увеличить At te - t4 настолько, чтобы восстановление Ug начиналось в то время, когда регенеративная стадия уже закончилась, т. е. при отнускании триггера компенсация сохраняется до тех нор, иока триггер не перебросится.

П р е д .м е т изобретения

Трип-ер Шмитта с ко.мненсапией гистерезиса на трех транзисторах, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения напряжения срабатывания триггера, в него введены схема задержки импульсов и дополпительный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, коллектор и эмиттер которого подсоединены соответственно к э.миттеру входного транзистора триггера Шмитта и ноложительно.му нолюсу источника нитания, а база - к выходу схе.мы задержки имнульсов, вход которой подключен к коллектору входного транзистора триггера.