Тригер шмитта Советский патент 1980 года по МПК H03K5/22 

(54) ТРИГГЕР ШМИТТА

1

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

Известны триггеры Шмитта, в .которых регулирование гистерезиса достигается подбором коллекторных сопротивлений, установкой резисторов в цепь эмиттера каждого транзистора и включением между эмиттерами полупроводникового диода, шунтированного переменным резистором, а также

использованием резисторного делите пя напряжения питания в цепи базы выходного транзистора или дополнительного транзистора Н Общим недостатком известных триггеров Шмитта является изменение петли гистерезиса при изменении порога срабатывания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является триггер Шмитта, также 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 ц« 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.

О Указанная цель достигается тем, что средний вывод переменного резистора, являющегося средней секцией резисторного делителя напряженияпитания, 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 дитания, а эмиттер - через резистор к базе выходного транзистора и через полупроводниковый диод

25 к эмиттерам входного и выходного транзисторов..

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

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

Нелинейная активно-резистивная к(олекторно-базовая связь транзисторов и 2 осуществляется через резистор 7, дополнительный транзистор 8, полупроводниковый диод 9 и токоограничивающий резистор 10.

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

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

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

Источником входного сигнсша 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.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии переменный резистор 3 выведен, в этом случае гистерезис минимален, а средний вывод переменного резистора 5 установлен в среднее положение. Напряжение, снимаемоеС резистора 5, равно половине напряжения источника питания. Пусть уровень входного напряжения меньше по абсолютнрй величине напряжения на эмиттере транзистора 1, заданного делителем напряжения питания. При этом транзистор 1 заперт, а ток во входной цели транзистора 8 определяется половиной напряжения и последовательной цeпo iкoй: резисторы 12-7- входное сопротивление транзистора 8 - прямое сопротивление диода 9 . Этот ток (при соответствующей величине сопротивления резистора 10) обеспечивает открытое состояние транзистора 8. При этом падение напряжения на диода 9 является достаточным для обеспечения через резистор 10 входного тока, насыщающего транзистор 2. :

При повышении уровня входного напряжения относительно уровня напряжения, снимаемого с резистора 5, входной транзистор 1 начинает открываться. 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 вызывает 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 нелинейност } начального участка вольт-амперной характеристики диода 9 ускоряет закрывание транзистора 2,который , в 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 связь, которая обеспечивает лавинообразное протекание процесса срабатывания триггера Шмитта.

По окончании переброса устройство будет находиться в следующем соотног щении: 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 тран-( зистор 1, но это не влияет на состоя ние триггера.

Рассмотрим возврат триггера в ис.ходное состояние.

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

Процесс запирания входного транзистора в обычном триггере характеризуется сильной отрицательной обратной связью по току со стороны общего эмиттерного резистора. Глубина этой связи определяет величину гистерезиса , В предлагаемом устройстве понижение эмиттерного тока (закрывание тра эистора 1) незначительно сказывается на уменьшении эмиттерного потенциала так как его величину задает дополнительный низкоомный резисторный делитель. Это позволяет уменьшить гйст резис устройства и вместе с тем обес печить его постоянство при уменьшении порога срабатывания. Влияние эмиттерного потенциала на процесс открывания выходного транзистора 2 незначительно. Определяющим фактором является величина напряжения участка коллектор-эмиттер транзистора 1, то есть степень его закрывания. Если это напряжение оказалось дос таточным для обеспечения дополнител ным транзистром 8 минимального откры вающего тока для выходного транзистора 2, то этот минимальный ток буде 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. Вхо ной транзистор 1- запираясь, увеличи вает открывающее входное напряжение для дополнительного транзистора 8, ток которого, пока не откроется- дио 9, будет током базы для выходного транзистора 2, Диод 9 использован ка опорный элемент с целью ограничения 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 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 гистере зиса. Гистерезис можно увеличить, увеличивая сопротивление переменного резистора 3. В этом случае искусственно повышается выходное сопротивле ние делителя 4-6 и соответственно по нижается напряжение отпускания. В зоне потенциалов, прилегающих потенциалу шины питания, схема нера ботоспособна, так как не обеспечива ется минимальное напряжение участков коллектор-эмиттер полупроводниковых триодов. Для обеспечения работоспо- . собности схемы служит низкоомный резистор 6 . В зоне потенцисшов, 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 низкоомный резистор 4 . Таким образом, использование нелинейной активно-резистивной между- каскадной связи обеспечивает возможность регулирования йороговых уровней входного напряжения при незначительном изменении гистерезиса. Формула изобретения 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 трехсек1шонный 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 реэистор 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 Транзидтора и через полупроводниковый диод к эмиттерам входного и выходного транзисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.- Радио, № 4, 1973, с. 59. 2.Авторское свидетельство СССР 302816, кл. Н 03 К 3/295, 1969. 3.Патент ФРГ 1923211, кл. 21 а 36/02, 1969. 4.Авторское свидетельство СССР № 482881, кл. Н 03 К 5/20, 1973 (про. тотип).

.

(|.. , 790244

v%-.. ч