Триггер Шмитта Советский патент 1981 года по МПК H03K3/2893 

(54) ТРИГГЕР ШМИТТА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в быстродействующих электронных устройствах. , Известен триггер Шмитта, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которогчз через RC - цепочку соединен с источником входного сигнала, а неинверТирующий - через цепь обратной связи с выходом операционного усилителя, причем цепь положительной обратной связи содержит последовательно соединенные буферный каскад на транзисторе и делитель напряжения из резистора и двух встречно включенных туннельных диодов. Туннельные диоды обеспечивают повышенную чувствительность за счет уменьшения тока диодов при переключении триггера LlJ Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленное использованием операционного усилителя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является триггер Шмитта, содержащий два транзистора, коллекторы которых резисторы соединены с шиной питания, а база транзистора подключена ко входу триггера, и генератор тока в общей эмиттерной цепи. При этом коллектор первого транзистора соединен с базой второго через эмиттерный повторитель t2j. Недостаток этого устройства - сравнительно Ешсзкое быстродействие. Наличие эмиттерного повторителя хотя и улучшает частотные свойства по сравнению с известными устройствами, однако не приводит к существенному повышению быстродействия, поскольку этчэму препятствует паразитная QviKocTb монтажа, емкости коллектор-база первого транзистора и эмиттерного повторителя, а также емкость относительно корпуса резистора в коллекторной цепи первого транзистора. 38 Цель изобретения - увеличение быстро действия триггера Шмитта. Для достижения поставленной цели в триггер Шмитта, содержащий два транзистора первого типа проводимости, коллекторы которых через соответствующие резисторы соединены с шиной питания, а эмиттеры - с генератором гока, база первого транзистора подключена ко входу триггера, введены третий и четвертый транзисторы второго типа проводимости, эмиттеры которых соединены соответстве но с коллекторами первого и второго транзисторов, коллекторы через соответствующие резисторы подключены к ойщей шине, а базы к выходу делителя напряжения, включенного между шиной питания и об щей шиной, причем коллектор третьего транзистора подключен к базе второго, а коллектор четвертого транзистора - к выходу устройства. На чергехсе представлена принципиальная схема триггера Шмитта. Триггер и1митта содержит транзисторы 1-4, коллекторы транаисгоров 2 и 1 через резисторы 5 и б соединены с шиной питания. База первого транзистора I под ключена ко входу триггера. К общей эмит терной цепи транзисторов 1 и 2 подключен, генератор 7 тока. Эмиттеры 3 треть его и 4 четвертого транзисторов соедине ны с коллекторами первого транзистора 1 и второго транзистора 2 соответственно, а коллекторы - через резисторы 8 и 9 -подключены к общей шине. Базы этих транзисторов через делитель 10 и 11 на резисторах напряхоння соединены с шиной питания. Коллектор третьего транзистора 3 подключен к базе второго тран зистора 2, а коллектор четвертого транзистора 4 соединен с выходом устройства Структура транзисторов 3-й 4 противо положна cTpyiiType транзисторов 1 и 2. Если транзисторы 1 и 2 тлеют структуру п - р - п, то транзисторы 3 к 4 имеют структуру р - п - р.. И наоборот, если транзисторы 1 и 2 1-1меюг структуру р п - р, то транзисторы 3 и 4 - структуру п - р - п. В отличие от транзисторов 1 и 2, работающих в реясиме отсечки, транзисторы 3 и 4 всегда находятся в ai THBном режиме. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии транзистор 1 закрыт, а транзистор 2 открыт. Коллекторный ток транзистора 3 максимален. 7 а транзистора 4 мтийлален. При воздействии на базу транзистора 1 импульса положительной полярности- он открывается, в результате чего коллекторный ток транзистора I увеличивается, а транзистора 3 уменьшается.. Из-за уменьшения коллекторного тока транзистора 3 положительный потенциал на базе транзистора 2 и его коллекторный ток уменьшаются. При этом ток генератора 7 тока перераспределяется. Коллекторный ток транзистора 1 увеличивается настолько, насколько он уменьшается в транзисторе 3. Поло-жительный потенциал на коллекторе транзистора 2 и на эмиттере транзистора 4, увеличивается. Коллекторный ток через этот транзистор также увеличивается. В схемэ развивается лавинообразный процесс нарастания тока в транзисторах 1 и 4 и ; уменьшения тока в транзисторах 2 и 3. В результате схема переходит в другое состояние, когда транзистор 1 открыт, а. транзистор 2 закрыт. При этом коллекторный ток транзистора 3 минимален, а транзистора 4 максимален. Схема находится в этом состоянии до тех пор, пока амплитуда входного сигнала не уменьшится до порога срабатывания, после чего схема возвращается в исходное состояние. При воздействии на вход устройства сигналов любой формы в широком диапазоне частот, на выходе триггера возникают прямоугольные импульсы с неизменной амплитудой и крутыми фронтами. I Подключение к коллекторам транзисторов I и 2 соответственно эмиттеров транзисторов 3 и 4 собранных по схеме с общей базой ОБ, снижает паразитную обратную связь с выходов плеч триггера на их вход на 2-3 порядка, в результате чего быстродействие триггеров значительно возрастает. Управление транзисторами ОБ 3 и 4 производится в данном случае не с помощью напряжения, воздействующего на базу транзистора, как это имеет место в известном устройстве, а с помощью тока, поступающего в. цепь эмиттеров транзисторов 3 и 4. Токовое управление транзисторов 3 и 4 обеспечивает высокое быстродействие триггера. Поскольку транзисторы 3 и 4 не имеют режима отсечки и постоянно находятся в активном режиме, го время перезаряда межэлект- ронных ёмкостей этих транзисторов весьма мало. Небольшая величина входного сопротивления транзисторов 3 и 4 способству-

ет уменьшению постоянных времени гранзисгоров 1 и 2 и повышению -быстродействия триггера.

Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства превышает быстродействие известного более чем в 2 раза. При этом устраняются, различия в уровнях постоянного напряжения входной и выходной цепи триггера. В многофункциональных устройствах это позволяет упростить стыковку триггеров между собой. Отсутствие реактивных элементов в схеме данного триггера Шмитта облегчает выполнение его в твердотельном исполнении.

Формула изобретения

Триггер Шмитта, содержащий два транзистора первого типа проводимости, коллекторы которых через соответствующие резисторы соединены с шиной питания, а эмиттеры - с генератором тока, база первого транзистора подключена ко входу триггера, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия в него введены третий и трен-

зисторы второго типа проводимости, эмит«теры которых соединены соотвегсгвеано с коллекторами первого и второго транзисторов, коллекторы через соотвегсгвуюшие резисторы подключены к общей щвве, а базы - к выходу делителя напряжения, включенного между шиной питания и общей шиной, причем коллектор третьего транзистора подключен к базе второго, а

коллектор четвертого транзистора - к выходу устройства.

Источ шки информация, принятые во внимание при экспертизе. I. Авторское свидетельство СССР № 600699, кл. Н 03 К 3/295. 1979.

-otf