в результате на коллекторе образуется положительный импульс длительностью

<н W/?бС1п2 я 0,7;?бС.

В отличие от ламповых схем длительность нельзя регулировать изменением смещения на базе транзистора Т\, так как скачок напряжения на коллекторе открытого транзистора, если последний находится в насыщении, не зависит от этого смещения. После обратного опрокидывания начинается стадия восстановления, поскольку ток заряда конденсатора С протекает по резистору Rkv и Напряжение на коллекторе транзистора Tl достигает величины -£к не скачком, а постепенно.

Длительность этой стадии приближенно оценивается по формуле

Заметим, что, как и в случае мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, длительность импульса /и существенно зависит от температуры. С увеличением точ ка /ко длительность импульса будет уменьшаться, а степень уменьшения будет сказываться тем меньше, чем меньше ток /ко и чем более низкоомные сопротивления используются в схеме.

Триггеры

Триггер на транзисторах - один из наиболее распространенных импульсных элементов, особенно широко используемых в цифровых вычислительных устройствах.

Залусн 1 \ Запуск 2

Выход

Выход г

Рнс. 11-68. Схема и временнйе диаграммы работы транзисторного

триггера. Для симметричного триггера: =/?2-/?к; Rj=R=R: ?б1= б2= б

С\=Сг=С; транзисторы и однотипны.

Схема триггера со специальным источником положительного смещающего напряжения в базовых цепях транзисторов (рис. И-68) переводится из одного состояния в другое запускающими импульсами положительной полярности, подаваемыми на базы транзисторов. В исходном состоянии один из транзисторов, например Гь отперт, а другой Тг заперт. Напряжения иа коллекторах: ki~0; к2~-Е. Чтобы изменить состояние схемы, нужно на транзистор Tl подать запирающий импульс. При этом благодаря уменьшению коллекторного тока потенциал коллектора транзистора 7] убывает, стремясь к потенциалу источника питания. Изменения потенциала через конденсатор Ci передаются на базу транзистора Тг, последний начинает отпираться. Потенциал его коллектора повышается, и положительное приращение передается через конденсатор Сг на базу транзистора Ти благодаря чему коллекторный ток транзистора Tl еще больше уменьшается, и т. д. Происходит лавинообразный переход триггера из одного состояния в другое.

Длительность положительного пере пада (фронта) на отпирающемся транзисторе приближенно оценивается соотношением

fp 1п

где S - коэффициент насыщения транз стора;

- время рекомбинации носителей зарядов в базе. Паразитные емкости здесь можно не учитывать, поскольку соответствующие постоянные времени из-за малого сопротивления оказываются в несколько раз меньше Тр.

При использовании высокочастотных транзисторов длительность фронта может составлять десятки наносекунд.-

Отрицательный перепад коллекторного потенциала имеет большую длительность, чем ф, так как заряд конденсаторов происходит через резистор Rk одного каскада и базовую цепь другого каскада. Длительность tc среза приближенно определяется соотношением

яЗ/? С.

После переключения триггера начинается стадия восстановления, обусловленная процессами разряда конденсатора, соединенного с коллектором отпирающего транзистора. Разряд происходит, например, через резистор /?2, насыщенный транзистор 7 и резистор /?б).

Длительность стадии восстановления /в определяет по сути дела быстродействие триггера и приближенно оценивается соотношением

4 -С. R + Пб

При использовании высокочастотных транзисторов можно построить триггеры с быстродействием до 10-15 Мгц.

Температура окружающей среды влияет на работу триггера. При повышении температуры возрастает начальный коллекторный ток /но запертого триода, что приводит к уменьшению перепада выходных напряжений или даже к срыву в работе триггера. При понижении температуры уменьшается коэффициент усиления транзисторов р, что приводит к затруднению запуска триггера или вообще к потере работоспособности. При расчете схемы в диапазоне температур от <мин до манс следует учитывать значения величин /команс и Рмин (значение /но макс соответствует максимальной температуре, а Рмин - минимальной).

Для обеспечения устойчивой работы транзисторного триггера параметры выбирают из соотношений

ко макс

Рмин

I \Rk.

Е /?2

Величину /? желательно выбрать небольшой (для получения более крутых фронтов), однако при этом следует иметь в виду, что коллекторный ток транзистора не должен превышать величины, указанной в паспорте транзистора. Обычно /?н=0,5-ь 5 ком.

Рассмотрим некоторые разновидности триггерных схем.

На рис. И-69 приведена схема триггера, в которой отрицательный потенциал на эмиттерах транзисторов создается с помощью цепи автосмещения (резистора Rex, иногда шунтируемого конденсатором Сем). Напряжение Ов образуется на резисторе ftcM протекающим через него током отпертого транзистора.

-r-0-f.

ЗапуСп Z 0

Рис. 11-69. Триггер с автоматическим смещением (запуск раздельный).

Однако введение автосмещения хотя и выгодно с точки зрения исключения дополнительного источника питания £см, но приводит к уменьшению перепадов уровней напряжений на выходе. Кроме того, в цепи автоматического смещения рассеивается дополнительная энергия, потребляемая триггером. При автоматическом смещении напряжение коллектора открытого транзистора не

равно нулю, что иногда осложняет согласование выхода триггера с другими элементами.

На практике иногда применяют триггеры без специальных цепей смещения (рис. И-70). Такие триггеры достаточно хорошо работают при комнатной или более низкой температуре.

В стационарном режиме один из транзисторов отперт и его коллекторное напряжение близко к нулю. Базовый ток другого

0-Ен

Выход 1

Выход г

Рис. 11-70. Схема триггера без смещения (запуск счетный).

транзистора также близок к нулю. Однако его коллекторный ток имеет некоторое, хотя и малое, значение (0,1-0,5 ма). Триггер при этом находится в устойчивом состоянии до прихода очередного запускающего импульса.

При повышении температуры окружающей среды возрастает ток коллектора запертого триода, что ведет к изменению коллекторного напряжения, благодаря чему другой транзистор приближается к активной области. С другой стороны, увеличение температуры ведет также к смещению рабочей точки запертого транзистора на активный участок характеристики. Оба эти фактора могут привести схему триггера к неустойчивому состоянию.

Для повышения устойчивости триггера включаются дополнительные резисторы /?б, в некоторой степени защищающие триггер от различного рода помех (флуктуации источника питания, импульсные наводки в цепи запуска и т. д.). Защитное действие тем сильнее, чем меньше До-Широкое распространение получила схема триггера с цепями нелинейной обратной связи - ненасыщенный триггер (рис. 11-71). Ненасыщенные триггеры характеризуются следующими преимуществами: максимально возможное при данных типах транзисторов быстродействие схемы; возможность ис пользования транзисторов с несколько различными коэффициентами усиления в одной и той же схеме, т. е. без специального их отбора; высокая стабильность и надежность триггера в широком диапазоне температур. Однако ненасыщенные триггеры плохо защищены от различного рода помех (флук-

туации в цепях питания, импульсные наводки в цепях запуска), при. которых возможно самопроизвольное опрокидывание триггера. Кроме того, ненасыщенные триггеры не допускают подключения малых сопротивлений нагрузки.

Запуск транзисторных триггеров может производиться раздельно на каждый каскад триггера с двух различных цепей (раздельный запуск) или симметрично-подачей импульсов одновременно на

--r0-f

Выход!

Выход 2

Рис. П-71. Схема ненасыщенного триггера. Параметры для триодов П14, П15 могут быть -2 ком; R=9,l ком; Л - 1,2 ком; R=iJ ком; С=160 пф; -£ =-10 в; £ =-1-1.5 е.

два одноименных электрода транзисторов (счетный запуск). Раздельный запуск позволяет наиболее полно реализовать все возможности триггера по быстродействию. Запускающие импульсы обычно подаются через конденсаторы, разделительные диоды или трансформаторы. При счетном запуске каждый входной импульс вызывает опрокидывание триггера.

чей стадии изменяется во времени за счет уменьщения базового тока и явления рекомбинации. При выходе транзистора из режима насыщения происходит быстрый спад коллекторного тока - возникает обратный блокинг-процесс, который заверщается запиранием транзистора, и начинается стадия восстановления.

Рнс. 11-72. Блокинг-генератор. а - принципиальная схема; б - временнйе диаграммы.

Блокинг-генераторы

Транзисторный блокинг-генератор (рис. И-72) представляет собой трансформаторный усилитель по схеме с общим эмиттером, с положительной обратной связью.

В стадии восстановления конденсатор С перезаряжается от источника напряжения - Ек через резистор Re и вторичную обмотку трансформатора. Благодаря большой постоянной времени цепи ReC ток перезаряда изменяется медленно. По мере перезаряди напряжение на участке база - эмиттер достигает такой величины, при которой транзистор отпирается. Благодаря положительной обратной связи процесс нарастания коллекторного тока транзистора происходит лавинообразно. Стадия формирования вершины импульса начинается в момент перехода транзистора в режим насыщения. В этой стадии большой базовый ток проходит через конденсатор С и обмотку трансформатора. Коллекторное напряжение в этот момент практически равно нулю. В базе транзистора накапливаются неосновные носители заряда. Величина зарядов в раво-

Условие самовозбуждения блокинг-генератора выполняется при соблюдении неравенства

-б >1,

где 9)=ш)б/а)н; qiwjWK - коэффициенты трансформации.

Длительность импульса (без учета инерционности транзистора), генерируемого бло-кинг-генератором, определяется как

а с учетом инерционности транзистора

где а) - граничная частота транзистора.