Симметричные триггеры на биполярных транзисторах
Симметричные триггеры
ТРИГГЕРЫ
Триггеры относятся к элементам дискретной (цифровой) схемотехники. Эти схемы строятся на основе электронных ключей с применением положительной обратной связи. Триггеры имеют два состояния устойчивого равновесия.
+UП
Rк Rк
Uкэ1 R1 R1 Uкэ2
VT1 VT2
R2 R2
 –Eсм
|
Если выход последовательно соединенных двух инверторов соединить со входом первого из них, состояние инверторов подтвердится и будет устойчивым, причем возможны два варианта. В каждом из них один из инверторов будет открыт, а другой закрыт. Электронные схемы, имеющие два устойчивых состояния, называются бистабильными ячейками. Схема триггера имеет симметричную конфигурацию и перекрестные связи. Благодаря этим связям закрытый транзистор обеспечивает условие насыщения другого транзистора, а насыщенный транзистор – условие запирания первого. При использовании германиевых транзисторов (в основном в 50–60 гг.) для надежного запирания делители R1R2 подключались к источнику отрицательного напряжения –Есм, так как остаточное напряжение Uкэ.нас на насыщенном транзисторе (0,2 ... 0,5В) не обеспечивало закрытие другого транзистора. При использовании кремниевых транзисторов, у которых Uбэ.о больше 0,6В, источник –Есм не требуется.
Электрически симметричное состояние схемы невозможно:
Оба транзистора не могут быть закрыты, так как при этом в обеих базовых цепях существовали бы отпирающие токи.
Невозможно и насыщение обоих транзисторов, так как низкие потенциалы Uкэ.нас были бы недостаточны для отпирания транзисторов.
Невозможно устойчивое состояние схемы, в котором оба транзистора были бы в активной области. Любое изменение тока базы, например, VT1 DIб.1 вызовет приращение тока коллектора DIк..1=bDIб.1, что, в свою очередь, по цепи связи – пропорциональное изменение тока базы VT2 DIб.2=–gкIк.1=–bgк DIб.1. Следствием этого будет приращение тока коллектора DIк..2=bDIб.2=–b 2gк DIб.1. В итоге по цепи обратной связи вернется приращение тока базы VT1, равное DI’б.1=b 2g2к DIб.1.
Здесь gк =
– коэффициент передачи тока из цепи коллектора в цепь базы. Если дополнительное приращение DI’б.1 больше, чем первоначальное значение DIб.1, возникает лавинообразный процесс нарастания тока в одном транзисторе и убывания – в другом. Этот процесс называется регенерацией.Регенерация заканчивается запиранием одного из транзисторов и насыщением другого.
Условие регенерации bgк>1.
При включении питания направление регенеративного процесса случайно, и бистабильная ячейка устанавливается в одно из состояний устойчивого равновесия. Условие насыщения открытого транзистора Iб.о > Iб.гр:
.
Это эквивалентно условию регенерации 