Расчет триггера шмитта на транзисторах: Триггер Шмитта на транзисторах | joyta.ru

Содержание

Триггер Шмитта на транзисторах | joyta.ru

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на  ОУ,  является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n   приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление,  потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а  транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4  начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта  находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Источник: «200 избранных схем электроники»,  Мэндел М.

Триггер шмитта на транзисторах

Триггер, это устройство, имеющее два устойчивых состояния и способное под действием управляющего сигнала скачком переходить из одного устойчивого состояния в другое. Передаточная характеристика триггера представляет собой практически прямоугольную петлю гистерезиса с пороговыми уровнями напряжения, при которых происходит переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое. В отсутствии гистерезиса при входных медленно изменяющихся напряжениях, будет наблюдаться многократное переключение триггера дребезг , что крайне не желательно. Гистерезис увеличивает стабильность работы триггера при напряжениях близких к пороговому. Триггер Шмитта, как нельзя лучше подходит для формирования фронтов и спадов импульсов управления мощными транзисторами. Чем круче фронты и спады импульсов, тем меньше коммутационные потери транзистора, тем меньше рабочая температура транзистора при одинаковой коммутируемой мощности.


Поиск данных по Вашему запросу:

Триггер шмитта на транзисторах

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает триггер Шмитта

Интересные схемы


Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о симметричных триггерах — RS- и T-триггерах. Сегодняшняя моя статья познакомит вас с ещё одной разновидностью триггеров — несимметричный триггер, который имеет более известное название — триггер Шмитта. О триггерах Шмитта в интегральном исполнении я уже рассказывал в одной из предыдущих статей.

Давайте вспомним чем, прежде всего, характеризуется данный тип триггера. Как мы помним из предыдущей статьи триггеры характеризуются несколькими устойчивыми состояниями. Так вот в триггере Шмитта переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определённых значениях входного напряжения, которые называются уровнями срабатывания триггера или просто пороговыми уровнями. Таким образом, можно сказать, что несимметричный триггер имеет гистерезисный характер передаточной характеристики.

Передаточная характеристика триггера Шмитта. В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е 1.

Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера.

Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах. Схема триггера Шмитта представлена на изображении ниже. Триггер Шмитта или несимметричный триггер имеет схожую структуру с симметричным триггером, отличие между ними заключается в том, что одна из коллекторно-базовой цепи симметричного триггера заменена на общую эмиттерную связь.

В результате коллектор транзистора VT2 не связан с базовой цепью VT1 и нагрузка, подключённая к коллектору VT2, мало влияет на работу триггера. Схема триггера Шмитта на биполярных транзисторах. В общем случае несимметричный триггер или триггер Шмитта состоит из следующих элементов: транзисторы VT1 и VT2, имеющие гальваническую связь между собой и через резистор R5 присоединены к общей шине питания; резисторы R1 и R2, обеспечивающие режим работы транзистора VT1 и исходное состояние схемы в целом; резисторы R3 и R7, являющиеся коллекторными нагрузками транзисторов VT1 и VT2 соответственно; резисторы R4 и R6, которые образуют делитель напряжения, тем самым определяя необходимые пороги срабатывания триггера; конденсатор C1, служащий для ускорения переключения триггера.

Временные диаграммы входных и выходных напряжений триггера Шмитта несимметричный триггер. Рассмотрим принцип работы триггера Шмитта по его временным диаграммам изображенным выше. При подключении источника питания к триггеру, он переходит в исходное состояние, при котором транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. В этом случае на выходе триггера присутствует некоторое напряжение Uэ, которое зависит от элементов обвязки транзистора VT2.

В случае, когда входное напряжение превысит порог срабатывания, транзистор VT1 откроется, а VT2 соответственно закроется и напряжение на выходе триггера резко возрастёт до значения примерно равному напряжению источника питания. Как я уже писал выше, триггер Шмитта имеет два уровня напряжения пороги срабатывания , разность между которыми называется шириной петли гистерезиса.

Ширина петли гистерезиса зависит от величины резистора, а порог срабатывания триггера от соотношения делителя напряжения, который образуется резисторами R4 и R6.

Вследствие чего большой проблемой является отдельная регулировка, как ширины петли гистерезиса, так и порогов срабатывания триггера. Для осуществления независимой регулировки параметров триггера Шмитта между транзисторами VT1 и VT2 включается буферный элемент очень часто эмиттерный повторитель. В результате этого уменьшается влияние резистора R3 на делитель напряжения R4R6, а также повышается чувствительность схемы в целом. Схема триггера Шмитта с буферным элементом. Вычисляем сопротивление резистора R5 в эмиттерных цепях транзисторов.

Находим сопротивления резисторов R4 и R6. Сопротивление резистора R4 вычислим по следующей формуле Тогда сопротивление резистора R6 будет равно Определяем сопротивление резисторов R2. Определяем сопротивление резистора R1. Вычисляем значение ёмкости ускоряющего конденсатора С1. Выполненный расчёт является предварительным, так как из-за разброса параметров элементов схемы возможны некоторые отклонения от заданных условий схемы.

После выбора номиналов элементов необходимо провести прямой проверочный расчёт пороговых уровней напряжения U 1 и U 2 по следующим формулам.

Прямой проверочный расчёт важен, в случае если ширина петли гистерезиса U 2 — U 1 находится в пределах нескольких долей вольта. Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова. Здесь можно всё сделать своими руками. Голову сломал пока допетрил, что схема нарисована для отрицательного напряжения.

Вообще надо указывать, что схема питается от -U, иначе по умолчанию выходит, что минус питания внизу схемы. В пункте 6 определения сопротивления R2 в формуле наверное ошибка, так-как в качестве аргумента используется тот же R2.

Внес все ваши формулы и исходные значения в Excel таблицу, все расчеты сопродают до 2х последниж формул проверки порогов напряжения U1 и U2, у меня получается 33 и 6 вольт соотвественно. При вводе исходных нужных мне данных получается вообще бред! Исходные данные U1 напряжение срабатывания триггера 17 U2 напряжение отпускания триггера 16 Um амплитуда напряжения выхода 15 Im амплитуда тока выхода 0. Формулы ввел правильно, так как все вычисления с вашими исходными данными повторяют ваши результаты ну кроме проверки U1 и U2.

Поддерживаю,не тратьте время на эту писанину, в формулах ошибки. Так же в эксельвсе вводил, с разными транзисторами пробывал 2N, 2N в мультисим. Так нет расчетов по мощности рассеивания резисторов и температурных поправок, нет поправок источника питания на нагрузку и что сами транзисторы питания хотят на батарейке с не сделать тригера руководствуясь этой статьей. По пункту 5: 1.

Уточните формулу расчёта R6. Расчётную формулу R6 уже исправил Скрипт неправильно отработал. Спасибо за замечание!!! Ваш e-mail не будет опубликован. Предыдущий пост: Симметричные триггеры. Следующий пост: Что такое мультивибратор? Расчёт мультивибратора. Часть 4. Отрицательная обратная связь. Евгений :. Николай :. Глеб :. Денис :. SarmAt :. Chernik :. Evgen :. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован.

Разделы сайта Импульсная техника Начинающим Новости Силовая электроника Усилительная схемотехника Цифровая схемотехника. Последнии посты Классификация трансформаторов Дроссель переменного тока и его расчёт Дроссель фильтра и его расчёт Нагрев и охлаждение дросселя Потери мощности в дросселе. Часть 2. Свежие комментарии Алексей к записи Дифференциальные усилители Михаил к записи Дифференциальные усилители Сергей к записи Блокинг-генератор.

Расчёт блокинг-генератора Тимур к записи Блокинг-генератор. Расчёт блокинг-генератора Edward к записи Катушки индуктивности с малым воздушным зазором. Популярные Блокинг-генератор.

Расчёт блокинг-генератора Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения Компенсационные стабилизаторы напряжения. Что такое мультивибратор? Расчёт мультивибратора Схемы включения операционных усилителей Обратная связь. Часть 1. Часть 1 Диодные ограничители Триггер Шмитта на транзисторах.

About This is the deafult sidebar, add some widgets to change it. Все права защищены. Запрещено использование материалов сайта без согласия его авторов и обратной ссылки. Дизайн: TechElectronics Themes.


Триггер Шмидта. Подробное описание нессиметричного триггера. Схема триггера на транзисторе

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт. От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения.

Триггеры Шмитта на транзисторах. Инвертор и конъюктор на дискретных элементах. Транзисторный ключ. Исходные числовые данные. Уровень.

Триггер Шмитта на транзисторах

В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е1. Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера. Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах. Схема триггера Шмитта представлена на изображении ниже.

Триггер Шмитта принцип действия

Триггерная система относится к тем электронным устройствам, которые способны в течение длительного времени поочередно пребывать в двух устойчивых состояниях. Эти состояния могут чередоваться в результате воздействия на них сигналов извне. Точно такими же свойствами обладает триггер Шмитта на транзисторах. Для распознавания того или иного состояния устройства, используется значение напряжения, образующееся на его выходе. Все триггеры действуют, фактически, как импульсные устройства.

Фазовая траектория статическая характеристика триггера Шмитта представляет собой характеристику переключателя, но с прямоугольной петлёй гистерезиса.

Интересные схемы

В Википедии есть около семи-восьми определений, многообразие которых обусловлено множеством назначений элемента. Пользуясь простым и доступным языком, сложный физический термин объяснить можно следующим образом. Триггером называют устройство с функциональной способностью быстро возвращаться в одно из двух своих стабильных состояний. Иными словами, так называются устройства, находящиеся в состоянии или нуля, или единицы. В статье будут рассмотрены виды триггеров, работающих на транзисторах, реле и микросхеме.

3.5. Триггер Шмитта на биполярных транзисторах

Типичная схема триггера Шмитта на двух транзисторах n- р- n типа изображена на рисунке. Поэтому Т 1 закрыт. Когда ток коллектора транзистора Т 2 спадет от максимальной величины до нуля и соответственно падение напряжения на резисторе R 4 станет уменьшаться, напряжение на коллекторе, которое является выходным, начнет возрастать. Когда напряжение входного импульса спадет до нуля, схема вновь возвратится в исходное состояние: транзистор Т 1 закрыт, а транзистор Т 2 открыт. На частотах повторения импульсов более 20 кГц эффективность схемы можно повысить путем применения конденсатора связи вместо входного трансформатора.

Ждущее устройство, но полевом транзисторе этот элемент в режим триггера Шмитта с заданными порогами переключения. sadavod.

Триггер Шмитта на транзисторах

Триггер шмитта на транзисторах

Простейшая схема компаратора, представленная на рис 4. При медленно изменяющемся входном сигнале напряжение на выходе также может изменяться достаточно медленно. Более того, если во входном сигнале присутствует шум, то на выходе может происходить дребезг в те моменты, когда напряжение на входе проходит через точку переключения рис. Оба недостатка позволяет устранить положительная обратная связь рис.

Триггер Шмитта на транзисторе и оптроне

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о симметричных триггерах — RS- и T-триггерах. Сегодняшняя моя статья познакомит вас с ещё одной разновидностью триггеров — несимметричный триггер, который имеет более известное название — триггер Шмитта. О триггерах Шмитта в интегральном исполнении я уже рассказывал в одной из предыдущих статей. Давайте вспомним чем, прежде всего, характеризуется данный тип триггера. Как мы помним из предыдущей статьи триггеры характеризуются несколькими устойчивыми состояниями.

Радиотехника начинающим перейти в раздел.

Как работает схема триггера на транзисторах

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о симметричных триггерах — RS- и T-триггерах. Сегодняшняя моя статья познакомит вас с ещё одной разновидностью триггеров — несимметричный триггер, который имеет более известное название — триггер Шмитта. О триггерах Шмитта в интегральном исполнении я уже рассказывал в одной из предыдущих статей. Давайте вспомним чем, прежде всего, характеризуется данный тип триггера. Как мы помним из предыдущей статьи триггеры характеризуются несколькими устойчивыми состояниями. Так вот в триггере Шмитта переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определённых значениях входного напряжения, которые называются уровнями срабатывания триггера или просто пороговыми уровнями.

Слово trigger, в переводе на русский, значит, спусковой крючок. Функциональность устройства заключается в быстром переходе из одного устойчивого состояния в другое под внешним воздействием. Большинство подобных устройств имеют заданное одинаковое значение для нарастающего сигнала.


Триггер Шмитта на транзисторах в коробке сигарет — схема, фото, мастер класс

Здесь рассказывается, как своими руками собрать Триггер Шмитта на транзисторах в корпусе сигаретной коробки.

Триггер Шмитта называют устройство, которое используется для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольного положения.

Принцип работы этой конструкции таков, что когда переменный резистор R1 находится в закрытом положении, как мы видим на схеме, то в это время положение транзистора VT1 открытое.

В это время напряжение на его коллекторе высокое, и из-за этого транзистор VT2 получается открытый, а светодиод в HL1 в свою очередь зажжен. Резистор R3 терпит падение напряжения. 

Если резистор R1 будет находиться в открытом положении по схеме, то картина будет совсем другая. Тогда произойдет небольшой «скачек», который переменит положение транзисторов, получится открывание транзистора VT1 и закрывание транзистора VT2.

Это произойдет из-за того, что напряжение теперь будет превышаться на базе транзистора VT1 и падения напряжения резистора R3. В результате всего этого светодиод HL1 потухнет. 

Если опять переместить переменный резистор в закрытое положение, то произойдет все заново и светодиод снова зажжется. Это может произойти, если напряжения переменного резистора будет меньше чем напряжения выключения светодиода HL1  

Как сделать своими руками Триггер Шмитта на транзисторах по схеме

Нам понадобится всего шесть деталей для изготовления прибора Триггер Шмитта, включая светодиод HL1. Думаю с их поиском сложностей возникнуть не должно так как они очень распространены. 

1. Переменный резистор на 10 кОм

2. Резистор 10 кОм

3. Резистор 1 кОм

4. Транзистор КТ315

5. Транзистор КТ315

6. Светодиод АЛ307

Переменный резистор скорее всего легко найти в каких-либо радио приемниках или приставках, также в советских телевизорах. 

Резисторы особенно советую поискать в на советских платах телевизоров, их там полно, ну или можно заказать.

Транзисторы должны быть в советских приемниках

Ну и светодиод я думаю можно достать с какой-нибудь мигалкой, а лучше приобрести в радио магазине, так как на платах они довольно редко встречаются. 

Так как в этом устройстве используется всего шесть деталей, я не стал использовать плату, а просто скрепил все детали проводниками. В своей пайке я обозначил все детали и выход на напряжение.

Переменный резистор, два транзистора, резистора и светодиод. Их нужно соединить по схеме, но если вам легче можете обратить внимание на пример моей пайки. 

Напряжение у конструкции всего 6 вольт, поэтому я использую очень тонкие проводники, чтобы они хорошо припаивались к тонким лапкам деталей, что и вам советую. 

В качестве блока питания, можно использовать блок питания, аккумулятор, или же соединенные последовательно, четыре гальванические элемента по 1,5 вольт (пальчиковые батарейки).

Как вы поняли, переменный резистор это специальная деталь, а не обычный резистор.

Переменный резистор или реостат  — электрический аппарат, изобретённый Иоганном Кристианом Поггендорфом, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато.

Именно такую деталь вам нужно отыскать, или заказать на 10 кОм.

Если вы все же решили делать Триггер Шмитта на транзисторах своими руками в коробке из под сигарет, советую все закрепить, так как я, мне кажется такое расположение деталей наиболее выгодное.

Спасибо за чтение, будут вопросы пишите в комментариях.

Смотрите еще, как делать электронику своими руками

Триггеры на транзисторах

Для выполнения логических операций применяют двоичную систему счисления. На ее основе функционируют автоматизированные блоки защиты сетей питания и суперкомпьютеры, выполняющие расчеты прогноза погоды. Триггер – это типовой компонент простых и сложных контрольных, управляющих, вычислительных систем. Устройства данной категории поддерживают определенное состояние (0 или 1), которое изменяется при соответствующей комбинации входных сигналов. С применением специального механизма сбрасывает «память» в исходное или неопределенное состояние.


Симметричный триггер, собранный по типовой схеме на биполярных транзисторах

В этой публикации, кроме разновидностей триггеров, рассмотрено аппаратное и программное обеспечение. Примеры типовых схемотехнических решений пригодятся для создания работоспособных конструкций собственными руками.

История

Функциональный триггер можно создать из обычного реле с электромеханическим приводом. Установив нужным образом контакты управляющей цепи, обеспечивают включение силовой группы после определенной комбинации входных сигналов. Отдельной клавишей выполняют сброс.


Схема RS триггера на одном реле

Электронные аналоги были собраны в начале прошлого века из ламповых приборов. Действующие схемы впервые опубликованы российскими и английскими учеными в 1918-20 гг. Позднее стали применять полупроводниковые транзисторы. В наши дни соответствующие устройства создают с применением микроэлектронных технологий.

Принцип работы RS триггера

Система, представленная выше, при помощи электромагнитных реле иллюстрирует работу триггера на элементах ИЛИ-НЕ. Однако в современных схемах электромеханические приборы давным-давно не используются, сейчас они собираются из электронных логических элементов на транзисторах, заключенных внутри интегральных микросхем. К тому же для их реализации можно использовать различные базисы. Пример схемы RS триггера на элементах И-НЕ, охваченных положительной обратной связью.

Допустим, что на оба входа R и S подаются единицы. Если верхний элемент И-НЕ выдаст на прямой выход Q логический 0, благодаря положительной обратной связи он поступит на свободный вход нижнего элемента, вследствие чего тот выдаст на инверсном выходе единицу (1). В свою очередь, эта 1 по обратной связи поступает на вход верхнего элемента, тем самым подтверждая 0 на выходе Q. Если же на прямом выходе изначально находится 1, то инверсный, соответственно, выдаст 0, который подтвердит 1 на выходе Q.

Определения

D триггер — устройство и элементы с управлением по фронту

С учетом чрезмерного разнообразия следует уточнить применяемую терминологию. В следующем перечне приведены корректные ответы на вопрос, что такое триггер (trigger):

  • устройство для записи (хранения) данных, поддерживающее два равновесных состояния;
  • базовая ячейка памяти;
  • переключающий элемент с несколькими положениями сохранения устойчивости;
  • логический компонент, способный переходить в состояние «1» или «0» с прямым и обратным (инверсным) выходом.

Классификация

RS триггер

Изделия этой категории разделены на две основные группы по принципу сигналов управления. В первой – формируется заданная последовательность выходных сигналов, если установлено состояние «1». После переходе в «0» генерация прекращается. Вторая – способна переключать выходное напряжение соответствующим образом. Как правило, «1» примерно соответствует уровню источника питания.

Также триггеры различают по следующим параметрам:

  • синхронность рабочих циклов;
  • статические (динамические) способы управления;
  • сложность логических схем;
  • одно,- или двухступенчатые.

Триггеры на логических элементах и на операционном усилителе

Для реализации статических триггеров хорошо подходит схема усилителя с двумя каскадами. Связь между ними организуют прямую либо с ограничительными резисторами в соответствующих цепях.


Триггер на логических элементах

Триггер (Trigger) Шмитта

Изделия этой категории могут быть созданы с применением разной элементной базы. В данном разделе рассмотрен триггер Шмитта на транзисторах. Он управляется изменением аналогового сигнала. В зависимости от уровня напряжения, выполняется переключение состояния памяти в соответствующее положение «0» или «1».


Триггер Шмидта на транзисторах с подключенной нагрузкой

Генератор на триггере Шмитта

Для построения генераторов применяются инверторы. Посему для обеспечения устойчивых сигнальных волн нужно вывести элемент на участок между «0» и «1». Далее, требуется обеспечить положительную обратную связь посредством конденсаторов.

Ниже изображена схема простейшего генератора импульсов.

Инвертор генерирует сигнал, который заряжает и разряжает конденсатор. Это работает, потому что на выходе инверторов «0» или «1» (низкие или высокие пороговые значения). Представим, что мы смотрим на цепи в какой-то случайный момент времени. По своей природе, триггера Шмитта на выходе инвертора или 0 В или 5 В (или переход между ними, который мы можем игнорировать). Если на выходе 0 В, а на выходе конденсатора выше, чем на выходе инвертора, конденсатор будет разряжаться через резистор до падения порогового напряжения триггера Шмитта. Конденсатор разряжается до тех пор, пока на входе инвертора сигнал достаточно низкий. При пересечении порогового значения, цикл начнётся заново.

Ключ, который делает эту работу на «гистерезис» в триггер Шмитта. В основном это означает, что точка поездки инвертора зависит оттого, что мы идем от высокого напряжения или низкого напряжения.

Триггер что это такое

Общие принципы запоминающих элементов представлены выше. Триггером называется устройство, способное поддерживать 2 или больше устойчивых состояния, которые меняются под воздействием входных сигналов. Фактически речь о способе хранения минимального количества информации – 1 бит.

ЛЭП — характеристика и классификация

Любой триггерный автомат состоит из двух основных блоков. Первый – предназначен для сравнения или другого вида обработки входных сигналов. Второй – обеспечивает хранение данных и отображение состояния соответствующими выходными сигналами:

  • «1» – высокий уровень, прямой, Q;
  • «0» – низкое напряжение, обратный (инверторный), /Q.

Как правило, между функциональными блоками организована обратная связь. Входные сигналы также делят на группы:

  • информационные – R, T, S;
  • управляющие – V, C.

К сведению. Рабочие циклы описывают в табличной форме, которая наглядно показывает состояние памяти при разных комбинациях входных сигналов.

Триггер Шмитта на транзисторах

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на ОУ, является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление, потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Hantek 2000 — осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Подробнее

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4 начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Источник: «200 избранных схем электроники», Мэндел М.

Типы триггеров

В следующих разделах представлены принципы функционирования стандартных устройств. Они могут работать автономно либо в различных комбинациях. Сочетания триггеров в электронике применяют для построения сложных логических схем.

Что такое trigger RS типа

Эти элементы делят на группы по способам управления. Для удобства здесь и далее пояснения сделаны с помощью логических компонентов. При необходимости можно собрать аналогичный триггер на реле или транзисторах.

RS-триггер асинхронный

Работоспособную схему можно собрать из двух типовых элементов «И-НЕ».


Схемотехника, таблица состояний, графики сигналов

RS-триггер синхронный

В этой схеме при подаче «1» на С устройство обеспечивает режим «прозрачности». Изменения на входах R и S с минимальной внутренней задержкой отображаются в промежуточных точках /R и /S. После установки управляющего сигнала «0» включается хранение данных.


Переключение состояний происходит только при наличии управляющего (тактового) сигнала

D-триггеры

Устройства этой категории отличаются временной задержкой рабочего цикла.

D-триггер синхронный

На графиках работы видно, что изменение выходного сигнала происходит только при наличии «1» на входе С. Данные сохраняются в неизменном состоянии до поступления следующего импульса синхронизации. В этом цикле обеспечивается беспрепятственная проводимость данных.


Эти устройства имеют отдельный вход для информационных сигналов

D-триггер двухступенчатый

Как и в предыдущем примере, здесь используется один канал поступления данных – D. На схеме показано, как создано более сложное устройство из двух одноступенчатых блоков.


Двухступенчатая «защелка» с управлением синхроимпульсом

T-триггеры

Эти устройства выполняют функции элементарных счетчиков.

Т-триггер асинхронный


Реализация счетчика на элементах «И-НЕ»

T-триггер синхронный

Такие устройства подходят для двукратного уменьшения частоты. На картинке показаны счетчики, собранные на базе триггеров RS и D типа.


Один выходной сигнал формируется на каждые два синхроимпульса

JK-триггер

Рабочие циклы этого устройства аналогичны рассмотренному выше триггеру типа RS. Главное отличие – изменение выходного сигнала на противоположное значение (инверсия) выходного сигнала после подачи «1» на K и J одновременно. Следует подчеркнуть отсутствие запрещенных комбинаций в информационных каналах.


Схема, собранная на элементах «И-НЕ»

Устройство триггера

Триггер по своей схемотехнике очень похож на простейшее электронное устройство — мультивибратор. Но в отличие от него, он имеет два устойчивых положения. Эти состояния обеспечиваются изменениями входного сигнала при достижении им определённого значения. Переход из одного положения в другое называют перебросом. В результате на выходе логического элемента возникает скачок напряжения, форма которого зависит от скорости процессов, проходящих в радиоприборах.

Наибольшее применение получил триггер, работающий на транзисторах. Связанно это со способностью последних работать в ключевом режиме. Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, имеющий три вывода. Эти электроды называются:

  • эмиттер;
  • база;
  • коллектор.

В грубом приближении транзистор представляет собой два диода, объединённых электрической связью. Состоит он из двух p-n переходов. Название биполярный элемент получил из-за того, что одновременно в нём используются два типа носителей заряда. В триггерных схемах транзистор работает в режиме ключа, суть которого заключается в управлении силой тока коллектора путём изменения значения на базе. При этом коллекторный ток по своей величине превышает базовый.

При таком включении важны лишь токи, а напряжения особой роли не играют. Поэтому при возникновении определённого тока на базе транзистор открывается и пропускает через себя сигнал. Сигнал на коллекторе полупроводникового прибора будет обратным по входному знаку, то есть инвертированным. А значит, когда на базовом выходе будет присутствовать разность потенциалов, на коллекторном она будет равна нулю, и наоборот.

Эта способность транзисторов и используется в триггерах, схема которых построена на двух ключах с перекрёстными обратными связями. Когда используются транзисторные ключи с одинаковой обвязкой, то триггер считается симметричным, в другом же случае — несимметричным.

Принцип работы

Устойчивые состояния выхода триггера обеспечиваются двумя транзисторными ключами, охваченными положительной обратной связью (ПОС). Такие положения соответствуют состоянию, когда один из транзисторов открыт и находится в режиме насыщения, а второй ключ закрыт. При этом на коллекторе закрытого элемента присутствует разность потенциалов, равная его значению на входе — логическая единица, а на выводе открытого ключа напряжение отсутствует — логический ноль.

Биполярные компоненты при таком включении относительно друг друга всегда будут находиться в противоположном состоянии из-за обратной связи. Через неё один из транзисторов (закрытый) с высоким уровнем напряжения на своём коллекторном выводе обязательно будет поддерживать другой в открытом состоянии.

Вам это будет интересно Проверка диодного моста мультиметром

Если предположить, что после подачи питания на устройство оба транзистора VT1 и VT2 окажутся открытыми, то через время из-за отличия характеристик радиоэлементов, стоящих в их плечах, возникнет перекос в коллекторных токах. А это благодаря ПОС приведёт к закрытию одного из ключей. То есть обратная связь спровоцирует лавинообразный процесс перехода одного транзистора в режим насыщения, а другого в режим отсечки.

Делители, собранные на резисторах R1, R4 и R2, R3, подбираются так, чтобы их коэффициент передачи был меньше единицы. Причём для поддержания уровня сигнала они шунтируются ёмкостью, ускоряющей скорость прохождения лавинообразных процессов и повышающей надёжность состояния.

Таким образом, принцип работы триггера заключается в прохождении следующих процессов. Если на схему подаётся напряжение Ek и Eb, то биполярный ключ VT1 начинает работать в режиме насыщения, а VT2 — отсечки. Импульс, пришедший на базу VT1, приводит к уменьшению величины тока, протекающего через коллектор и увеличению напряжения на переходе коллектор-эмиттер U1ke. Напряжение через С1 и R4 прикладывается к базе VT2. Это приводит к увеличению коллекторного тока на втором ключе и уменьшению напряжения на переходе U2ke, передаваемого через C2 и R3 на базу VT1.

Итогом этих процессов станет запирание VT1 и отпирание VT2. Такое состояние останется неизменным, пока на базу VT2 не придёт отрицательный уровень сигнала. Результатом этого будут обратные электрические процессы, и VT1 закроется, а VT2 откроется.

Характеристики приборов

Триггер условно можно назвать «автоматом», способным хранить один бит информации. Простейшего вида прибор имеет два выхода, находящихся по отношению друг к другу в инверсном состоянии. Важные параметры устройства связаны с синхронизацией (тактированием) выходов, зависящей от времени предустановки и выдержки. Первый параметр характеризуется интервалом времени, в течение которого поступает разрешающий фронт синхросигнала, а второй определяется временем нахождения устойчивого состояния в неизменном положении. Ряд других характеристик триггера связывают с сигналом, проходящим через него. К ним относится:

  • нагрузочная способность — характеризуется коэффициентом разветвления (Кр) и обозначает способность прибора управлять определённым количеством параллельно подключённых элементов к выходу устройства;
  • Ко — коэффициент объединения, обозначает наибольшее число входных напряжений, которые возможно завести на вход прибора;
  • tи — минимальная продолжительность входного сигнала, то есть длительность импульса, при котором триггер ещё может перейти в инверсное состояние;
  • tзд — коэффициент задержки, указывает на временной промежуток между подачей входного сигнала и появлением напряжения на выходе;
  • tр — длительность разрешения, определяется минимальным временем прошедшим между двумя импульсами сигнала на входе и спровоцировавшего переход триггера в другое состояние.

Вам это будет интересно Все об статиче6ском электричестве

Но наряду с этим выделяют и следующие технические параметры триггеров:

  • напряжение на входе — наибольшая величина разности потенциалов, которую может выдержать устройство без повреждения своей внутренней электрической схемы;
  • ток потребления — зависит от используемых элементов, обычно не превышает 2 мА;
  • разность потенциалов переключения — это минимальное значение, при котором происходит инвертирование выхода;
  • ток входа — обозначает минимальное значение необходимое для работы триггера;
  • ток выхода — значение тока, появляющееся на выходе и определяемое отдельно для логического нуля и единицы;
  • температурный диапазон — интервал, в котором технические параметры устройства не изменяются;
  • напряжение гистерезиса — разность амплитуд входного сигнала, приводящая к изменению состояния выхода устройства.

Синхронные и асинхронные триггеры

Эти группы созданы по принципу зависимости состояний выхода от синхроимпульсов.

Асинхронные триггеры

Изделия данного типа изменяют состояние хранящейся информации после поступления соответствующих данных на вход. Незначительная задержка объясняется временем прохождения сигнала по цепи переключающих элементов схемы.

Синхронные триггеры с динамическим тактированием

В этой группе представлены изделия, управляемые синхроимпульсами. Переключение состояния выполняется по переднему или заднему фронту. При отсутствии активности на C данные сохраняются в неизменном состоянии, вне зависимости от поступления новой информации.

Физические реализации триггеров

Базовый элемент создают из полупроводниковых приборов, используя современные технологические процессы для миниатюризации функциональных изделий.


Логический элемент на МОП транзисторах

Триггеры с тиристорами

Для повышения мощности подключаемой нагрузки можно собрать триггер с применением тиристоров. К управляющему электроду присоединяют вход S, к затвору – R. Для поддержания постоянного напряжения на аноде подойдет транзистор, включенный в соответствующую цепь.

Триггеры на релейно-контакторной базе

Несмотря на общие тенденции миниатюризации, вполне допустимо создать функциональный триггер из реле. Подобные решения, в частности, применяют для защиты цепей питания при включении мощных электроприводов.

Преимущества применения триггерных схем логики

Выяснив, что значит триггер, несложно использовать полученные знания для решения практических задач. С помощью логических элементов:

  • автоматизируют работу систем освещения;
  • обеспечивают безопасное подключение станков и других мощных нагрузок;
  • предотвращают опасные режимы с использованием сигналов от внешних датчиков.

Для создания качественного устройства на основе триггеров рекомендуется в комплексе использовать представленную информацию. Следует учесть условия реальной эксплуатации, чтобы выбрать подходящие функциональные компоненты конструкции.

Триггер Шмитта алгоритм работы, применение Электроника, Микроэлектроника…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про триггер шмидта, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое триггер шмидта , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.

Триггер Шмитта — двухпозиционный релейный (переключающий) элемент, статическая характеристика которого имеет зону неоднозначности — петлю гистерезиса.

В узком смысле триггер Шмитта — электронное устройство, в более широком смысле — любой переключающий элемент с гистерезисом, реализованный на любых физических принципах — электромеханические устройства, пневматические, чисто механические.


Если в компаратор вводится положительная обратная связь (ПОС), то такое устройство называют триггером Шмита.
Триггером называют устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала.
Состояние устойчивого равновесия характеризуется тем, что после слабого воздействия устройство возвращается в исходное состояние, т.е. токи и напряжения принимают исходные значения.

Фазовая траектория (статическая характеристика) триггера Шмитта представляет собой характеристику переключателя, но с прямоугольной петлей гистерезиса. Неоднозначность статической характеристики при входном сигнале, величина которого находится между порогами переключения, позволяет утверждать, что триггер Шмитта, как и другие триггеры, обладает свойством памяти — его состояние в зоне неоднозначности (состояние хранения записанной информации) определяется предысторией — ранее действовавшим входным сигналом.

Схемотехнически электронный триггер Шмитта представляет собой объединение двух устройств: двухпорогового компаратора и явно или неявно присутствующего RS-триггера.

В реализации, называемой «прецизионный триггер Шмитта» или, иногда, называемый более длинно — «прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером», двухпороговый компаратор и RS-триггер присутствуют явно, причем двухпороговый компаратор выполнен в виде двух однопороговых компараторов с разными порогами.

В иной реализации, называемой «Триггер Шмитта с обратной связью» или «Компаратор с гистерезисом», двухпороговый компаратор схемно образуется из однопорогового компаратора с переключаемой посредством положительной обратной связи порогом, причем в одном состоянии компаратора формируется уровень верхнего порога переключения, а в другом — уровень нижнего порога переключения. Эта же положительная обратная связь организует из того же одного компаратора и неявный RS-триггер.

Электронные триггеры Шмитта используются для восстановления двухуровневого цифрового сигнала, искаженного в линиях связи помехами и искажениями, в фильтрах дребезга контактов, в качестве двухпозиционного регулятора в системах автоматического регулирования, в двухпозиционных стабилизаторах-регуляторах напряжения, в релаксационных автогенераторах. Триггер Шмитта выделяется в семействе электронных триггеров: он имеет один аналоговый вход и один выход с двумя выходными уровнями.

Существуют электромеханические и механические устройства с гистерезисом, по сути являющиеся функциональными аналогами триггера Шмитта, образуемым механически перемещаемыми деталями. Например, обычное электромеханическое реле является неэлектронным функциональным аналогом триггера Шмитта. Такие триггеры применяются в регуляторах температуры холодильников различных электронагревательных приборов (утюгов, масляных обогревателей, в стабилизаторах давления компрессоров и т. п.), в автоматическом оружии.

История

Электронный триггер Шмитта, реализованный на электровакуумных триодах, изобрел американский биофизик и инженер Отто Герберт Шмитт в 1934 году, будучи в то время студентом-практикантом. В 1937 году Шмитт описал его в своей докторской диссертации под названием «термионный триггер», написанной им по результатам изучения распространения нервных импульсов в нервной системе кальмаров.

Варианты реализации триггера

Прецизионный триггер Шмитта

Триггер Шмитта представляет собой RS-триггер, управляемый одним входным аналоговым сигналом, с двумя разными напряжениями переключения в два различных состояния. Прецизионным его называют потому, что пороги переключения задаются независимо и точность этих порогов зависит только от точности порогов переключения входных одновходовых компараторов. Обычно состояния выходного сигнала триггера обозначаются символами «0» и «1», причем, напряжение переключения в «1» выше напряжения переключения в «0». При входном напряжении находящемся между напряжениями переключения триггер Шмитта находится в состоянии хранения ранее записанной в него информации и его выходной сигнал определяется предысторией изменения входного сигнала.

Триггеры Шмитта с RS-триггером не имеют обратной связи с выхода на аналоговый вход. Они состоят из двухпорогового компаратора, в котором сравниваются два раздельно устанавливаемых напряжения порогов переключения с входным сигналом. Переключение триггера в состояние «0» и в состояние «1» происходит от выходных сигналов однопороговых компараторов, которые подаются на асинхронные входы установки и сброса S и R RS-триггера.

Триггер Шмитта с обратной связью

Триггер Шмитта на компараторе с положительной обратной связью.
— однопороговый компаратор с ограниченными на уровне выходными напряжениями в двух разных состояниях;
— делитель напряжения в петле положительной обратной связи.

В вариантах триггера с обратной связью, обратная связь используется и для переключения напряжения порога сравнения в обычном компараторе, который имеет порог переключения равным нулю, превращая его одновременно в двухпороговый компаратор с разными порогами и в RS-триггер на одном и том же однопороговом компараторе. При высоком напряжении (состояние логической «1») на выходе компаратора, обратная связь снижает напряжение порога переключения по входу Input, так как суммируется входным сумматором с входным сигналом, для того, чтобы напряжение на входе компаратора, равное выходному напряжению сумматора, стало равным нулю, входное напряжение должно стать отрицательным и равным по модулю выходному напряжению компаратора, находящегося в состоянии логической «1». Соответственно, при низком напряжении на выходе компаратора (состояние логического «0») на выходе компаратора обратная связь увеличивает напряжение порога переключения.

В такой структуре затруднены раздельная и независимая установка порогов срабатывания. Кроме того, при входном напряжении, значение которого лежит между порогами переключения, то есть в зоне неоднозначности, принудительная установка триггера в заданное состояние требует применения дополнительных компонентов.

Варианты исполнения триггеров Шмитта

Прецизионный триггер Шмитта

Триггер Шмитта с асинхронным RS-триггером и двумя однопороговыми компараторами

Прецизионный триггер Шмитта, иногда более длинно называемый «прецизионным триггером Шмитта с RS-триггером», состоит из двухпорогового компаратора, выполненного на двух обычных компараторах с двухуровневым выходом (двоичным выходом), который делит весь диапазон входных напряжений на три части — первый — ниже нижнего порога, второй — между порогами и третий — выше верхнего порога, и RS-триггера, переключение которого происходит при выходе входного напряжения из второго диапазона — между нижним и верхним порогами переключения.

Существует ряд микросхем разных изготовителей, содержащих в себе два аналоговых однопороговых компаратора и логические вентили для организации внешними перемычками между выводами в микросхеме встроенного RS-триггера, например, микросхема NE521.

Другая популярная микросхема, интегральный таймер 555, также выпускаемый очень многими изготовителями микросхем (отечественные аналоги микросхемы — КР1006ВИ1, КР1008ВИ1), содержит в себе все элементы прецизионного триггера Шмитта . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Так, при объединении входов микросхемы «THRES» и «TRIG» будет выполнять функцию инвертирующего триггера Шмитта. Недостаток этой микросхемы в случае применения ее в качестве триггера Шмитта — невозможность произвольного задания порогов переключения, которые жестко определяются внутренним резистивным делителем напряжения и составляют приблизительно треть от напряжения питания микросхемы для нижнего порога переключения и 2/3 для верхнего порога переключения.

Прецизионный триггер Шмитта удобен для построения схем двухпозиционных ключевых стабилизаторов напряжения, температуры, уровня жидкости, оборотов двигателей, реле-регуляторов и др.

Электромеханическим аналогом прецизионного триггера Шмитта с ключевым исполнительным элементом является электромеханическое реле.

Другими электромеханическими или механическими аналогами прецизионного триггера Шмитта являются переключатели с тремя положениями рычага управления и с двумя выходными состояниями, в которых рычаг управления в состоянии хранения записанной в RS-триггер информации находится в среднем положении, а переключение происходит только при отклонении рычага управления от среднего положения. Например, джойстик в некоторых мобильных телефонах.

Программная реализация триггера Шмитта

В «программном прецизионном триггере Шмитта» двумя однопороговыми компараторами являются два оператора ЕСЛИ-ТО, а состояние RS-триггера хранит некоторая переменная, например, нулевой разряд (бит) целой переменной, или некоторая булевая переменная, принимающая значения «ЛОЖЬ» и «ИСТИНА».

При логических элементах с одинаковыми временами задержки любой аппаратный триггер Шмитта имеет значительно большее быстродействие (tзадержки ≈ 3dt, где dt — время задержки в одном логическом вентиле), чем программный. Кроме этого, в аппаратном триггере Шмитта процесс сравнения происходит одновременно по двум цепочкам двумя компараторами параллельно, а в программном триггере Шмитта в однопоточных процессорах две операции сравнения с двумя порогами происходят последовательно. Время исполнения кода программного триггера Шмитта несколько увеличивается, если язык программирования не поддерживает безусловный переход на метку, в этом случае с данными Вход < Нижний_порог исполняется второй оператор сравнения. Если язык программирования поддерживает безусловный переход, то в случаях при Вход < Нижний_порог обходятся проходы второго оператора ЕСЛИ, как показано в примере псевдокода.

Пример псевдокода неинвертирующего триггера Шмитта:


Вход, Верхний_порог, Нижний_порог - вещественные; //Верхний_порог > Нижний_порог
Триггер - булевая;
Задание значений Верхний_порог, Нижний_порог;
Триггер := 0; //Обозначения булевой переменной: 0 и 1 это "ЛОЖЬ" и "ИСТИНА" соответственно 
ЦИКЛ
 //Например, тут можно вставить условие выхода из цикла
 ВВОД Вход;
 ЕСЛИ Вход < Нижний_порог  ТО Триггер := 0; ВЫВОД Триггер; ПЕРЕХОД НА METKA1; КОНЕЦ ЕСЛИ;
 ЕСЛИ Вход > Верхний_порог ТО Триггер := 1; ВЫВОД Триггер; КОНЕЦ ЕСЛИ;
 МЕТКА1:
КОНЕЦ ЦИКЛА;

Триггер Шмитта с обратной связью на аналоговый вход

На аналоговых элементах
Неинвертирующий эмиттерно-связанный триггер Шмитта на дифференциальном усилителе.

Пример реализации триггера Шмитта на двух транзисторах приведен на рисунке. В этой схеме каскад на транзисторе T1 является простейшим компаратором. Положительная обратная связь осуществляется с эмиттера второго транзистора на эмиттер первого транзистора, для сигнала обратной связи первый транзистор работает в режиме с общей базой.

В современной аналоговой схемотехнике триггеры Шмитта обычно выполняются на операционном усилителе в режиме компаратора, охваченного резистивной положительной обратной связью, двухуровневый выходной сигнал которого, по этой же обратной связи, с некоторым запаздыванием, определяемым сопротивлением резистора обратной связи и распределенной и паразитной входной емкостью компаратора, изменяет напряжение сравнения компаратора. В результате этого для входного напряжения компаратор становится двухпороговым, с двумя разными входными напряжениями переключения в два состояния. Благодаря положительной обратной связи в статической характеристике устройства формируется петля гистерезиса, то есть устройство приобретает свойства триггера.

В триггере Шмитта с обратной связью после переключения триггера существует интервал, на котором действует предыдущее значение напряжения сравнения до прихода сигнала переключения напряжения сравнения по цепи обратной связи. Если на этом интервале произойдет внезапное изменение входного сигнала в противоположную сторону, то триггер переключится по предыдущему напряжению сравнения, то есть преждевременно.

Триггер Шмитта на цифровых логических элементах

Триггер Шмитта, выполненный на логических элементах «НЕ»

Простейшая реализация триггера Шмитта на цифровых логических элементах в качестве аналоговых инвертирующих усилителей — это два последовательно включенных логических инвертора, которые в таком включении образуют аналоговый однопороговый компаратор с порогом переключения приблизительно равным половинному напряжению питания. Образованный двумя элементами компаратор охвачен резистивной обратной связью, выходной сигнал которого через обратную связь изменяет пороговое напряжение переключения для входного сигнала.

Длительность фронта и скорость нарастания выходного сигнала этого устройства не зависит от скорости нарастания входного сигнала и является величиной постоянной, зависящей от быстродействия логических вентилей.

Использование логических вентилей в качестве аналогового компаратора ухудшает точность, стабильность и воспроизводимость порогов переключения, а резистивная обратная связь совместно с паразитными и входной емкостями несколько уменьшает быстродействие устройства.

Применение триггера Шмитта

Для восстановления искаженного при передаче двухуровневого сигнала

Сравнение работы однопорогового компаратора и двухпорогового триггера Шмитта для восстановления искаженного в линии передачи двухуровневого двоичного сигнала.
U — входной искаженный сигнал, красной пунктирной линией показан порог переключения однопорогового компаратора, зелеными пунктирными линиями пороги переключения триггера Шмитта;
A — выходной сигнал компаратора;
B — выходной сигнал триггера Шмитта.

Принцип восстановления искаженного двухуровневого сигнала показан на рисунке. Предположим, что высокий уровень сигнала кодирует логическую «1», низкий уровень — логический «0». Допустим, неискаженное напряжение логической «1» немного превышает верхний порог триггера Шмитта, но при искажении в линии от помех верхний уровень на конце линии колеблется. Пусть в линию передается только логическая «1», если напряжение на выходе линии снизится от воздействия помехи ниже порога переключения компаратора, то на выходе компаратора возникнут ложные значения, отвечающие логическому «0».

На выходе же триггера Шмитта ложные логические «0» при передаваемой логической «1» появятся только в том случае, если уровень сигнала на выходе канала передачи опустится ниже нижнего порога переключения триггера Шмитта. Аналогично действует защита от помех при передаче логического «0».

Должным выбором уровней сигнала и порогов переключения при априорно известном уровне помех в канале передачи удается существенно снизить вероятность искажения передаваемой информации.

В фильтрах дребезга электромеханических ключей

При замыкании контактов у электромеханических коммутирующих устройств — переключателей, кнопок, электромагнитных реле и др. возникает дребезг контактов — многократные неконтролируемые замыкания и размыкания цепи, вызванные подпрыгиванием контактов при соударениях. Во многих случаях дребезг некритичен, например, в выключателях электропитания, но во многих цифровых устройствах дребезг недопустим, так как может вызывать многократные нежелательные переключения состояний триггеров цифрового устройства.

Для исключения вредного эффекта дребезга в таких устройствах применяют различные фильтры дребезга. Один из вариантов такого фильтра с инвертирующим триггером Шмитта и фильтром нижних частот (ФНЧ) на его входе приведен на рисунке.

При ненажатой кнопке напряжение на конденсаторе примерно равно напряжению питания, поэтому напряжение на входе триггера превышает его верхний порог, и, так как триггер инвертирующий, на его выходе будет низкое напряжение, близкое к напряжению «земли», или состояние логического «0».

При нажатии на кнопку конденсатор очень быстро разрядится до нулевого напряжения, на входе триггера напряжение станет ниже нижнего порога переключения и на выходе триггера установится напряжения близкое к напряжению питания — состояние логической «1».

Постоянная времени -цепи выбрана заведомо больше времени успокоения дребезга , поэтому конденсатор во время дребезга, когда цепь кнопки кратковременно размыкается, не успевает зарядиться до нижнего порога переключения триггера и на выходе триггера удерживается стабильное состояние логической «1».

После отпускания кнопки конденсатор через резистор постепенно заряжается, и при достижении напряжения на нем выше верхнего порога переключения триггера выход триггера переходит в состояние логического «0».

В ключевых стабилизаторах напряжения на триггере Шмитта

В ключевых стабилизаторах напряжения с управлением ключом от триггера Шмитта используется гистерезисные свойства триггера Шмитта — при превышении выходным напряжением стабилизатора выше верхнего порога переключения триггера, триггер размыкает электронный ключ, что вызывают постепенное, за счет конденсатора выходного фильтра снижение выходного напряжения, после достижения выходным напряжением нижнего порога переключения триггер переключается и снова замыкает ключ. Далее процесс повторяется. При этом периодическом процессе выходное напряжение колеблется между порогами переключения триггера Шмитта.

Электромагнитное реле, используемое как триггер Шмитта в разных регуляторах

Электромеханические реле являются триггером Шмитта с ключевым исполнительным элементом.

Обычное электромагнитное реле обладает петлей гистерезиса в координатах ток обмотки релеего состояние так как ток срабатывания реле всегда превышает ток удержания, поэтому в диапазоне токов обмотки между током срабатывания и тока удержания имеется неоднозначность состояния реле, в этом диапазоне состояние реле зависит от предыстории.

Электромагнит реле вместе с подвижным якорем являются по сути двухпороговым компаратором, который делит весь диапазон токов обмотки реле на три поддиапазона: ток ниже тока отпускания, ток выше тока удержания, но ниже тока срабатывания — аналог состояние хранения двоичного RS-триггера, и ток выше тока срабатывания.

Контактные группы реле являются ключом, имеющим два устойчивых состояния: «контакты разомкнуты» и «контакты замкнуты».

Фактически реле содержит в себе все функциональные элементы ключевого стабилизатора (регулятора) напряжения на триггере Шмитта: RS-триггер и ключевой переключатель, поэтому оно часто применяется в различных устройствах, называемых реле-регуляторами, причем такие регуляторы пригодны для двухпозиционного регулирования величин различной физической природы, например, температуры, давления и др.

В автомобильных ключевых стабилизаторах напряжения генератора[править | править код]

В автомобильных генераторах постоянного тока, в ключевых стабилизаторах напряжения с триггером Шмитта, реле является и прецизионным триггером Шмитта и ключевым управляющим элементом, шунтирующим дополнительное последовательное сопротивление в обмотке возбуждения генератора, а генератор является объектом управления.

В автомобильных генераторах переменного тока, в ключевых стабилизаторах напряжения на триггере Шмитта.

В различных терморегуляторах

В терморегуляторах холодильников

В механическом регуляторе-стабилизаторе температуры давление газа внутри термодатчика сильфонного типа поступает на пневмомеханический двухпороговый компаратор с перенастраивымым порогом срабатывания.

Пневмомеханический двухпороговый компаратор делит весь диапазон входных давлений газа внутри термодатчика сильфонного типа на три поддиапазона: давление включения, давление удержания включенного состояния и давление отключения. Давление удержания является состоянием хранения записанной в механический RS-триггер информации.

Пневмомеханический двухпороговый компаратор переключает и механический RS-триггер и порог срабатывания пневмомеханического двухпорогового компаратора. Механический RS-триггер управляет электрическим выключателем, контакты которого включают и выключают электродвигатель компрессора, либо нагревательный элемент в холодильниках абсорбционного типа.

Таким образом, механический терморегулятор холодильника является электромеханическим стабилизатором температуры с механическим триггером Шмитта с переключаемым порогом срабатывания и с контактной группой работающей как ключ и работает подобно ключевому стабилизатору напряжения на триггере Шмитта.

Другие применения в качестве терморегуляторов

Также электромеханические аналоги триггера Шмитта используются в терморегуляторах электрических утюгов, духовых кухонных шкафов, электроплит и электропечей, в биметаллических реле регуляторов температуры, например, бытовых отопительных котлов, в терморегуляторах бойлеров и электрических чайников с функцией бойлера.

См. также

Статью про триггер шмидта я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое триггер шмидта и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Расчет импульсных стабилизаторов

Широкое распространение получили импульс­ные стабилизаторы. В основном применяются импульсные стабилизаторы с ШИМ и импульс­ные стабилизаторы релейного типа.

Структурная схема импульсного стабилиза­тора с ШИМ дана на рисунке 48.

Рисунок 48

 

На вход регулирующего транзистора (РТ) от источника постоянного напряжения подается по­стоянное нестабилизированное напряжение. Управление регулирующим транзистором осу­ществляется модулятором ШИМ.

Длительность управляющих импульсов ШИМ зависит от сигнала, поступающего на его вход. Под воздействием управляющих импуль­сов регулирующий транзистор периодически с заданной частотой подключает источник пита­ния к входу фильтра (Ф) стабилизатора. Напряжение на входе фильтра имеет форму однополярных прямоугольных импульсов. На выходе фильтра выделяется в основном постоянная со­ставляющая напряжения. Выходное напряжение сравнивается с опорным, и .сигнал разности, усиленный усилителем У, поступает на вход модулятора ШИМ.

При изменении выходного напряжения изме­няется сигнал разности между выходным и опор­ным напряжениями, изменяется сигнал на входе широтно-импульсного модулятора, что приво­дит к изменению длительности управляющих импульсов. В результате изменяется длитель­ность импульсов на входе фильтра и среднее значение выходного напряжения возвращается к своему первоначальному значению.


В релейных стабилизаторах в цепь ОС вместо широтно-импульсного модулятора включен ре­лейный элемент-триггер. Релейные стабилиза­торы работают в режиме устойчивых автоколе­баний. При изменении входного напряжения или тока нагрузки в отличие от стабилизаторов с ШИМ изменяется частота переключения регули­рующего транзистора, а среднее значение выход­ного напряжения поддерживается неизменным с определенной степенью точности.

Силовая часть импульсных стабилизаторов может быть выполнена в трех вариантах (рисунок 49).

Рисунок 49

 

В стабилизаторе по схеме рисунок 49,а напря­жение на выходе меньше входного напряжения UВЫХ<UВХ. Стабилизатор по схеме рисунке 49,б позволяет получить на выходе напряжение боль­ше, чем на входе. Устройство по схеме рисунке 49,в является полярно-инвертируемым. На его выхо­де напряжение имеет полярность, противопо­ложную полярности входного напряжения. Зна­чение напряжения на выходе может быть как больше, так и меньше входного напряжения в зависимости от скважности управляющих импульсов.

Цепь управления импульсным стабилизато­ром содержит источник опорного напряжения, делитель ОС, усилитель, широтно-импульсный модулятор или триггер. Источник опорного на­пряжения, делитель ОС, усилитель выполняются так же, как и в стабилизаторах непрерывного действия.

В импульсном стабилизаторе на регулирую­щем транзисторе рассеивается значительно мень­шая мощность по сравнению со стабилизато­ром непрерывного действия, поэтому его КПД выше, а объем и масса меньше.

На рисунке 50 изображена схема импульсного стабилизатора понижающего типа с микросхе­мой К142ЕП1, действующего как в релейном режиме, так и в режиме ШИМ. На рисунке 50 элементы микросхемы ограничены штриховой линией.

Источник опорного напряжения содержит па­раметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R1; эмиттерный повторитель на транзисторе VT1. Напряжение стабилитрона VD1 подается на входе эмиттерного повторите­ля, опорное напряжение снимается с резистора R3 (вывод 9), включенного в цепь эмиттера транзистора VT1. Диод VD2, включенный в цепь эмиттера транзистора VT1 последовательно с резисторами R2, R3, является термокомпенсирующим элементом.

Дифференциальный усилитель постоянного тока выполнен на транзисторах VT10, VT12, резисторе R11. Его коллекторной нагрузкой является генератор тока, выполненный на транзисторах VT9, VT11. На один вход усилителя (вывод 12) подается напряжение с внешнего срав­нивающего делителя, на другой (вывод 13) опор­ное напряжение с резистора R3.

Сигнал с выхода дифференциального усили­теля поступает на вход эмиттерного повторителя (VT8, R9). Широтно-импульсный модулятор со­держит триггер Шмитта (VT5, VT6, R5-R8) и диодный мост (VD3-VD6), на вход которого поступает внешний пилообразный сигнал.

Пилообразное напряжение выделяется на ре­зисторе R10, складывается с выходным напряже­нием усилителя постоянного тока и поступает на вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе VT7. На входе триггера и резисторе R9 напряжение равно сумме выходного напряже­ния усилителя и напряжения пилообразного син­хронизирующего сигнала.

Транзистор VT5 триггера Шмитта через про­межуточный усилитель VT4 управляет состав­ным транзистором VT3, VT2.

Рисунок 50

 

Кроме К142ЕП1 стабилизатор содержит ре­гулирующий транзистор VT13, фильтрVD7, L, Сн, сравнивающий делитель R16, R17, R18 и параметрический стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторе VT14 для питания микросхемы.

Рассмотрим принцип действия стабилизатора в релейном режиме.

При подключении стабилизатора к источнику постоянного напряжения к выводу 5 микросхемы поступает напряжение питания источника опор­ного напряжения.

Стабилизированное напряжение с вывода 6 микросхемы поступает на базу транзистора VT14. Транзистор VT14 совместно с источником опорного напряжения микросхемы и конденсато­ром С1 образует параметрический стабилизатор, напряжение которого поступает на вывод 10 МС.

При наличии напряжения питания на выводе 10 транзистор VT6 триггера закрыт, а транзи­стор VT5 открыт. Соответственно транзисторы VT4, VT3, VT2 находятся также в открытом состоянии

Через транзисторы VT2, VT3 и резистор R3 протекает ток базы регулирующего транзистора VT13, и он открывается. Напряжение на входе фильтра (диоде VD7) станет равным входному напряжению стабилизатора. Выходная емкость стабилизатора Сн заряжается, и выходное напря­жение увеличивается, в связи с этим увеличива­ется напряжение на нижнем плече сравнивающе­го делителя-резистора R18 и базе транзистора VT12. Как только напряжение на базе транзисто­ра VT12 превысит опорное напряжение, посту­пающее на базу VT10 с вывода 9, токи базы и коллектора VT12 начинают увеличиваться. Уве­личивается напряжение коллектор-эмиттер тран­зистора VT10 и соответственно на входе тригге­ра UR9.

При определенном выходном напряжении, напряжение на входе триггера UR9 станет равным верхнему порогу его срабатывания. Транзи­стор VT6 открывается, а транзисторы VT5, VT4, VT3, VT2 закрываются. Ток базы внешнего регу­лирующего транзистора VT13 станет равным нулю, и он закроется. Напряжение на входе фильтра UVD7 станет равным нулю. Выходное напряжение стабилизатора начинает умень­шаться. При этом уменьшается напряжение на резисторе R18 и базе транзистора VT12 микро­схемы. Уменьшаются токи базы и коллектора транзистора VT12. Ток коллектора транзистора VT10 увеличивается, и напряжения на нем и на входе триггера UR9 уменьшаются. При некото­ром выходном напряжении напряжение на входе триггера UR9 достигает нижнего порога его сра­батывания, транзистор VT6 закрывается, а тран­зисторы VT2-VT5 открываются. Вновь откры­вается регулирующий транзистор VT13, и напряжение на выходе стабилизатора начинает увеличивается. Так процесс непрерывно повторяется.

При изменении входного напряжения или то­ка нагрузки изменяется скорость заряда или разряда выходной емкости, а среднее значение выходного напряжения, ввиду постоянства поро­гов срабатывания триггера, остается неизменным с определенной степенью точности. Изменение входного напряжения приводит к изменению от­носительной длительности импульса регулирую­щего транзистора и к изменению частоты его переключения.

При работе устройств в режиме ШИМ на вход диодного моста VD3-VD6 в микросхеме подается внешний пилообразный сигнал, кото­рый выделяется на резисторе R10 и суммируется с выходным напряжением дифференциального усилителя.

Под воздействием пилообразного сигнала осуществляется переключение транзисторов мик­росхемы и регулирующего транзистора VT13. При изменении выходного напряжения изменя­ется напряжение на выходе дифференциального усилителя, что приводит к смещению пилооб­разного сигнала и к изменению относительной длительности импульсов транзисторов микро­схемы и регулирующего транзистора VT13. В результате выходное напряжение возвращается к своему первоначальному значению.

Система схемотехнического моделирования LTspice IV

Краткое руководство

Интерфейс

LTspice IV является очень простым и точным инструментом для моделирования схем. К тому же эта система полностью бесплатна и может работать под Линуксом с использованием Wine. Одна из интересных особенностей программы — возможность вывода в звуковой wav файл результатов симуляции, которые можно будет затем прослушать.

Программу можно скачать по адресу http://www.linear.com или по прямой ссылке: LTspiceIV.exe (10 мб). Дополнительные библиотеки и примеры можно найти здесь и здесь.

При запуске программы появляется главное окно:

Дальше следует создать новый файл (меню File —> New schematic), при этом станут активными почти все значки верхней панели инструментов:

Кроме значков в панели инструментов будут полезными функциональные клавиши:

  • R — выбрать резистор;
  • C — выбрать конденсатор;
  • L — выбрать индуктивность;
  • D — выбрать диод;
  • G — выбрать землю;
  • T — текст;
  • S — Spce директива;
  • F2 — выбор компонента;
  • F3 — рисовать проводник;
  • F4 — метка узла;
  • F5 — удалить;
  • F6 — копировать;
  • F7 — передвинуть;
  • F8 — перетащить;

Эти функциональные клавиши частично дублируют меню Edit.

Пример создания схемы релаксационного генератора на операционном усилителе.

Нажав клавишу F2 попадаем в окно выбора компонентов, из меню выбираем [opamps], выбираем нужную модель операционного усилителя , например LT1013:

и помещаем её на схему, кликнув в главном окне один раз в той точке, где он будет размещён:

После помещения компонента на схему следует нажать ESC, что бы выйти из текущего режима размещения компонентов. Далее снова нажимаем F2, попадаем в окно выбора компонентов, и если необходимо переходим в корневой каталог, откуда выбираем voltage — источник питания и помещаем его на схему, кликнув в главном окне в двух местах — сверху и снизу операционного усилителя:

Пока курсор показывается в виде символа компонента, его можно вращать, используя комбинацию клавиш Ctrl+R (см. подсказку внизу слева главного окна программы в панели статуса). Если компонент уже помещён на схему, для его вращения следует нажать F7 (или в панели инструментов нажать кнопку «передвинуть»), выбрать компонент на схеме, и далее нажать комбинацию клавиш Ctrl+R.

Далее размещаем все остальные компоненты:

И с помощью клавиши F3 рисуем проводники:

Теперь необходимо указать номиналы компонентов — конденсатора, резисторов и источников питания. Для этого надо навести курсор на компонент, нажать правую кнопку мыши, пример для конденсатора:

Мы указали значение ёмкости 1n, т.е. 1000 пФ, так как n обозначает множитель «нано», равный 10-9. Есть и другие множители:

  • M — милли = 10-3
  • U — микро = 10-6
  • N — нано = 10-9
  • P — пико = 10-12
  • F — фемто = 10-15
  • K — кило = 103
  • MEG — мег = 106
  • G — гига = 109
  • T — тера = 1012

Для ёмкости, например, 100 пФ, следует указать значение 100p, для 0,1 мк — 0.1u, для одной фарады — 1 (просто 1, без всяких множителей). Разделителем дробного числа служит точка, регистр множителя игнорируется (можно вводить как 1n, так и 1N). Вместо точки можно вводить множитель, например, 1n9 = 1900 пФ.

Дальше вводим значения номиналов резисторов, все по 100 кОм:

Вместо 100k можно вводить 0.1meg, что то же самое.

Для источников питания вводим напряжения по 10 вольт:

В результате получится схема со всеми номиналами:

Теперь осталось только настроить режим моделирования. Для этого в меню Simulate следует выбрать Edit simulation Cmd и заполнить верхние три строки самой первой вкладки (Transient) анализа переходных процессов:

  • Stop Time = 0.01
  • Time to Start saving Data = 0
  • Maximum Timestep = 1u

Расшифруем эти значения:

0.01 — это полное время симуляции;
0 — время, с которого начнётся отображения графика;
1u — максимальный шаг расчёта (чем он меньше, тем более точными получаются графики, но и время расчёта возрастает).

Нижняя строка .tran 0 0.01 0 1u заполняется автоматически.

Дальше следует закрыть это окно, и разместить полученную команду где-нибудь на схеме:

Теперь можно сохранить результат работы (меню File —> Save As).

Затем в панели управления нажать кнопку «пуск» (или в меню Simulate выбрать Run), появится пустое окно симуляции. Теперь нужно навести курсор на какой-нибудь проводник в окне схемы, форма курсора изменится и превратится в щуп, и если теперь кликнуть левой кнопкой мыши, то в окне симуляции появится график осциллограммы напряжения:

Что бы добавить на график другую осциллограмму следует кликнуть по другому проводнику, удерживая нажатой клавишу Ctrl. Если навести курсор на какой-либо компонент, то форма курсора изменится на токовые клещи, соответственно клик в таком случае покажет осциллограмму тока, протекающего через данный компонент.

Что бы удалить какую-либо осциллограмму с графика, следует воспользоваться ножницами (Функциональная клавиша F5).

Запись сигнала в файл.

В схему необходимо будет добавить метку для того проводника, с которого будет сниматься сигнал. Это делается нажатием клавиши F4 или выбором в меню Edit команды Lable Net:

Метку надо как-нибудь назвать, в данном случае out, и поместить её на схему (на какой-нибудь проводник):

Далее надо нажать клавишу S или в меню Edit выбрать команду Spice directive и ввести туда такую строку:

.wave ./file.wav 8 11025 V(out)

Убедитесь, что переключатель Spice directive включён.

Строка .wave ./file.wav 8 11025 V(out) обозначает, что сигнал будет выводиться в файл с именем file.wav, находящийся в той же директории, что и файл со схемой, в формате 8 бит с частотой дискретизации 11025 Гц. Параметры аудиосигнала следует устанавливать такие, которые поддерживает звуковая карта, иначе для прослушивания файла на данном компьютере файл придётся перекодировать (изменить частоту дискретизации и/или разрядность). Если нужно поместить создаваемый файл в другой каталог, то путь к файлу можно указать непосредственно — .wave c:/file.wav 8 11025 V(out).

А так же можно увеличить время симуляции, что бы получить более продолжительное время звучания и увеличить шаг симуляции, что бы ускорить процесс:

И ещё одно важное замечание: амплитуда сигнала, который записывается в файл, должна лежать в диапазоне -1..+1 вольт или ампер, иначе сигнал будет искажён.

Несколько изменим схему, добавив трёхзвенный RC фильтр и делитель напряжения:

Теперь в точке out будет почти синусоидальный сигнал:

Обратите внимание, что при зумировании между ближайших одинаковых точек, лежащих на синусоиде, слева в панели статуса указывается частота сигнала, в данном случае равная 1,36 кГц (точность измерения частоты зависит от точности позиционирования курсора).

И можно прослушать результат вывода в файл: ltspice.mp3.

Your browser does not support the audio element.

Файл с последней схемой можно скачать здесь.

Подключение библиотек.

Внимание! По умолчанию библиотека элементов CD4000 отсутствует в программе, её нужно скачать и установить отдельно. Брать здесь. Всю директорию CD4000 поместить в каталог LTspiceIV\lib\sym\CD4000, а файлы CD4066B.lib и CD4000.lib — в каталог LTspiceIV\lib\sub.

Нарисуем схему генератора на триггере Шмитта:

Логический элемент CD40106B возьмём в каталоге [CD4000] (клавиша F2):

Установим время и шаг симуляции (0.001 и 100u):

При попытке запустить расчёт выскакивает ошибка о вызове неизвестной схемы:

Это значит, что не найдена библиотека, в которой описан элемент CD40106B. Необходимо явно указать библиотеку с этим элементом. Это делается нажатием клавиши S или из меню File —> Spice directive и в появившееся окно вводим команду .lib cd4000.lib:

Необходимо убедиться, что переключатель Spice directive выбран.

Теперь запускаем расчёт и получаем результат (установив щуп на выход логического элемента):

Файл со схемой генератора на триггере Шмитта можно скачать здесь.

Запуск симметричного мультивибратора.

Создадим схему классического симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах (транзисторы возьмём к примеру, 2N2222).

Обратите внимание, что на схеме справа на проводнике расположен текст OUT — это метка цепи, для её создания надо нажать клавишу F4 (или вызвать из меню Edit—>Label Net) и расположить на проводнике, который мы хотим пометить:

Здесь вводится только слово OUT, ничего больше изменять не надо.

Далее введём параметры режима моделирования (в меню Simulate —> Edit Simulation Cmd): .tran 0 0.01 10n

Если теперь запустить выполнение расчёта (кнопка Run в панели инструментов), то генерации не возникнет. Это связано с тем, что схема идеально симметричная — полностью совпадают параметры транзисторов и пассивных элементов, что в реальных схемах никогда не встречается.

Существует несколько способов решения этой проблемы. Рассмотрим первый способ. Он заключается в том, что в номинал какого-либо элемента схемы вносится незначительное отклонение:

В данном случае слегка увеличено сопротивление резистора R2 до величины 100,01 кОм. Но одного этого недостаточно, схема не запустится. Необходимо добавить в параметры моделирования директиву sturtup (в меню Simulate —> Edit Simulation Cmd отметить галочку Start external DC supply voltages at 0V):

Тогда строка параметров симуляции примет такой вид: .tran 0 0.01 10n startup.

Директива sturtup даёт команду на расчёт начальных условий с отключением независимых источников тока и напряжения, после чего начинается расчёт переходных процессов, независимые источники тока и напряжения подключаются в течении 20 микросекунд после начала расчёта. Теперь мультивибратор запускается:

Рассмотрим второй способ запуска. Для этого изменим сопротивление резистора R2 до первоначальной величины 100 кОм, и отменим директиву sturtup. Теперь разместим на схеме spice-директиву, устанавливающую начальные условия: .ic V(OUT)=5. Для этого надо нажать клавишу T или в меню Edit выбрать Text:

И обязательно отметить галочку SPICE directive, что бы текст воспринимался как команда! Дальше нажать ОК, и разместить текст где-нибудь на схеме:

Директива .ic V(OUT)=5 (ic — аббревиатура от internal condition) устанавливает напряжение 5 вольт в точке OUT схемы в момент подачи напряжения питания (после завершения расчётов по постоянному току напряжение 5 вольт снимается), что позволяет запустить мультивибратор:

Схему мультивибратора можно скачать здесь.

См. также Применение LTSpice для измерения входного и выходного сопротивлений усилительных каскадов

BACK
Триггер Шмитта

использует два транзистора

.

Эта идея дизайна показывает, как добавить положительную обратную связь к паре Дарлингтона для создания триггера Шмитта с очень высоким коэффициентом усиления по току (обычно 10 000). Я не знаю каких-либо подобных схем для сравнения, кроме микросхем. Тем не менее, он выполняет очень распространенную функцию очень простым способом. Схема может быть рассчитана на токи нагрузки в диапазоне от миллиампер до ампер с входным сопротивлением выше 100 МОм для более низких токов нагрузки.

Рисунок 1  Двухтранзисторный триггер Шмитта

На рис. 1 показана базовая схема в ее «NPN», версии с активным низким уровнем, а . На рис. 2 показана «PNP», версия с активным высоким уровнем. R2 и R3 создают напряжение (через R(L)) на эмиттере Q1. Когда входное напряжение увеличивается от нуля до точки V на , определяемой уравнением 1, Q1 начинает включаться. Ток его коллектора будет усиливаться Q2, уменьшая V из , что снизит напряжение на эмиттере Q1, включив его сильнее.Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока Q1 не насытится, если предположить, что положительная обратная связь от R3 больше, чем отрицательная обратная связь, вызванная током от эмиттера Q1.

Рисунок 2  Версия Active-high

Уравнение 2 описывает эту ситуацию; уравнение должно удовлетворяться по крайней мере в два раза. Чем больше неравенство, тем больше величина гистерезиса. уравнение 2 можно решить, чтобы дать ограничения на элементы схемы, как показано в уравнении.3 для R(L), и уравнение. 4 для Рин (он же R1). уравнение 4 и уравнение. 5 также дайте предел для R3, который должен быть меньше, чем R(L), умноженное на коэффициент усиления Q2, чтобы поддерживать положительное значение Rin; обычно R3 составляет половину или меньше этой суммы. Очевидно, это помогает, если Q2 является компонентом с высоким коэффициентом усиления. Выбор R3 (и V на ) позволяет вычислить R2 по уравнению. 6.

Во включенном состоянии V из аппроксимируется уравнением. 7. Поскольку доминирующая составляющая зависит от коэффициента усиления Q2, измеренное напряжение обычно несколько отличается, но обычно находится в диапазоне от 2 до 3 вольт.Ток в R в также добавляется к напряжению на R2 (уравнение 9), и если R1 слишком мало, ток значительно увеличится V R2 (фактически, если R в равно нулю, V out будет следовать за V в ). Когда входное напряжение падает, выход остается включенным до тех пор, пока Q1 не выйдет из состояния насыщения. В этот момент положительная обратная связь отключит Q1 и Q2. уравнение 8 описывает этот V вне точки . Поскольку обычно требуется поддерживать минимальное значение R2, чтобы V из было низким, корректировка V из будет зависеть от изменения R1, но опять же, это значение V из зависит от бета Q1 и Q2.

Эта слабо определенная точка отключения является одним из недостатков этой схемы. Однако все еще существует множество приложений, которым не нужны точно определенные точки срабатывания. Как правило, вы должны выбрать R2 и R3 настолько малыми, насколько это практически возможно, имея в виду, что ток покоя протекает через R(L), и сделать R1 настолько большим, насколько это необходимо (или разрешено уравнением 4), и удовлетвориться любым значением V . от вы в конечном итоге с. Другим основным недостатком является относительно высокое напряжение на Q2, когда он проводит ток, что делает его непрактичным для токов выше нескольких ампер.Это также ограничивает схему более высокими напряжениями V+, что позволяет использовать ее нишу при более высоких токах и напряжениях, чем у большинства ИС.

Рисунок 3 — это Рисунок 1 перерисован, чтобы включить три дополнительных компонента, которые будут использоваться во многих приложениях. D1 предотвращает пробой перехода база-эмиттер Q1, если напряжение на эмиттере превысит 6-7 вольт в выключенном состоянии. D2 уменьшает вклад R3 в выходное напряжение в открытом состоянии. D2 особенно важен, если вы сделаете R3 равным или меньшим, чем R2.Резистор R4 улучшает отключение Q2 и предотвращает его срабатывание по току утечки от Q1.

Рисунок 3  Дополнительные компоненты

Q2 может быть транзистором Дарлингтона (кажется, мало преимуществ в том, чтобы сделать Q1 транзистором Дарлингтона). В качестве альтернативы один или оба транзистора могут быть полевыми МОП-транзисторами (с соответствующими изменениями в уравнениях).

См. также :

Что использовать: триггер 555 или триггер Шмитта?