 |
Порядок выполнения работы.
|
|
|
|
Лабораторная работа № 9
Исследование работы симметричного триггера на биполярных транзисторах.
Цель работы: 1. Ознакомиться с назначением и принципом действия тpиггеpа
биполярных транзисторах.
2. Ознакомиться с практическими схемами RS- тpиггеpов.
Общие сведения
Триггер - электронная схема с двумя устойчивыми состояниями. Схема триггера на электронных лампах была предложена в 1918 году русским учѐным М.А.Бонч-Бруевичем. Одно состояние триггера принимается за нулевое, другое состояние принимается за единичное. Термин триггер происходит от английского слова trigger - защѐлка, спусковой крючок.
Триггеры предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений). Однако триггеры могут использоваться и для построения некоторых цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный или цифровые линии задержки.
Устройство и принцип работы симметричного триггера
Симметричный триггер представляет собой двухкаскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связью, которая осуществляется через RC–цепи с коллектора одного транзистора на базу другого.
|
|
Схема симметричного триггера с независимым смещением.
Данная схема триггера имеет название симметричного триггера с независимым смещением. В данной схеме параметры левой и правой части идентичны, то есть Rb1 = Rb2, Rk1 = Rk2, R1 = R2, C1 = C2, транзисторы VT1 и VT2 имеют одинаковые параметры.
Хотя триггер и называется симметричным, в реальных схемах никогда не удаётся допиться идентичности параметров транзистора, поэтому при подключении триггера к источнику питания один из его транзисторов окажется открытым (состояние насыщения), а другой транзистор будет в закрытом состоянии (состояние отсечки). В данном состоянии триггер может находиться сколько угодно долго (пока присутствует напряжение питания).
|
|
|
Допустим, что после подключения триггера к источнику питания транзистор VT1 оказался в открытом состоянии, а транзистор VT2 – в закрытом состоянии. В этом случае коллекторное напряжение транзистора VT1 окажется примерно равным 0, а коллекторное напряжение VT2 – напряжению источника питания + Е. Казалось бы, за счёт резистора R1 транзистор VT2 должен был бы открыться, но так как на базу VT2 поступает дополнительное напряжение смещения Eb, поэтому на базе VT2 поддерживается напряжение меньшее, чем необходимо для открытия данного транзистора. Таким образом за счёт дополнительного источника смещения Eb схема триггера находится в устойчивом состоянии, а на выходах триггера поддерживаются парафазные напряжения.
Для того чтобы на выходах симметричного триггера изменились напряжения необходимо подать на триггер внешний управляющий (запускающий) импульс напряжения или тока. В этом случае триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое, транзисторы в схеме изменяют своё состояние: открытый транзистор – закрывается, а закрытый – открывается. В это же время на выходах триггера формируется перепад напряжения.
Схемы запуска триггера
Как говорилось выше для переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое необходимо подать на его входы управляющий (запускающий) импульс. В зависимости от того как подавать управляющий импульс существует несколько видов схем запуска триггера:
· 1.В зависимости от способа управления:
o — раздельный запуск;
|
|
|
o — счётный (общий) запуск.
o – импульсный запуск.
· 2.В зависимости от места поступления импульса запуска:
o — базовый;
o — коллекторный.
Для запуска триггеров используют короткие импульсы, которые формируются дифференциальными RC- или RL- цепочками. Так как при прохождении импульса через дифференциальную цепочку формируется два разно полярных импульса, то для предотвращения двойного срабатывания триггера между дифференциальной цепочкой и точкой входа запускающего импульса ставят диод, который отсекает второй импульс. В общем случае схема запуска имеет следующий вид:
RS-триггер
Основным триггером, на котором базируются все остальные триггеры является RS-триггер.
RS-триггер имеет два логических входа:
· R - установка 0 (от слова reset);
· S - установка 1 (от слова set).
RS-триггер имеет два выхода:
· Q - прямой;
· Q- обратный (инверсный).
Состояние триггера определяется состоянием прямого выхода. Простейший RS-триггер состоит из двух логических элементов, охваченных перекрёстной положительной обратной связью (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 - Схема простейшего RS- триггера на базе ИЛИ-НЕ
Рассмотрим работу триггера:
Пусть R=0, S=1. Нижний логический элемент выполняет логическую функцию ИЛИ-НЕ, т.е. 1 на любом его входе приводит к тому, что на его выходе будет логический ноль Q=0. На выходе Q будет 1 (Q=1), т.к. на оба входа верхнего элемента поданы нули (один ноль - со входа R, другой - с выхода). Триггер находится в единичном состоянии. Если теперь убрать сигнал установки (R=0, S=0), на выходе ситуация не изменится, т.к. несмотря на то, что на нижний вход нижнего логического элемента будет поступать 0, на его верхний вход поступает 1 с выхода верхнего логического элемента. Триггер будет находиться в единичном состоянии, пока на вход R не поступит сигнал сброса. Пусть теперь R=1, S=0. Тогда Q=0, а =1. Триггер переключился в "0". Если после этого убрать сигнал сброса (R=0, S=0), то все равно триггер не изменит своего состояния.
Для описания работы триггера используют таблицу состояний (переходов).
Обозначим:
· Q(t) - состояние триггера до поступления управляющих сигналов (изменения на входах R и S);
· Q(t+1) - состояние триггера после изменения на входах R и S.
Таблица 2.1 - Таблица переходов RS триггера в базе ИЛИ-НЕ
|
|
|
| R | S | Q(t) | Q(t+1) | Пояснения |
| Режим хранения информации R=S=0 | ||||
| Режим установки единицы S=1 | ||||
| Режим установки нуля R=1 | ||||
| * | R=S=1 запрещённая комбинация | |||
RS-триггер может быть собран и на базе элементов И-НЕ. Единственная разница это то, что триггер на элементах И – НЕ активируется, то есть переводится в другое состояние потенциалом логического нуля. Триггер, собранный на элементах ИЛИ – НЕ активируется логической единицей. Это определяется таблицей истинности логических элементов.
Порядок выполнения работы.
1. Изучить теоретическую часть.
2. Начертить схему симметричного триггера на биполярных транзисторах (согласно ГОСТ).
3. Начертить схему RS-триггера на базе элементов И-НЕ.
4. Заполнить таблицу состояний RS-триггера на базе элементов И-НЕ.(аналогично ИЛИ-НЕ.)
5. Ответить на контрольные вопросы и сделать вывод.
Контрольные вопросы
1. Дать определение триггера.
2. Варианты применения триггеров.
3. Как производится запуск транзисторных триггеров? Какие бывают виды запуска?
4. В чем отличие RS-триггера, собранного на базе ИЛИ-НЕ от RS-триггера на базе И-НЕ?
|
|
|
