Триггер шмитта

 

Использование: в импульсной технике в качестве дискриминаторов амплитуды, формирователей прямоугольных сигналов. Сущность изобретения: триггер Шмитта содержит 2 транзистора п-р-п-типа (1, 5), 1 транзистор р-п-р-типа (3), 1 резистор (7), 3 источника стабильного тока (4, 6, 8), 1 источник входного напряжения (2), 1 широкополосный преобразователь тока в напряжение с малым входным сопротивлением и стабильным коэффициентом преобразования (9). 1 ил. 0+Ј

(19) (II) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 Н 03 К 3/295

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) j -БдИНМ

„ (Л93-ЩМНМЧБЦЫ

«,i ÜËÈÎTEÍÀ.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) TP И Г ГЕ P Ш М И ТТА гХ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810910/21 (22) 04,04.90 (46) 23.01.93, Бюл, ¹ 3 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А.П.Рыбаков (56) Расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах/Под ред. Т.M.Àãàханяна. M.: Сов,радио, 1975, с. 220, рис. 5.17.

Там же, с. 221, рис, 5,18. (57) Использование: в импульсной технике в качестве дискриминаторов амплитуды, формирователей прямоугольных сигналов. Сущность изобретения: триггер Шмитта содержит 2 транзистора п-р-и-типа (1, 5), 1 транзистор р-и-р-типа (3). 1 резистор (7). 3 источника стабильного тока (4, 6, 8), 1 источник входного напряжения (2), 1 широкополосный преобразователь тока в напряжение с малым входным сопротивлением и стабильным коэффициентом преобразования (9). 1 ил, 4

О

С

М

1790029

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к несимметричным транзисторным трйггерам, которые используются в качестве дискриминаторов амплитуды, формирователей прямоугольных сигналов и находят широкое применение в устройствах амплитудного отбора аналоговых сигналов.

Триггер Шмитта (TLLI) является необходи мым элементом приборов дм измерения иойизирующих излучений. В этой области техники к ТШ предьявляются требованйя высокой скорости переключения, высокой стабильности, а для переносной аппаратуры — еще и малой потребляющей мощности.

Известен триггер Шмитта, содержащий 15 резистивный делитель з последовательно соединенных первого, второго и третьего резисторов, включенных между шиной питания и землей; первый транзистор, коллектор которого присоединен к точке. 20 объединения.первого и второго резистора, база — к источнику входного напряжения, а эмиттер — к эмиттеру второго транзистора и . четвертому резистору, вторым выводом прйсоединенному к земле; второй транзи- 25 стор, база которого присоединена к точке объединения второго и третьегЬ резисторов,.а коллектор — к четвертому резистору, вторым выводом присоединенному к шине питания. 30

Недостатками данного TLLI являются . нйзкая, при малых токах потребления, скорость переключения, нестабильность скорости переключения, порогов срабатывания и отпускания при изменении напряжения пи- 35 тания, сложная зависимость величины по- рога срабатывания, порога отпускания и гистерезиса от параметров элементов схемы, отсутствие возможности независимой регулировки порога срабатывания и величи- 40 ны гистерезиса.

Скорость переключения определяется степенью насыщения транзисторов ТШ, сопротивлениями и емкостями в коллекторных цепях транзисторов. Величина 45 гистерезйса onpeäåëÿåòñÿ напряженнйем йитания и практически всеми элементами схемы, При изменении напряжения питания меняются режимные токи и нарушаются условия ненасыщенного режима работы тран- 50 зисторов, что ведет к изменению скорости переключения TLU.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является TLLI, содержащий первый резистор, включенный между шиной питания и точкой обьединения коллектора первого транзистора и базы второго транзистора; первый транзистор, база- " которого присоединена к источнику входного напряжения, а эмиттер — к эмиттеру третьего транзистора и второму резистору, вторым выводом присоединенному к земле; второй транзистор, коллектор которого присоединен к шине питания; третий транзи- . стор, коллектор которого присоединен к третьему резистору, вторым выводом присоедйненному к шине питания, а база — к средней точке резистивного делителя из четвертого и пятого резисторов, включенно"о между эмиттером второго транзистора и землей. .Данный ТШ имеет вбэможность независимой регулировки порога срабатывания и величины гистерезиса, но сохраняет перечисленные выше недостатки. аналога.

Целью изобретения является повышение скорости переключений TLU при малых токах потребления, повышение стабильности порога срабатывания, порога отпускания и величины гистерезиса при изменении напряжения питания в широких пределах.

Поставленная цель достигается тем, что в ТШ, содержащий первый транзистор п-рп-типа, к базе которого присоединен источник входного напряжения, а к эмиттеру— эмиттер второго транзистора и-р-и-типа; резистор, включенный межДу базой второго транзистора и землей, введены: первый источник стабильного тока, включенный между коллектором первого транзистора и шиной питания; второй источник стабильного тока, включенный между точкой обьединения эмиттеров первого и второго транзисторов и землей; третий источник стабильного тока, включенный между кonлектором второго транзистора и шиной питания; третий транзистор р-п-р-типа, база которого присоединена к базе первого транзистора и источнику входного напряжения, эмиттер — к коллектору первого транзистора и первому источнику стабильного тока, а коллектор — к точке соединения базы второго транзистора и резистора; широкополосный преобразователь тока в напряжение с малым входным сопротивлением и стабильным коэффициентом преобразования, вход которого присоединен к коллектору второго транзистора и третьему источнику стабильного тока.

На чертеже дана электрическая схема предлагаемого ТШ, Триггер Шмитта содержит первый транзистор 1 п-р-п-типа, база которого присоединена к источнику входного напряжения 2 и базе третьего транзистора 3 р-п-р-типа, коллектор — к эмиттеру транзистора 3 и первому источнику стабильного тока 4, вторым выводом присоединенному к шине питания, а эмиттер — к эмиттеру второго транзистора

5 и-р-п-типа и второму источнику стабильно1790029

10

Uax = О61+ Осигн = О61

Ок! = Uax + Обэз го тока 6, вторым выводом присоединенному к земле; резистор 7, включенный между точкой объединения базы транзистора 5 с коллектором транзистора 3 и землей; третий источник стабильного тока 8. включенный между точкой соединения коллектора транзистора 5 с входом широкополосного преобразователя тока в напряжение 9 с малым входным сопротивлением и стабильным коэффициентом преобразования и шиной питания.

При отсутствии йа входе ТШ напряжения сигнала Осигн = 0 транзистор 1 закрыт и входное напряжение ТШ Uax определяется выражением где О61 — напряжение смещения на базе транзистора 1.

Если выполняется условие О61 > Обб, где Обб — напряжение смещения на базе транзистора 5, то транзистор 5 открыт и его коллекторный ток равен току источника тока

8 l8. Если токи источников тока 6 и 8 равны (I6= l8), то входной ток преобразователя тока в напрягжение9 равен нулю. Порог срабатывания ТШ Оср определяется выражением

Ucp = Обб О61 = l4 x R - -U61, . (1) где l4 — ток источника тока 4;

R — сопротивление резистора 7.

При этом транзистор 3 находится в активном режиме и задает напряжение на

КОЛЛЕКТОРЕ тРаНЗИСтОРа 1 Ок1, ОПРЕДЕЛЯЕмое выражением где Обз — разность напряжений между базой и эмиттером транзистора 3, Для преобразователя тока в напряжение 9 всегда можно выбрать такой режим по постоянному току, что режимный потенциал на входе преобразователя 9 всегда будет больше Обб и, следовательно, транзистор 5 всегда будет в ненасыщенном состоянии.

При наличии на входе ТШ напряжения сигнала Осигн > Ucp открывается транзистор

1, ток 16 переключается из эмиттера транзистора 5 в эмиттер транзистора 1, транзистор

5 закрывается, I8 переключается на вход преобразователя тока в напряжение 9. При этом на выходе преобразователя появится импульсный сигнал с амплитудой Uabix, определяемой выражением

Оных = 8 х Впр, (2) где Rpp — коэффи циент п реобразовани я и реобразователя тока в напряжение 9, Если l4 > l6, через транзистор 3 потечет ток, равный разности токов l4 - l6; следовательно, транзистор 3 всегда будет находиться ь активном режиме и транзистор 1 не насытится при любом напряжении Осигн. Порог отпускания Оот, величина гистерезиса Ur определяются выражениями

Uor = (l4 - (6) х R - U61, (3)

Ur = Ucp - Оот = !6 х В, (4) Высокая скорость переключения ТШ обеспечивается ненасыщенным режимом работы всех транзисторов TLU, малыми постоянными времени в коллекторных цепях транзисторов 1 и 5, которые определяются паразитными емкостями коллекторно-базовых переходов транзисторов и малыми сопротивлениями со стороны эмиттера транзистора 3, включенного по схеме с общей базой, и входа преобразователя тока в напряжение 9, а также быстродействием преобразователя тока в напряжение 9, формирующего фронт выходного прямоугольного импульсного сигнала триггера Шмитта.

При изменении напряжения питания в широких пределах до тех пор, пока источники тока и транзисторы ТШ будут находиться в нормальных режимах, стабильность скорости срабатывания ТШ будет определяться стабильностью параметров преобразовате- .. ля тока в напряжение 9.

Стабильность порогов Ucp u Upy зависит от стабильности U61. режимных токов и R. a стабильность величины гистерезиса - толь- ко от стабильности I6 и R, согласно формулам (1), (3), (4) соответственно.

Стабильность амплитуды Uaaix ТШ, согласно формуле (2), определяется стабильностью I8 и R.

Величины Оср и Ог можно задавать независимо друг от друга, задавая соответствующие значения величин источника тока I8, напряжения смещения О61 и источника тока

16

Таким образом, по сравнению с прототипом, предьявляемый триггер Шмитта обладает большей скоростью переключений при малых токах потребления, большей стабильностью скорости переключений, порога срабатывания, опускания и величины гистерезиса, I

1790029

Формула изобретения

Составител ь А. P ы баков

Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Г,Бельская

Заказ 352 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Триггер Шмитта, содержащий первый транзистор и-р-и-типа. к базе которого присоединен источник входного напряжения, а к змиттеру — змиттер второго транзистора п-р-п-типа, резистор, включенный между базой второго транзистора и землей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости переключений при малых токах потребления, повышения стабильности порога срабатывания, порога отпускания и величины гистереэиса при изменении напряжения питания в широких пределах, введены: первый источник стабильного тока, включенный между коллектором первого транзистора и шиной питания, второй источник стабильного тока, включенный между точкой объединения эмиттеров первого и второго транзисторов и землей, третий источник стабильного тока, включенный между коллектором транзистора и шиной

5 питания, третий транзистор р-п-р-типа, база которого присоединена к базе первого тран зистора и источнику входного напряжения, змиттер — к коллектору первого транзистора и первому источнику стабильного тока, а коллектор — к точке соединения базы второго транзистора и резистора, широкополосный преобразователь ток — напряжение с малым входным сопротивлением и стабильным коэффициентом преобразования, вход

15 которого присоединен к коллектору второго транзистора и третьему источнику стабильного тока, а выход является выходом триггера Шмитта.