Таблица. 2.2в

2.6. Триггеры Шмитта и мультивибраторы

СхемЫк имеющие разные уровни (пороги) включения и вы< ключеиия, называются триггерами Шмитта. Разность этих уроб-ней - гистерезис переключения Ш (рис. 2.70, а). Выходное напряжение схемм £/оыд скачком изменяется из О в 1 прн достижении входным напряжением t/,, верхнего порога Vn и скачком изменяется из 1 в О при пересечении входным напряжением нижнего уровня Vu т. е. триггеры Шмитта имеют два устойчивых состояния, но в отличие от рассмотренных в §. 2.5 триггеров, они имеют один вход и могут управляться как цифровым, так и аналоговым сигналом (под цифровыми сигналами понимаем сигналы, имеющие фро>

t-J-

нты малой длительности, а под аналоговыми - сколь угодно медленно изменяющиеся сигналы). На рис. 2.70,6 показана передаточ» иая характеристика (петля гистерезиса) триггера Шмитта. Из рис. 2.70, а следует, что триггеры Шмитта могут использоваться для формирования прямоугольного напряжения, например, из синусоидального напряжения. Триггеры Шмитта могут быть построены на усилителях с положительной обратной связью (например, на дифференциальных усилителях,, охваченных обратной связью), а также на основе двух компараторов, имеющих разные пороги срабатывания, и асинхронного потенциального /?-5-триггера, ко входам R и S которого подключены выходы компараторов. Компараторы используются для построения прецизионных триггеров Шмитта, например в ИС 1006ВИ1 (прецизионный таймер). Выпускаемые ИС триггеров Шмитта могут иметь входную логику И, т. е. сигнал, подаваемый нз вход триггера Шмитта, формируется как конъюнкция нескольких сигналов. Обозначение 2И-ТШ-НЕ используется для указания инвертирующего триггера Шмитта, на входе которого включен двухвходовой ЛЭ И. Аналогичным образом обозначаются триггеры Шмитта с большим числом входов. На рис. 2.70, в показаны обозначения инвертирующих триггеров Шмитта с одним и тремя входными сигналами. В табл. 2.27 приведены основные параметры триггеров Шмитта ТТЛ-серий [3].

Таблица 2.27

п] x E.

Уровни срабатываиия

Функция

155ТЛ1 155ТЛ2 555ТЛ2 155ТЛЗ 531ТЛЗ

13 14

LS14 132

S132

1,7 1,7 1,6 1,7

0,9 0,9 0,8 0,9 1.2

16,5 15 15 15 8

17 31 10 20 36

4И-ТШ-НЕХ2 ТШ-НЕхб То же 2И-ТШ-НЕХ4 То же

2.2,д 2.2,0 2.2.0 2.2,6 2.2,6

По КМОП-технологии выпускается ИС 564ТЛ1 - триггеры Шмитта 2И-ТШ-НЕХ4. Цоколевка этой ИС приведена на рис. 2.7,6. Экспериментальные значения пороговых напряжений Си = 2,85 в и Ul=2,2 в при и„.„=+5 в; t/„=8,l в и £/i.=5,5 в при Си.„= = -Ц2 в (Я -High, L -Low).

На рис. 2.71,0 показаны три схемы автогенераторов, выполнен-иые на триггерах Шмитта. Схема иа ИС 155ТЛ2 и 531ТМ2 представляет собой генератор и делитель частоты иа 2 для получения сигналов со скважностью 2. Частота выходного сигнала генератора на ИС 555ТЛ2 с времязадающей RC-цепью определяется ее постоянной времени. Работу этого генератора поясняют временные диаграммы на рис. 2.71,6. Заряд и разряд конденсатора С может происходить только до напряжений, определяемых пороговыми уровнями и„ и Ul- При достижении напряжением Uc одного из

J-ff/ Ik

тмг

Рис. 2.71

Рис. 2.72

ч-sg с 4-0

«JZLDJ

этих уровней происходит скачкообразное изменение выходного сиг-нала генератора Q. Максимальное значение сопротивления рези» стора R зависит от входного тока триггера Шмитта (для ИС 555ТЛ2 кОм). Частота генерируемых импульсов f = OJ/RC

[15]. В схеме на ИС 555ТЛ2 с времязадающей цепью RIR2C резистор R2 служит для регулирования скважности выходного сигнала (позволяет установить скважность 2). Стабильность частоты генераторов на триггерах Шмитта определяется стабильностью пороговых напряжений £)„ и t/i и достаточна для многих практических применений.

На рнс. 2.72,0 показана схема расширителя импульсов. Сигнал С=1 вызывает разряд конденсатора С и устанавливает выходной сигнал триггера Шмитта Q=l. На интервале значения сигнала С=0 происходит заряд конденсатора С. Как только напряжение и с достигнет порогового напряжения t/н (рис. 2.72,6), срабатывает триггер Шмитта и его выходной сигнал изменяется с 1 на 0. Длительность выходного сигнала Q=l определяется времязадающей ЛС-цепью.

Прецизионный таймер 1006ВИ1 (NE555 фирмы «Signetics»).

Структурная схема этого таймера показана на рнс. 2.73, о и состоит из двух аналоговых компараторов С1 и С2, асинхронного потенциального /?-5-трнггера, мощного выходного каскада и выходного каскада с открытым коллектором. Опорные напряжения компараторов Ul и и„ задаются делителем с высокой точностью: Ul= = 7зя.11 и Un = 4zVa.n- Выполнен таймер по биполярной технологии. Мощный выходной каскад обеспечивает /вых=вых~200 мА. Ток потребления ИС /потр = 3 мА при Уи.п = 4-5 В (Уб п = = -f4,5...16 В). Компаратор С2 имеет малое быстродействие - длительность входного сигнала •р - О должна быть не менее 10 икс.