Состояния триггеров

В общем случае импульс имеет следующие характерные участки, которые определяют его форму: 1—2 — фронт, 2—3 — вершину, 3—4 — срез, иногда называемый «задним фронтом», 4—5— хвост. Иногда некоторые участки импульсов могут отсутствовать. Например, отсутствует вершина импульса (см. 70, в и д) и фронт сразу переходит в срез; в большинстве импульсов отсутствует хвост. Указанное подразделение импульса на участки вызвано практическими требованиями. Например, фронт и срез импульса определяют момент открытия и закрытия транзистора; вершина импульса (основная рабочая часть импульса)—длительность открытого или закрытого состояния транзистора; хвост импульса иногда характеризует длительность стадии восстановления импульсного устройства.

личивает постоянную времени цепи заряда и разряда конденсатора С1 и, следовательно, время закрытого состояния транзистора Т2.

Введение в схему диодов FD3, VD4 способствует увеличению перепада логических уровней и помехоустойчивости элемента (f/пом ~0,5 В). Для того чтобы работа диодов VD3, VD4 не зависела от состояния транзистора VT, в схеме предусмотрено сопротивление R2.

Импульсные параметры транзистора. Определяются при работе транзистора в режиме ключа. Для этого режима характерны закрытое и открытое состояния транзистора. Закрытому состоянию соответствует активный режим при малых токах коллектора и базы. При этом вводится условная величина—пороговый ток коллектора /к„ = 0,01 ч-0,03 /к (/к— рабочий ток открытого транзистора).

циональными узлами вычислительной машины рассмотрены в гл 5. На вход 7 усилителя У В подается стробирующий импульс напряжения «со, который формируется с помощью формирователя импульсов на транзисторе Т8 и нелинейного ограничителя, содержащего резистор R6, стабилитрон ДЗ и диод Д2. Стробирующий импульс ис0 подается на УВ каждого разряда. Ключ на транзисторе Т9 формирует импульсное напряжение питания триггеров УВ всех разрядов. Резисторы /?01 и R8 имеют сравнительно большое сопротивление (около 1 кОм) и служат для подачи запирающего напряжения на диоды в выходных цепях УВ, а также для потенциальной привязки этих цепей к шине с нулевым потенциалом. Эти меры обеспечивают уменьшение помех в выходных цепях УВ. Работа разрядной системы существенно различается при двух режимах работы МОЗУ: режиме считывания и режиме записи. В режиме считывания по адресной шине (например, АШ1) протекает импульс считывания, который перемагничивает все сердечники данной ячейки в состояние 0. При этом на разрядной шине наводится э. д. с. elt если сердечник данного разряда выбранной ячейки был намагничен в состояние 1, либо э. д. с. е„, если сердечник был намагничен в состояние 0. Одновременное формированием импульса /сч в адресной шине с помощью управляющих сигналов возбуждаются формирователь на транзисторе Т8, ключ на транзисторе Т9 к один из коммутирующих ключей, например на транзисторе Т10. Для рассмотрения работы УВ предварительно проанализируем случай, когда сигнал евх на зажимах /—2 равен нулю. В исходном состоянии транзисторы Tl, T2 закрыты, так как исо = О, 'Э1 = О, <Э2 = 0. В режиме считывания на вход 7 усилителя УВ действует стробирующий импульс исо > 0 (обычно ыс0 = 5 -г- 7 В). Под действием ис0транзисторы Tl, T2 открываются. При симметричной схеме выполняются условия «Э1 = (92 = = ('э «= (К1 = (К2. На коллекторных сопротивлениях /?К1, /?К2 возникают импульсы напряжения /Ki/?Ki и iK%RKz, которые оказываются приложенными к базам транзисторов ТЗ и Т4 амплитудного дискриминатора. Однако параметры схемы выбраны так, что выполняется соотношение: iKiRKi = <2к^к2 гДе ^пор* ^ ?см + f э. п — пороговое напряжение на базах ТЗ и Т4, при котором транзисторы начинают открываться. Таким образом, транзисторы ТЗ, Т4 остаются закрытыми, следовательно, будут закрыты транзисторы Т5, Т6 и импульс тока в выходной цепи УВ будет равен нулю. Если при считывании на вход УВ действует э. д. с. положительной полярности (показана на 4-10 без скобок), то произойдет разбаланс схемы усилителя на транзисторах Т1, Т2. Под действием еях эмиттер-ный, а следовательно, и коллекторный ток транзистора 77 увеличится, а транзистора Т2 — уменьшится на величину Д(э: [Э1 = i'30 -f- Д('э, j'32 = [эо — Д/э. Величина приращения тока пропорциональна величине входного сигнала евх. Вследствие увеличения тока »91 увеличится падение напряжения на сопротивлении/?К1 и при условии ((эо + Д/э) RKi > t/nop откроется транзистор ТЗ амплитудного дискриминатора. Коллекторный ток транзистора ТЗ создает импульс напряжения на резисторе R2, под действием этого импульса открывается транзистор Т5. Коллекторный ток транзистора Т5 протекает по цепи от источника напряжения + ?i через RK3, Т5, Т9 и источник напряжения ?,. Падение напряжения на сопротивлении R,3 от коллекторного тока транзистора ТВ приводит к отпиранию транзисторов Т4 и Т6. Итак, триггер, содержащий транзисторы Т4 и Т5, перешел из исходного состояния, при котором транзисторы Т4, Т5 были закрыты, в состояние, когда они насыщены Это состояние является устойчивым и не зависит от дальнейших изменений величины еак, а соответственно и от состояния транзистора ТЗ. Через обмотку w3 формирователя Ф31 протекает ток, который записывает в Ф31 единицу. Окончание выходного импульса связано с закрыванием транзистора Т10 либо Т9. При закрывании транзистора Т9 ток транзистора Т5 существенно уменьшается (в 5—10 раз), так как сопротивление резистора R3 выбирается достаточно большим: R3 > (5 •+• 10) RK3. Назначение R3 — потенциальная привязка эмиттера транзистора Т5 с целью исключения процессов, связанных с перезарядом емкостей переходов транзистора Т5 при включении Т6. Это повышает помехозащищенность УВ. При закрытом транзисторе Т9 падение напряжения на сопротивлении /?К8 меньше порога Uaop открывания транзистора Г4, поэтому

Построение по первому способу сводится к проведению так называемой нагрузочной прямой. Эта прямая будет являться выходной динамической характеристикой. Чтобы построить нагрузочную прямую необходимо знать положение хотя бы двух точек, принадлежащих этой прямой. Для вычислений координат этих точек в декартовой системе рассмотрим два крайних состояния транзистора. Первое состояние — транзистор полностью закрыт. Этому состоянию соответствует режим холостого хода, когда ток через транзистор теоретически не проходит, так как его сопротивление (см. 5.17) бесконечно большое: гтр=оо. На графике статических выходных характеристик, например для схемы включения транзистора с ОБ, эта точка будет иметь координаты точки В на 5.19: /к = 0; (Укб = ?'к-

достаточно большого отрицательного напряжения — насыщен. Положительное напряжение на базе, необходимое для обеспечения запертого состояния транзистора, создается не внешним сигналом, а источником постоянного напряжения смещения -\-Еом, питающего базовую цепь каскада.

Заметим, что при использованных допущениях значение сопротивления Rc> связывающего базу транзистора с источником управляющих импульсов ывх(/), не входит в условие запирания (3.30). Вызвано это следующим обстоятельством: при уменьшении значений Re запирающее напряжение на базе транзистора (см. 3.87, а) уменьшается; однако при этом уменьшается и значение R3K, на котором ток /ко создает напряжение, снижающее плюс на базе транзистора. По этой причине условие запирания можно выполнить в широком диапазоне значений Rc. Однако значение R0 строго регламентируется исходя из условий обеспечения второго статического состояния транзистора — условия насыщения.

На выходе ждущего мультивибратора (транзистора Т2) формируется почти прямоугольный импульс, длительность которого („ определяется длительностью закрытого состояния транзистора Т2. Поэтому следующий запускающий импульс должен быть подан не ранее того времени, когда закончится зарядка конденсатора С]. Это время от момента, когда напряжение на конденсаторе Сл возрастает от нуля до исходного значения Ек, называют временем восстановления faoc. На 20.3, б показаны эпюры изменения напряжений на базе транзистора Т2, на коллекторе транзистора Tt и на коллекторе транзистора Т2.

Работу ключевого модулятора, который выполнен на биполярном транзисторе, можно проиллюстрировать с помощью семейства статических ВАХ (см. 5.24). Амплитуда выходного {/кэт и остаточного t/кэнас напряжений модулятора определяется по точкам пересечения линии нагрузки АВ с линиями насыщенного (точка Л) и закрытого (точка В) состояния транзистора соответственно. Как видно из графиков, влияние дрейфа будет сказываться тем сильнее, чем меньше уровень сигнала.

Работа электронного ключа, который реализован на биполярном транзисторе, в идеальном случае аналитически описывается просто. Предполагается, что остаточное напряжение ?/ост= 0 при /к=0 (ввиду того, что ?4ыхЗ>?Акт). При этом линия насыщенного состояния транзистора проходит через начало координат. Напряжение на коллекторе насыщенного транзистора можно определить с помощью формулы Молла. Для п-р-п транзисторов, которые часто используются в модуляторах,

Условные изображения Я5-триггера с прямым и инверсным входами приведены на 10.112, а и б. Кратковременным замыканием ключа К\ или Кг устанавливаются устойчивые состояния триггеров Q = 1 или @=0.

Тактовые импульсы с частотой задающего генератора воздействуют на бинарный делитель (триггеры Тг1 и Тг2). В зависимости от состояния триггеров делителя отрицательное напряжение с коллекторов транзисторов триггера действует либо на прямых, либо на инверсных (на схеме обозначен кружочком) выходах триггера. Обозначим состояние триггера, когда на прямом выходе действует отрицательное напряжение, и на инверсном выходе — нулевое напряжение, через 1. Противоположное состояние обозначим через 0.

Аналогично работает и приемный распределитель, который про-ключает групповой вход Вх. гр к одному из индивидуальных выходов. Для совместной работы распределителей необходимо, чтобы генераторы работали синхронно, а состояния триггеров были син-фазны. Матричные распределители могут быть построены на любое количество входов.

Пусть в исходном состоянии на входе D действует логическая единица, соответствующая младшему разряду числа. С поступлением тактового импульса его фронтом переключается триггер T1(Q1 = l), а состояния триггеров Т2 и Т3 остаются без изменения (б2 = 0> бз— 0)- Таким образом происходит запись информации в память триггера Тг'. После окончания действия логической единицы на входе состояния триггеров регистра остаются без изменения (информация хранится в первом триггере 7^) до прихода следующего тактового импульса. С приходом второго тактового импульса его фронтом переключаются триггеры Т1 и T2(Q1=0. Q2 — 1), а состояние триггера Т3 не изменяется (Q3 — 0). Информация, записанная в триггере 7\, сдвигается вправо и записывается в триггере Т2, а Т^ оказывается подготовленным к приходу следующего разряда двоичного числа. С приходом третьего тактового импульса переключаются триггеры Т2 и T3(Q2 = Q, Q3 = 1) и информация младшего разряда считывается на выходе триггера Т3.

Из таблицы видно, что количеству поступивших на вход счетчика импульсов от 0 до 7 соответствует двоичное число, определяемое состояниями триггеров. Например, при поступлении пятого импульса состояния триггеров (разрядов) Q3 = l, Q2 = ®, Qi — 1 соответствуют двоичному числу 101. Восьмым импульсом счетчик обнуляется, и начинается новый счет. Такой счетчик называется суммирующим.

Условные изображения /{^-триггера с прямым и инверсным входами приведены на 10.112, в ч б. Кратковременным замыканием ключа А", или Кг устанавливаются устойчивые состояния триггеров 6 = 1 или Q=0.

Условные изображения /?5-триггера с прямым и инверсным входами приведены на 10.112, а и б. Кратковременным замыканием ключа KI или Кг устанавливаются устойчивые состояния триггеров Q = 1 или Q=0.

Описанное триггерное устройство открывает широкие возможности для создания схем, реализующих различные логические функции. В зависимости от комбинации состояний на входах (Л, = 0 или Д,= 1) на выходах триггеров могут быть получены различные состояния. Выходные состояния триггеров принято обозначать так:

Из сравнения табл. 6.5 соответствия счетчика с табл. 6.6 записи чисел в десятичной и двоичной системах счисления видно, что число импульсов, поступивших на вход счетчика, в двоичной системе счисления отражает код состояния триггеров.

Если принять, что состояния триггеров выражают значения разрядов двоичных чисел (триггер А — 2°, В — 21, С — 22), то комбинации состояний триггеров в порядке возрастания номеров тактов будут выражать последовательный ряд двоичных чисел (000, 001, 010, ОН,... 111). Поэтому рассмотренная схема носит название двоичного счетчика.

чайно широкие возможности для создания схем, реализующих различные логические функции. В зависимости от комбинации состояний на входах (At = 0 или At = 1) на выходах триггеров могут быть получены различные состояния. Выходные состояния триггеров принято обозначать так: