Устойчивых состояния

Триггер является элементом, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний. Одному из этих состояний приписывается значение 1, а другому 0. Состояние триггера распознается по его выходному сигналу. Под влиянием входного сигнала триггер может скачкообразно переходить из одного устойчивого состояния в другое, при этом скачкообразно изменяется уровень напряжения его выходного сигнала.

Индикаторные тиратроны * тлеющего разряда — газоразрядные безнакальные приборы, которые могут находиться в одном из двух устойчивых состояний (проводящем или непроводящем). Управление состоянием тиратрона осуществляется изменением потенциала (или тока) одной либо двух сеток — электродов, расположенных между анодом и катодом. Первая (от катода) сетка имеет положительный потенциал, более высокий, чем вторая, и создает подготовительный режим (темный разряд) в тиратроне, анод которого имеет наивысший в приборе положительный потенциал, однако меньший напряжения возникновения разряда. При подаче по-ложительн ого импульса достаточной амплитуды и длительности на вторую сетку напряжение возникновения разряда снижается из-за ионизации газа электронами, ускоренными полем второй сетки. В приборе возникает тлеющий разряд между анодом .и катодом, который сохраняется и после окончания импульса на второй сетке. Таким образом, прибор переходит в проводящее состоя ние и сохраняет его (режим с памятью), что удобно для построения индикаторных устройств. Возможен режим работы без памяти при питании анода пульсирующим напряжением. Когда оно оказывается меньше напряжения горения, тиратрон гаснет, зажигаясь только в моменты времени, когда анодное и сеточное напряжения достаточны для возникновения разряда.

Ключевая схема на транзисторе Т2 инвертирует сигнал задающего генератора ( 6.66). Инвертированный сигнал своим положительным фронтом переключает триггер Тг1. На выходе триггер а появляется отрицательный потенциал ( б.бз), открывающий ключи на транзисторах Т6 и 77 ( 6.6л, м), которые шунтируют вход усилителя мощности, собранного по двухтактной схеме на транзисторах Т10, Т11. Одновременно сигнал с выхода инвертора через дифференцирующую цепочку С2, R7 поступает на базу нормально открытого транзистора ТЗ и закрывает его на время, определяемое параметрами дифференцирующей цепочки. Если в это время на коллекторе транзистора Т1 присутствует отрицательный потенциал ( б.бг), т. е. в канале, подключенном ко входу /, сигнала нет, то на коллекторе транзистора ТЗ появится импульс ( 6.6(3). Этот импульс инвертируется и расширяется ключевой схемой на транзисторе Т4 ( б.бе) и своим положительным фронтом переводит триггер Тг2 в одно из двух устойчивых состояний ( 6.6м, /с). Длительность расширенного импульса определяется параметрами дифференцирующей цепочки R7, С2.

Стационарный режим, соответствующий точке А, является неустойчивым: при любых сколь угодно малых отклонениях от этого режима триггер переходит в одно из двух возможных устойчивых состояний: «О» или «1». В состоянии «О» транзистор TI открыт (находится в режиме насыщения), транзистор Т2 закрыт (находится в режиме отсечки), в состоянии «1», наоборот, транзистор Tt закрыт, а транзистор Т2 открыт.

При jR" = 0, S"-0 состояние триггера не изменится, т. е. при любом предыдущем его состоянии будем иметь Q" = Q"~1. После окончания действия сигналов R"=l и 5"*=1 триггер оказывается в неопределенном состоянии, т. е. с равной вероятностью может перейти в любое из двух устойчивых состояний: б"=1 или б" = 0. Поэтому комбинация входных сигналов R"=l, S"=l для /?5-триггера ( 6.2, а) является запрещенной и обозначается символом и.

Наличие двух пороговых уровней входного сигнала в схеме свидетельствует о гнстерезисном характере передаточной характеристики данного устройства. Идеализированная передаточная характеристика триггера Шмитта представлена на 6.14. При ег<Ег1 триггер Шмитта находится в одном из устойчивых состояний, например, когда UBU^ = E°. Как только входное напряжение достигает порогового уровня срабатывания Ег1, схема скачком переходит в другое устойчивое состояние (рабочий режим), когда С/вых = ?1. Дальнейшее повышение напряжения генератора ет не приводит к изменению состояния схемы. Однако уменьшение ег до порогового уровня отпускания Е,.2 вызывает скачкообразное возвращение схемы в исходное состояние (^'вых = ?°)- Пороговые уровни срабатывания и отпускания, а следовательно, ширина петли гистерезиса определяются элементами схемы.

На практике необходимо иметь счетчики с различными значениями коэффициента Кся, например А" =3, К = 5, A"cq = 10 и т.д., т.е. счетчики, имеющие соответственно 3, 5, 10 устойчивых состояний. В этом случае число лишних (запрещенных) состояний должно быть

Уменьшить число устойчивых состояний в счетчике можно за счет сброса счетчика в нулевое состояние по достижении некоторого значения или введением обратных связей.

телыюго потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе Cei мгновенно измениться не может, то это приращение прикладывается к базе транзистора Т^, подзапирая его. Коллекторный ток /К2 при этом уменьшится, напряжение на коллекторе транзистора Ту станет более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С6-2 на базу транзистора Т\, еще более отпирает его, увеличивая ток /К. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Т\ входит в режим насыщения, а транзистор Тч — в режим отсечки. Схема переходит в о/но из своих временных устойчивых состояний (квазиустойчивое состояние). При этом открытое состояние транзистора Т\ обеспечивается смещением от источника Ек через резистор /?в, а запертое состояние транзистора Г2 — положительным напряжением на конденсаторе С(,\ (Uс.,,, — ^62 > 0), который через открытый транзистор Т\ включен в промежутке база — эмиттер транзистора 7Y На временных графиках ( 6.24,6) описанные процессы соответствуют моменту времени / = 0. Теперь конденсатор С62 быстро заряжается по цепи + ?к — эмиттер — база Т\ — С62 — RK2 — Е*. до напряжения ?к. Конденсатор Cai, заряженный в предыдущий период, перезаряжается через резистор /?в2 и открытый транзистор Т\ током источника питания ?к, и напряжение на нем стремится уменьшиться до — ?к ( 6.24, б). В момент времени t\ напряжение UCe, = Uuv меняет знак, что вызывает отпирание транзистора Тч и появление тока /К2. Увеличение тока /К2 приводит к процессу, аналогичному описанному при увеличении тока /К. В результате транзистор 7*2 войдет в режим насыщения, а транзистор Т\ — в режим отсечки (второе временно устойчивое состояние). В промежуток времени t\ — ti происходит зарядка конденсатора Cei и перезарядка

Одновибраторы. Одновибратор может быть получен из мультивибратора с самовозбуждением, если его принудительно запереть в одном из временно устойчивых состояний, превратив его в устойчивое.

Среди недвоичных счетчиков выделяют двоично-десятичные счетчики с N — 10. В общем случае такие счетчики можно создать на элементах двоичного счета, если у двоичного счетчика с модулем 2я исключить избыточное число устойчивых состояний. Так, если в четырехразрядном двоичном счетчике (24 = 16) исключить шесть избыточных состояний, то счетчик возвратится в исходное состояние после 10 импульсов (N = 10), пришедших на счетный вход. Исключение избыточных состояний можно осуществить, если в схему ввести обратные связи с последующих разрядов на предыдущие. На 6.34 показана функциональная схема двоично-

Двоичное изображение числа требует большего (для многоразрядного числа примерно в 3,3 раза) числа разрядов, чем его десятичное представление. Тем не менее применение двоичной системы создает большие удобства для проектирования ЭВМ, так как для представления в машине разряда двоичного числа может быть использован любой простой элемент, имеющий всего два устойчивых состояния. Такими элементами, например, являются триггерные схемы и т. п. Другим важным достоинством двоичной системы является простота двоичной арифметики.

изобретен в 1918 г. Бонч-Бруевичем. Триггерная схема имеет два устойчивых состояния и является, во-первых, запоминающим устройством на один разряд и, во-вторых, логическим устройством, меняющим свое состояние в зависимости от приходящих на вход сигналов.

Значительная часть функциональных узлов вычислительной аппаратуры и аппаратуры автоматики строится на основе триггеров различного типа. Триггер представляет собой логический элемент, способный занимать два устойчивых состояния. Схема триггера синтезируется из простых логических элементов И —г НЕ, ИЛИ— НЕ. Она состоит из собственно триггера и логики, предназначенной для управления срабатыванием триггера. Управляющие работой триггера сигналы подаются на входы этой логики. Число возможных вариантов только двухвходовых триггеров достигает 625 [61. Такое большое количество разновидностей триггеров, конечно, не используется. Наиболее широкое распространение получили пять—восемь типов триггеров, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.

В современной вычислительной технике логические и арифметические операции выполняются в основном над числами, представленными в двоичном коде, в котором используются лишь две цифры: 1 и 0. Для представления одного разряда двоичного числа служит триггер, имеющий два устойчивых состояния, одно из которых принимается за единицу, другое —за нуль.

Для того чтобы триггер имел два устойчивых состояния, необходимо выполнить условие К3>1, где К — коэффициент усиления операционного усилителя; — коэффициент обратной связи.

Запоминающие устройства цифровых вычислительных машин. Действие цифровых вычислительных машин (ЦВМ) основано на двоичной системе счисления, в которой используются только две цифры 0 и 1. Применение двоичной системы обусловлено тем, что элементы, применяемые для записи цифр, наиболее надежно и стабильно работают, если имеют два устойчивых состояния, например контакт реле замкнут или разомкнут, электронная лампа заперта или открыта, магнитный сердечник насыщен до состояния +ВГ или —В, и т. п. При этом одно состояние выражает цифру 1, а другое — 0.

Таким образом, триггер Шмитта имеет два устойчивых состояния и переключается при {/вх > Ucv и i/BX < UB03.

Запоминающий массив состоит из запоминающих элементов (ЗЭ), которые могут принимать два устойчивых состояния: логических единицы или нуля.

Мультивибраторы на логических элементах, как и мультивибраторы на транзисторах, имеют два временно устойчивых состояния равновесия. При этом высокому уровню напряжения (логической «1») на выходе одного элемента соответствует низкий уровень напряжения (логический «О») на выходе другого элемента или наоборот.

Триггером называют устройство, имеющее два устойчивых состояния, в котором под действием входного сигнала происходит скачкообразный переход из одного устойчивого состояния в другое. В отличие от мультивибратора с одним устойчивым состоянием триггер имеет два устойчивых состояния благодаря наличию в системе общего напряжения смещения (УСО, превышающего по величине напряжение запирания ?/зап ( 9.12, а и б). Обратная связь в схеме осуществлена с помощью резисторов Rl и R2. Для ускорения переключений триггера параллельно резисторам R± и Rz включают конденсаторы Ct и С2, которые называют ускоряющими.

одинаковые феррит-тиристорные ячейки, каждая из которых имеет два устойчивых состояния.