Flip-flop Schmitt [SKO]
Circuitul cu flip-flop Schmitt aparține, de asemenea, grupului de flip-flop-uri bistabile. Acest circuit, spre deosebire de circuitul flip-flop bistabil deja menționat cu doi tranzistori, poate fi controlat (declanșat) de un semnal de intrare de orice formă, chiar și cu o tensiune continuă. De aceea aparține și grupului de circuite de modelare. Dacă aplicăm un semnal de orice formă la intrarea circuitului flip-flop Schmitt, obținem întotdeauna un semnal de formă dreptunghiulară la ieșire. Schema circuitului cu caracteristica angrenajului circuitului este prezentată în figura următoare.
Este un amplificator cuplat unidirecțional în două trepte cu feedback pozitiv introdus prin rezistorul emițătorului R E. Acest rezistor este un rezistor de emisie comun pentru ambele tranzistoare T 1 și T 2. În acest circuit, tranzistorul T 2 este deschis și tranzistorul T 1 este închis. În starea tranzitorie, tranzistorul T 2 este închis și tranzistorul T 1 este deschis. Controlul tranzistorului T 2 de către tranzistorul T 1 se realizează printr-un divizor rezistiv compus din rezistențe R 1 și R 2 .
| Notă: | În unele cazuri, starea tranzitorie a CVD este denumită o stare instabilă. Această desemnare nu este foarte corectă, deoarece durata stării instabile a unui circuit, de ex. MKO, este dat exclusiv de proprietățile circuitului dat. Circuitul rămâne într-o stare instabilă chiar și după ce semnalul de intrare care l-a provocat s-a calmat și după un anumit timp, determinat de proprietățile circuitului, a revenit la o stare stabilă. Durata stării tranzitorii a unui circuit, de ex. SKO, este dat exclusiv de influențe externe și nu de proprietățile circuitului dat. Deși circuitul are starea sa stabilă, la care este setat după aplicarea tensiunii de alimentare sau după ce influența externă s-a diminuat, dar în starea tranzitorie rămâne atât timp cât influența externă acționează asupra noastră (tensiunea de intrare U 1 a nivelul necesar). |
Funcționarea circuitului se bazează pe o comparație a magnitudinii semnalului de intrare U 1 cu magnitudinea tensiunii de referință a circuitului dată de suma tensiunilor U BE1 și U RE. Această tensiune de referință se schimbă în timpul funcționării circuitului flip-flop Schmitt. După cum se poate vedea în figură, în cazul tranziției circuitului de la starea de echilibru la starea tranzitorie, tensiunea de referință are valoarea U 11, în cazul tranziției circuitului de la starea tranzitorie la starea tabelului, tensiunea de referință are valoarea U 12. Diferența dintre cele două tensiuni de referință U 11 și U 12 se numește histerezisul circuitului (zona de insensibilitate a circuitului la modificările nivelului semnalului de declanșare de intrare). Dimensiunea sa este determinată de tensiunea de histerezis U H:
U H = U 11 - U 12
O condiție importantă pentru funcționarea corectă a circuitului flip-flop Schmitt este aceea că curentul maxim de colector I K1 al tranzistorului T 1 este mai mic decât curentul maxim de colector I K2 al tranzistorului T 2. Deci putem scrie:
U 11 = U BE1 + U RE = U BE1 + R E .I K2
U 12 = U BE1 + U ‘RE = U BE1 + R E .I K1
adică dacă: I K1 I K2
apoi: U 11> U 12
Rețineți funcționarea circuitului din momentul conectării tensiunii de alimentare + U CC fără tensiunea de pornire aplicată U 1. După conectarea sursei de alimentare, tranzistorul T 1 rămâne în stare închisă, deoarece nu are tensiune de control U 1 aplicată la baza sa. Din acest motiv, un curent I d curge prin rezistorul R K1 către divizorul de rezistențe R 1, R 2. Pe rezistorul R 2, acest curent creează o cădere de tensiune suficientă și U R2 care determină deschiderea tranzistorului T 2. Tranzistorul T 2 atinge saturația și există o tensiune de saturație U SAT2 între colector și emițător. La ieșirea circuitului există o tensiune U de dimensiune 2:
U 2 = U SAT2 + U RE = U SAT2 + R E .I K2
Această stare a circuitului se numește starea de echilibru.
Când tensiunea de declanșare U 1 este aplicată la intrarea circuitului, starea de echilibru nu se schimbă atât timp cât:
Dacă tensiunea de pornire de intrare U 1 atinge nivelul tensiunii de referință U 11, tranzistorul T 1 se deschide ușor, ceea ce determină o scădere a tensiunii colectorului său U K1. O scădere a acestei tensiuni are ca rezultat o scădere a curentului I d prin divizorul de rezistențe R 1, R 2 și astfel și o scădere a tensiunii U R2 pe rezistorul R 2, ceea ce determină închiderea tranzistorului T 2. Prin închiderea tranzistorului T 2, curentul său de colector I K2 scade și el, ceea ce duce la o scădere a tensiunii U RE pe rezistorul R E. Pe măsură ce tensiunea U RE crește, tensiunea U BE1 între bază și emițătorul tranzistorului T 1 crește (dată de diferența dintre tensiunea de intrare U 1 și tensiunea U RE), ceea ce face ca tranzistorul T 1 să se deschidă și mai mult, tensiunea pe colectorul său U K1 scade și mai mult, ceea ce determină o închidere mai semnificativă a tranzistorului T 2 cu o scădere mai semnificativă a curentului I K2 și a tensiunii U RE. Întregul proces este un ciclu închis care are loc în interiorul circuitului și rezultatul este că tensiunea U BE1 dintre bază și emițătorul tranzistorului T 1 este în continuă creștere, tranzistorul T 1 se deschide la saturație împreună cu închiderea completă a tranzistorul T 1. La ieșirea circuitului, tensiunea U 2 este egală cu tensiunea de alimentare completă + U CC .
Procesul descris are loc în circuit foarte repede, avalanșă, datorită feedbackului pozitiv puternic și este limitat în principal de proprietățile tranzistoarelor utilizate, în special de capacitatea parazită dintre bază și emițătorul tranzistorului T 2. Prin urmare, în legătură practică, capacitatea de accelerare C este utilizată pentru a fi conectată în paralel cu rezistorul R 1 în divizorul de rezistențe R 1, R 2 (asigură un transfer rapid de încărcare de la colectorul tranzistorului T 1 la baza tranzistorului T 2 ).
În acest fel, circuitul intră într-o stare tranzitorie și rămâne acolo până când tensiunea de pornire de intrare U 1 atinge nivelul tensiunii de referință U 12. În momentul în care U 1 = U 12, procesul opus începe în circuit așa cum am descris în cazul anterior. Tranzistorul T 1 se închide ușor, ceea ce mărește tensiunea U K1 pe colectorul său, ceea ce duce la o creștere a curentului I d prin divizorul R 1, R 2 cu o creștere consecventă a căderii de tensiune U R2 pe rezistorul R 2. Tensiunea U R2 este ușor deschisă de tranzistorul T 2, prin care începe să curgă un mic curent de colector I K2. Acest curent I K2 determină o creștere a căderii de tensiune U RE pe rezistorul emițătorului R E, ceea ce duce la o scădere a tensiunii U BE1 între bază și emițătorul tranzistorului T 1. Drept urmare, tranzistorul T 1 se închide și mai mult, tensiunea U K1 crește și mai mult împreună cu tensiunea U R2, ceea ce face tranzistorul T 2 și mai deschis și curentul său de colector I K2 continuă să crească. Pe măsură ce curentul I K2 crește, crește și tensiunea U RE și, în același timp, tensiunea U BE1 scade, aducând tranzistorul T 1 într-o stare de închidere completă cu deschiderea completă ulterioară a tranzistorului T 2. La ieșirea circuitului există o tensiune U de dimensiune 2:
U 2 = U SAT2 + U RE = U SAT2 + R E .I K2
Circuitul a revenit la o stare stabilă.
Schmitt circuitul flip-flop funcționează foarte fiabil. Alegând rezistențele R 1, R 2, R K2 și R E putem influența dimensiunea histerezisului circuitului, care, totuși, poate fi modificată numai în intervalul de câteva zeci până la sute de mV. Alegând aceste rezistențe, putem influența și sensibilitatea, viteza și fiabilitatea circuitului. Dacă folosim aceste rezistențe în stare stabilă pentru a seta funcționarea b de la tranzistorul T 2 la regiunea de saturație puternică, atunci proprietățile circuitului nu vor fi atât de dependente de parametrii tranzistoarelor utilizate. Dacă stabilim punctul de funcționare al tranzistorului T 2 la limita regiunii de saturație cu aceste rezistențe, circuitul va fi mai sensibil la modificările tensiunii de intrare (histerezisul va fi mic), mai rapid, dar mai dependent de parametrii tranzistoarele utilizate.
Utilizarea circuitului flip-flop Schmitt se face în principal în tehnologia digitală și de automatizare, unde se folosește capacitatea sa de a converti orice semnal într-un semnal dreptunghiular cu o față abruptă și tul (marginea de pornire și de ieșire). Deoarece funcționarea circuitului se bazează pe compararea tensiunii de declanșare de intrare cu tensiunea de referință a circuitului, o putem folosi ca un comparator de amplitudine. Este, de asemenea, utilizat în tehnologia de joasă frecvență pentru a obține un semnal dreptunghiular de la un sinusoidal sau din dinte de ferăstrău în așa-numitul generatoare funcționale.
. Utilizarea conținutului paginilor sau a părților lor în scopuri „cvasiautoriale” și comerciale este contrară drepturilor de autor și este posibilă numai cu acordul autorului . Pregătit de: Ing. Alexander Ћatkoviič Trimiteți comentarii sau întrebări la adresa