Порядок выполнения экспериментов

· Соберите цепь триггера Шмидта (рис. 3.11.1 и 3.11.4) с указанными на схеме параметрами резисторов (или с другими по Вашему усмотрению), подайте на вход сначала регулируемое постоянное напряжение.

· Включите блок генераторов напряжений и, изменяя входное напряжение, убедитесь по осциллографу, что триггер переключается.

· Медленно увеличивая и уменьшая входное напряжение, определите и запишите положительное и отрицательное пороговые напряжения и ширину петли:

U_пор+ = ………..В; U_{п ор-}= ………..В; U_пор+ - U_{п ор-} = ……..В.

· Рассчитайте пороговое напряжение по формуле:

=………………………………………………..В.

и сравните его с напряжениями, определёнными экспериментально.

· Переключите вход триггера на переменное напряжение треугольной формы частотой, например, 1 кГц, переключите осциллограф в режим X-Y и получите на экране петлю гистерезиса триггера без длинных концов, соответствующих глубокому насыщению усилителя. Определите ширину петли и убедитесь, что она примерно такая же, как и на постоянном токе.

· Увеличивая амплитуду входного напряжения, пронаблюдайте за изменением ширины петли. Объясните результат.

· Увеличивая частоту приложенного напряжения, пронаблюдайте за изменением ширины петли и также объясните результат.

· Для получения мультивибратора добавьте в схему конденсатор и резистор в соответствии с рис. 3.11.2 и 3.11.5.

· Переключите осциллограф в режим развёртки, получите на экране 1…1,5 периода колебаний, и перерисуйте кривые выходного напряжения и напряжения на конденсаторе на рис. 3.11.6. Укажите масштабы по осям.

· Определите по осциллограмме и укажите на ней период колебаний.

· Рассчитайте период по формуле:

= …………………………..мс.

Сравните расчётное значение с экспериментальным.

Рис. 3.11.4

· Измените схему так, чтобы получить ждущий мультивибратор (рис. 3.11.3 и 3.11.7).

· Подайте на вход запуска однополярные прямоугольные импульсы напряжения максимальной амплитуды частотой 1 кГц (при значениях сопротивлений и ёмкостей, указанных на монтажной схеме).

· Убедитесь по осциллографу, что на выходе схемы генерируются импульсы с такой же частотой. Перерисуйте осциллограмму на рис. 3.11.8, определите и укажите на осциллограмме длительность импульсов.

· Увеличивая частоту запускающих импульсов, убедитесь, что длительность выходных импульсов не изменяется. Определите предельную частоту (f_пред), до которой сохраняется нормальная работа одновибратора. Укажите её также на рис.3.11.8 и определите время релаксации t_р.

Рис. 3.11.5

Рис. 3.11.6

Рис. 3.11.7

Рис. 3.11.8

Ознакомление с работой RS-триггера, мультивибратора и одновибратора на транзисторах

Общие сведения

Триггер представляет собой электронную схему, имеющую два устойчивых состояния. Каждому из этих состояний ставится в соответствие логическое значение Q=1, если на выходе высокое напряжение и Q = 0, если на выходе низкое напряжение . Переход из одного состояния в другое и обратно совершается под действием специальных запускающих импульсов. Триггеры относятся к логическим элементам, которые могут играть роль элементарного автомата, реле, порогового устройства, запоминающего устройства. На базе триггеров могут быть построены генераторы импульсов, реле времени и другие устройства. Преимущественное распространение получили полупроводниковые триггеры типов RS, JK, T, и D.

Практически все триггеры строятся на базе RS-триггера, имеющего два входа: S (от английского термина set – установка) и R (reset – сброс) и два выхода: Q – прямой выход и – инверсный выход. Схема простейшего RS-триггера показана на рис. 3.12.1. Он состоит из двух транзисторов (усилителей), охваченных положительной обратной связью по напряжению. При включении питания один из транзисторов (допустим VT1) оказывается закрытым, а второй (VT2) – открытым. Тогда выходное напряжение U_вых1 подаётся на базу транзистора VT2, удерживая его в открытом состоянии. Значения логических величин при этом Q = 1 (есть напряжение на выходе 1) и = 0 (нет напряжения на выходе 2).

Для переключения триггера в другое устойчивое состояние необходимо подать положительный запускающий импульс на базу закрытого транзистора VT1 (U_вх1), тогда он открывается, напряжение U_вых1 становится близким к нулю, оно подаётся на базу VT2 и он закрывается. Появляется высокое напряжение U_вых2, которое, в свою очередь, подаётся на базу транзистора VT1, удерживая его в открытом состоянии и после исчезновения запускающего импульса. Логически выходные величины принимают значения: Q = 0, = 1.

В рассмотренной простейшей схеме одновременная подача запускающих импульсов на оба входа может привести как к переключению триггера, так и к сохранению прежнего состояния. Чтобы избежать такой неопределённости и получить некоторые новые свойства, как, например, установка и сброс по одному и тому же входу приходится усложнять схему запуска (JK, T и D-триггеры).

Если резистивные обратные связи в RS-триггере заменить резистивно-ёмкостными, то можно получить триггер, автоматически переключающийся из одного состояния в другое с определённой частотой. Он называется мультивибратором. Если только одну резистивную обратную связь заменить ёмкостной, то получится триггер, который после подачи запускающего импульса переключится во второе состояние только на ограниченное время. Затем он автоматически возвращается в исходное состояние (одновибратор или реле времени).

Экспериментальная часть

Задание

Пронаблюдать за переключением RS-триггера при подаче сигналов на его входы, Определить экспериментально частоту переключений мультивибратора и исследовать влияние на неё величины ёмкостей в обратных связях, Исследовать влияние ёмкости обратной связи на длительность выходного импульса одновибратора.