Schmitt flip-flop [SKO]
A Schmitt flip-flop áramkör szintén a bistabil papucsok csoportjába tartozik. Ez az áramkör, a már említett két tranzisztorral rendelkező bistabil flip-flop áramkörtől eltérően, bármilyen alakú bemeneti jel által vezérelhető (kiváltható), még egyenfeszültség mellett is. Ezért tartozik az alakító áramkörök csoportjába is. Ha bármilyen alakú jelet alkalmazunk a Schmitt flip-flop áramkör bemenetére, akkor mindig egy téglalap alakú jelet kapunk a kimeneten. Az áramkör kapcsolási jellemzőit tartalmazó kapcsolási rajzot a következő ábra mutatja.
Ez egy kétlépcsős, egyirányúan összekapcsolt erősítő, pozitív visszacsatolással az R E kibocsátó ellenálláson keresztül. Ez az ellenállás a T 1 és a T 2 tranzisztorok közös emitteres ellenállása. Ebben az áramkörben a T2 tranzisztor nyitott és a T 1 tranzisztor zárt. Átmeneti állapotban a T2 tranzisztor zárt és a T1 tranzisztor nyitva van. A T 2 tranzisztor T1 tranzisztor általi vezérlését egy R1 és R2 ellenállásokból álló rezisztív osztón keresztül hajtják végre .
| Jegyzet: | Bizonyos esetekben a CVD átmeneti állapotát instabil állapotnak nevezik. Ez a megnevezés nem túl helyes, mert egy áramkör instabil állapotának időtartama, pl. MKO, kizárólag az adott áramkör tulajdonságai adják meg. Az áramkör instabil állapotban marad akkor is, ha az azt kiváltó bemeneti jel alábbhagy, és az áramkör tulajdonságai által meghatározott idő után stabil állapotba kerül. Valamely áramkör átmeneti állapotának időtartama, pl. Az SKO-t kizárólag külső hatások adják, és nem az adott áramkör tulajdonságai. Bár az áramkörnek van stabil állapota, amelyre a tápfeszültség bekapcsolása vagy a külső hatás alábbhagyása után állítják be, de átmeneti állapotban mindaddig fennmarad, amíg a külső hatás ránk hat (U 1 bemeneti feszültségünkben) a szükséges szintet). |
Az áramkör működése az U 1 bemeneti jel nagyságának és az U BE1 és U RE feszültségek összegének az áramkör referenciafeszültségének nagyságával történő összehasonlításán alapul. Ez a referenciafeszültség a Schmitt flip-flop áramkör működése során változik. Amint az ábrán látható, az áramkör állandó állapotból átmeneti állapotba történő átmenete esetén a referenciafeszültség értéke U 11, az áramkör átmeneti állapotból az táblázat állapota, a referenciafeszültség értéke U 12. A két U 11 és U 12 referenciafeszültség különbségét áramköri hiszterézisnek nevezzük (az áramkör érzékenységének területe a bemeneti kiváltó jel szintjének változásaihoz). Méretét az U H hiszterézis feszültség határozza meg:
U H = U 11 - U 12
A Schmitt flip-flop áramkör helyes működésének fontos feltétele, hogy a T 1 tranzisztor maximális I K1 kollektorárama kisebb legyen, mint a T2 tranzisztor maximális I K2 kollektorárama. Így írhatunk:
U 11 = U BE1 + U RE = U BE1 + R E .I K2
U 12 = U BE1 + U ’RE = U BE1 + R E .I K1
vagyis ha: I K1 I K2
akkor: U 11> U 12
Vegye figyelembe az áramkör működését a tápfeszültség + U CC bekötésének pillanatától az alkalmazott U 1 indítófeszültség nélkül. A tápegység csatlakoztatása után a T 1 tranzisztor zárt állapotban marad, mivel nincs az alapjára U 1 vezérlőfeszültség. Emiatt egy I d áram áramlik az R K1 ellenálláson az R 1, R 2 ellenállás-elválasztóig. Az R2 ellenálláson ez az áram elegendő feszültségesést és U R2-t eredményez, ami a T2 tranzisztort kinyitja. A T 2 tranzisztor eléri a telítettséget, és U SAT2 telítési feszültség van kollektora és kibocsátója között. Az áramkör kimenetén 2 nagyságú U feszültség van:
U 2 = U SAT2 + U RE = U SAT2 + R E .I K2
Az áramkör ezen állapotát állandó állapotnak nevezzük.
Ha az U 1 kioldási feszültséget alkalmazzák az áramkör bemenetére, akkor az állandó állapot nem változik, amíg:
Ha az U 1 bemeneti indítófeszültség eléri az U 11 referenciafeszültség szintjét, a T 1 tranzisztor kissé megnyílik, ami U K1 kollektorfeszültségének csökkenését okozza. Ennek a feszültségnek a csökkenése az R 1, R 2 ellenállás-elválasztón átmenő I d áram csökkenését és ezáltal az R 2 ellenállás U R2 feszültségének csökkenését is eredményezi, ami a T 2 tranzisztor záródását okozza. A T 2 tranzisztor bezárásával az I K2 kollektorárama is csökken, ami az R E ellenállás U RE feszültségének csökkenését eredményezi. Az U RE feszültség növekedésével növekszik az U BE1 feszültség a T 1 tranzisztor bázisa és emittere között (amit az U 1 bemeneti feszültség és az U RE feszültség különbsége ad), ami a T 1 tranzisztort még jobban nyitja, U K1 kollektorának feszültsége még jobban csökken, ami a T 2 tranzisztor jelentõsebb bezáródását okozza az I K2 áram és az U RE feszültség jelentõsebb csökkenésével. Ez az egész folyamat egy zárt ciklus, amely az áramkör belsejében zajlik, és ennek eredményeként az U BE1 feszültség az alap és a T 1 tranzisztor emittere között folyamatosan növekszik, a T 1 tranzisztor telítettségre nyílik a a T 1 tranzisztor. Az áramkör kimenetén az U 2 feszültség megegyezik a teljes tápfeszültség + U CC feszültséggel .
A leírt folyamat az áramkörben az erős pozitív visszacsatolás miatt nagyon gyorsan, lavinában megy végbe, és főként az alkalmazott tranzisztorok tulajdonságai korlátozzák, különös tekintettel a T2 tranzisztor bázisa és emittere közötti parazita kapacitásra. Ezért a gyakorlati összefüggésben a C gyorsító kapacitást párhuzamosan kell csatlakoztatni az R1, R2 ellenállás-osztó R1 ellenállásával (gyors töltésátvitelt biztosít a T 1 tranzisztor kollektorától a T 2 tranzisztor aljáig. ).
Ily módon az áramkör átmeneti állapotba kerül, és ott marad, amíg az U 1 kezdő bemeneti feszültség el nem éri az U 12 referenciafeszültség szintjét. Abban a pillanatban, amikor U 1 = U 12, az ellenkező folyamat indul el az áramkörben, ahogy azt az előző esetben leírtuk. A T 1 tranzisztor kissé bezárul, ami megnöveli kollektorán az U K1 feszültséget, ami az R d, R 2 osztón átmenő I d áram növekedését eredményezi, és ennek következtében megnő az U 2 feszültségesés az R 2 ellenálláson. Az U R2 feszültséget kissé kinyitja a T 2 tranzisztor, amelyen keresztül egy kis I K2 kollektoráram elkezd áramlani. Ez az I K2 áramerősség megnöveli az U RE sugárzó ellenállás U RE feszültségesését, ami az U BE1 feszültség csökkenését eredményezi a T 1 tranzisztor bázisa és emittere között. Amint a T 1 tranzisztor még jobban bezárul, az U K1 feszültség az U R2 feszültséggel együtt még jobban növekszik, ami a T 2 tranzisztort még nyitottabbá teszi, és az I K2 kollektorárama tovább növekszik. Ahogy az I K2 áram növekszik, növekszik az U RE feszültség, és ezzel egyidejűleg csökken az U BE1 feszültség, így a T 1 tranzisztor teljes záródási állapotba kerül a T 2 tranzisztor ezt követő teljes nyitásával. Az áramkör kimenetén 2 nagyságú U feszültség van:
U 2 = U SAT2 + U RE = U SAT2 + R E .I K2
Az áramkör stabil állapotba került.
A Schmitt flip-flop áramkör nagyon megbízhatóan működik. Az R 1, R 2, R K2 és R E ellenállások megválasztásával befolyásolhatjuk az áramkör hiszterézisének méretét, amely azonban csak néhány tíz-száz mV tartományban változtatható meg. Ezen ellenállások megválasztásával befolyásolhatjuk az áramkör érzékenységét, sebességét és megbízhatóságát is. Ha ezeket az ellenállásokat állandó állapotban használjuk a b munka T 2 tranzisztorról az erős telítettség tartományára történő beállításához, akkor az áramkör tulajdonságai nem függnek annyira az alkalmazott tranzisztorok paramétereitől. Ha a T 2 tranzisztor működési pontját ezekkel az ellenállásokkal a telítettségi tartomány határára állítjuk, akkor az áramkör érzékenyebb lesz a bemeneti feszültség változásaira (a hiszterézis kicsi lesz), gyorsabb, de jobban függ a a használt tranzisztorok.
A Schmitt flip-flop áramkörét elsősorban a digitális és az automatizálási technológiában alkalmazzák, ahol minden jelet meredek arcú és tüllös (elülső és hátsó élű) téglalap alakú jellé alakíthat. Mivel az áramkör működése a bemeneti kiváltó feszültség és az áramkör referenciafeszültségének összehasonlításán alapul, amplitúdó-komparátorként használhatjuk. Alacsony frekvenciájú technológiában is használják, hogy szinuszos vagy fűrészfogból téglalap alakú jelet nyerjenek az ún. funkcionális generátorok.
. Az oldalak vagy azok részeinek "kvázi szerzői" és kereskedelmi célú felhasználása ellentétes a szerzői jogokkal, és csak a szerző beleegyezésével lehetséges . Felkészítő: Ing. Alexander Ћatkoviič Küldjön észrevételeket vagy kérdéseket a címre