Электроника?.. Нет ничего проще!
Шрифт:
Н. — Туннельный диод меня побери! Об этом-то я и не подумал. Теперь достаточно соединить коллектор Т1 с базой Т2и будет чудесно!
Л. — Не спеши! Идея правильная, но прямо осуществить ее нельзя; коллектор Т1 должен иметь положительный потенциал относительно эмиттеров и более высокий положительный потенциал относительно баз. Это можно сделать, как в схемах с прямой связью, о которых мы уже говорили, т. е. с помощью делителя, понижающего потенциал. В результате мы получим схему, изображенную на рис. 61.
Рис. 61. Дополнив схему на рис. 58 делителем напряжения R4, R5,
Новая схема, как и схема на рис. 58, работает с током в обоих транзисторах или при напряжениях Uвх, очень близких к нулю, и ведет себя как усилитель. Соединив коллектор Т1 и базу Т2 цепочкой из резисторов R4 — R5, мы вводим в схему положительную обратную связь. Небольшая обратная связь увеличивает усиление, а следовательно, увеличивает крутизну возрастающей части кривой на рис. 59. Если же положительная обратная связь становится слишком большой…
Н. — Знаю, устройство начинает генерировать.
Л. — Да, но здесь нет ни колебательного контура, ни переменной связи с помощью конденсатора. Поэтому произойдет опрокидывание. Такого состояния, когда оба транзистора дают ток, быть не может — один из транзисторов должен быть заперт.
Н. — И какой из двух станет жертвой?
Л. — Это зависит от величины Uвх. Предположим для начала, что Uвх имеет отрицательный знак; разумеется, что в этом случае запертым окажется Т1. При увеличении напряжения Uвх до некоторой величины А транзистор Т1 открывается, а Т2 запирается. На этот раз очень приятно, что отпирание Т2 происходит очень быстро и совершенно независимо от скорости, с какой напряжение Uвх проходит величину А, именуемую порогом.
Н. — Чудесно! Значит я могу повышать напряжение Uвх на 1 в в сутки, но когда напряжение пройдет величину А, опрокидывание схемы все равно произойдет быстро?
Л. — Конечно. Здесь имеется определенная аналогия с реле: можно медленно увеличивать ток в катушке и, когда ток достигнет нужного значения, реле сработает. В реле тоже действует положительная обратная связь: как только язычок реле начинает двигаться, воздушный зазор уменьшается и это усиливает магнитное притяжение.
Н. — А если я также медленно начну снижать напряжение Uвх, то когда оно вновь пройдет величину А, схема также резко опрокинется обратно?
Л. — Схема действительно резко опрокинется обратно, но это произойдет не при прохождении величины А, а при прохождении величины В меньшей, чем А. При первом опрокидывании схемы на коллекторе транзистора Т1 высокий потенциал на базе Т2, следовательно, тоже относительно высокий (это же относится к потенциалу эмиттеров). Поэтому для отпирания транзистора Т1 напряжение Uвх должно подняться довольно высоко.
В отличие от этого при втором опрокидывании, соответствующем снижению потенциала базы транзистора Т1, ток проходит через транзистор Т1. Потенциал на его коллекторе низкий, потенциал базы Т2 тоже; это же относится и к эмиттерам. В этих условиях транзистор Т2 окажется вновь запертым только при более низком напряжении Uвх, а именно, когда оно достигнет величины В. Все происходит точно так, как в реле: когда язычок реле замкнул контакт, можно снизить ток в катушке значительно ниже уровня тока, потребовавшегося для срабатывания
Н. — А что произойдет в твоей странной схеме, если напряжение Uвх будет держаться в пределах между А и В?
Л. — Моя странная схема называется триггером Шмитта. А если ты будешь удерживать значение напряжения Uвх между А и В, я не смогу сказать, в каком состоянии будет триггер. В этих условиях транзистор Т1 может оказаться запертым, если напряжение Uвх достигло своего значения, поднимаясь с величины, меньшей В; но транзистор Т1 может оказаться и открытым, если напряжение Uвх подошло к данному значению, уменьшаясь относительно величины, большей А. Все происходит, как в реле; если значение тока в катушке находится между током срабатывания реле Iс и его током отпускания Iо, я не могу определенно сказать, замкнут язычок реле или нет. Впрочем, если язычок не замкнут, нажми на якорь и язычок останется притянутым, а если он замкнут, оттяни якорь и язычок сохранит воздушный зазор.
Н. — Я не понимаю, зачем нужна твоя схема?
Л. — Схема интересна тем, что она не может находиться в промежуточном состоянии. У нее имеется два возможных устойчивых состояния и из-за этого свойства ее называют «бистабильной».
Н. — Но тогда для нее невозможно начертить кривую, показанную на рис. 59.
Л. — Ты ошибаешься — возможно, но немного сложнее. Для тебя я начертил такую кривую на рис. 62. Но это уже не простая кривая, а «петля». Если напряжение Uвх меньше В, все ясно — выходное напряжение равно Uк2 мин. Начнем повышать напряжение (следи за стрелкой на рис. 62): при прохождении Uвх значения А схема опрокидывается и выходное напряжение UK2 «подскакивает» от (Uк2)мин до величины +Е (здесь поднимающаяся ветвь строго вертикальна). Дальнейшее повышение напряжения Uвх никак не сказывается на выходном напряжении Uк2 — оно остается на уровне +Е. Начнем теперь снижать напряжение Uвх; при прохождении А ничего не происходит (продолжай следить за соответствующей стрелкой на рис. 62), когда же напряжение Uвх станет меньше В, схема вновь опрокинется.
Рис. 62. Кривая, характеризующая изменение напряжения коллектора транзистора Т2 триггера Шмитта в зависимости от напряжения Uвх, свидетельствует о существовании явления, аналогичного гистерезису. Это уже не простая кривая, а петля.
Н. — Твоя кривая мне что-то напоминает… совершенно верно, она идентична петле гистерезиса ферритов, которые используются в запоминающих устройствах цифровых электронных вычислительных машин.
Л. — Оооохх!!!
Н. — Прошу тебя, не падай в обморок. Откровенно говоря, я недавно попытался прочитать популярную статью на эту тему и теперь имею некоторое представление о значении этих выражений.
Л. — Теперь мне лучше. Позднее я объясню тебе это несколько подробнее, но твое замечание было так верно, что у меня вдыхание перехватило.