Интегральный триггер Шмитта 74AHCT1G14.

Получил я тут маленький пакетик от дядюшки Ху, а в нем долгожданные быстрые триггеры Шмитта с частотой переключения более 100 МГц. Они мне нужны для формирователя делителя частоты гетеродина.

Конечно, я решил один экземплярчик исследовать. Но сначала немного о триггере Шмитта. Английское слово trigger переводится как "курок", что точно отражают его электронную сущность: как и курок, триггер может бесконечно долго находится в двух устойчивых состояниях - с низким и высоким логическим уровнем. Причем перевести триггер из одного состояния в другое можно, изменяя напряжение на его входе. Переключение из одного положения в другое может происходить только при определенных значениях на входе.

В триггер можно превратить практически любой усилитель, охватив его положительной обратной связью с выхода на вход. Можно использовать и симметричные схемы.

Рис. 1. Триггер на основы симметричной схемы.

Два транзисторных усилителя, включенных по схеме с общим эмиттером охвачены цепями ПОС из цепи коллектора одного транзистора в цепь базы другого. Два резистора Rвх и R4 образуют параллельное суммирование напряжения, которое суммирует выходное напряжение из цепи коллектора VT2 и входное напряжение.

Если на входе присутствует логический 0 (потенциал общего провода), то транзистор VT1 закрыт, ток его коллектора близок к 0, а напряжение на коллекторе - к напряжению питания. Это напряжение через резистор R3 подается на базу VT2 и открывает его. При этом напряжение на его коллекторе VT2 близко к 0 (на выходе схемы логический 0). При увеличении Uвх до определенного предела ничего не происходит, а после достижения определенного порога (для кремниевых транзисторов порядка 0,7 В) транзистор VT1 открывается, а VT2 закрывается. Напряжение на его коллекторе становится близким к Uпит (на выходе логическая 1).

Одним из важных свойств триггера является способность формировать прямоугольные импульсы из сигнала произвольной формы, в том числе из синусоидального.

Рис. 2. Преобразование синусоидального сигнала в прямоугольный.

Триггер имеет два определенных входных напряжения, при которых происходит его переключение из одного состояния в другое: Uвпс - верхний порог срабатывания, при превышении которого на выходе триггера устанавливается логический 0 и Uнпс - нижний порог срабатывания, при уменьшении входного напряжения ниже которого, на выходе триггера устанавливается логическая 1.

На рис. 2Б показаны инвертированные импульсы, которые можно получить, если включить на выходе триггера инвертор уровня.

Ну а теперь к практике.

Рис. 3.

Ох, как же мне не нравятся такие малышки! Придется использовать переходник. Одна радость - всего 5 ног, да еще одна не подключается.

Рис. 4.

С помощью резистора R1 можно менять напряжение на входе триггера, чтобы определить пороги срабатывания, а через С3 буду подавать синусоидальный сигнал от генератора.

Рис. 5

Напряжение на входе и выходе триггера одновременно измерял мультиметрами.

Рис. 6.

Вот какой получился график:

Рис. 7. Петля гистерезиса.

При возрастании напряжения на входе триггера до 2,9 В на выходе - высокий логический уровень, а затем напряжение резко падает до 0 (низкий логический уровень). При дальнейшем увеличении напряжения, вплоть до напряжения питания, на выходе сохраняется логический 0.

При уменьшении напряжения на входе от Uпит до 2,05 В - на выходе 0, а затем триггер перебрасывается в другое положение - на выходе 1, вплоть до входного напряжения равного 0.

Явление, когда срабатывание триггера при уменьшении напряжения на входе и при его увеличении происходит при неодинаковом напряжении, называется гистерезисом. Наличие гистерезиса - важнейший признак триггера Шмитта.

А теперь подам на вход напряжение смещения Uсм=2,45 В. Какой уровень будет на выход? А вот это предсказать трудно: может 0, а может и 1. Ведь в диапазоне от 2,05 до 2,9 В - область неопределенности. Одной точек на оси Х соответствует две на оси Y.

Если теперь подать на вход микросхемы синусоидальный сигнал, размахом больше, чем диапазон неопределенности, то на выходе получим меандр. В моем случае размах синуса должен быть больше 1 В, но в действительности оказался несколько больше - около 1,3 В.

Рис. 8.

На 1 МГц прямоугольность видно отлично. А теперь посмотрим, что будет, если изменить напряжение смещения.

Рис. 9. Uсм = 2 В

Рис. 10. Uсм = 3 В.

Теперь понятно, почему во всяких формирователях частотомеров на коллекторе транзистора, предшествующего триггеру напряжение нужно было установить напряжение, равное Uпит / 2.

Формирователь отлично работал до 20 МГц, выше у меня генератор не работает. Завтра пристрою его к собранному генератору и посмотрю, что будет на 56 МГц.

Всем здоровья и успехов!