триггер, фантастрон

8.1.3    Электрон ламп дээр хийгдсэн тэгш хэмт

Триггерын бүдүүвчийн ажиллагаа

            Электрон ламп Л₁, Л₂ триодын анодын хэлхээнд цахилгаан тэжээл “+Е_а” өгөгдмөгц Л₁, Л₂ лампны аль нэг нь түрүүлж нээгдэх бөгөөд нөгөө ламп нь эерэг гэдрэг холбооны /үйлчлэлийн/ нөлөөн дор хаагдана. /Зураг- 8.1,  8.2/

 Жишээ нь:  Л₁ нээлттэй гэж үзвэл анодын +Е_а хүчдэлтэй харьцангуй /бага/ сөрөг хүчдэл С₁,R₁ радиоэлементээр дамжин Л₂ лампны удирдах тор дээр үйлчлэх бөгөөд энэ сөрөг хүчдэлийн нөлөөнд Л₂ ламп  хаагдана.  Улмаар түүний анодын эерэг хүчдэл өсөж энэ хүчдэлийн өсөлт нь R₂,С₂  радиоэлементээр дамжин Л₁ лампны удирдах торд үйлчилж эерэг хүчдэлийн утгыг  өсгөснөөр Л₁ лампыг улам нээж өгнө.  Эдгээрийн үр дүнд Л₁ триод нээлттэй, Л₂ триод хаагдаж Триггерын нэг тогтвортой байдал бий болох бөгөөд энэ тогтвортой байдалаа Л₁, Л₂ лампууд, Триггерын бүдүүвчийн оролтонд дараагийн импульс өгөгдтөл хадгалан ажиллана. 

Гэхдээ нээлттэй лампаар анодын i_а гүйдэл гүйх бөгөөд энэ үед анодын хүчдэл:

                                                   U_{a .min} = E_a  – i_а R_a           

 Харин нь торын сөрөг хүчдэлийн /–Е_т/ нөлөөнд хаалттай, лампны анод дээрх хүчдэл U_a = +E_a  тэнцүү байхыг санах хэрэгтэй .

            Харин Триггерын оролтонд импульс ирмэгц нээлттэй ламп хаагдаж, хаалттай байсан ламп нь нээгдэх зарчмаар, триггер нэг тогтвортой байдлаас нөгөө байдалд шилжин ажиллана.

            Тогтвортой байдалд байх нөхцөлийг эерэг гэдрэг холбоо гүйцэтгэх ба R₁ “резистор”-ээр дамжин гүйдэл гүйж, үүний үр дүнд резистор дээр хүчдэлийн уналт үүсгэх бөгөөд энэ хүчдэлээр С₁ конденсатор байнга цэнэглэгдэж байна.  Энэ цэнэглэгдсэн хүчдэлийн нөлөөн дор Л₂ ламп хаалттай байх болно. Ламп Л₁ нээлттэй үед лампаар анодын гүйдэл (i_a1) дараах хэлхээгээр гүйнэ.

                            i_a1 :    +E_a → R_а1→анод →катод→ их бие→ -E_a

Энэ үед Л₁ лампны анод-катодын (U_{aк1 мin}) хүчдэл дараах томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.

                                                    U_гар1 = U_{aк1 мin} = U_a1= E_a – i_a1= U_тк2

U_aк1мin – Л₁ лампны анод-катодын хоорондох хүчдэл буюу анодын хүчдэл U_a , энэ хүчдэл нь нээлттэй лампны хувьд хамгийн бага байх учир “мin” гэж бичсэн. Энэ анодын хүчдэл нь Триггерын Л₁ лампны гаралтын (U_гар1) хүчдэлийн үүрэг гүйцэтгэхээс гадна, гэдрэг холбооны хэлхээгээр дамжин Л₂ лампны удирдах торд өгөгдөнө. Өөр өөр хэлбэл нээлттэй Л₁ лампны анодын хүчдэл, хаалттай Л₂ лампны удирдах торын хүчдэлтэй тэнцүү байж, Л₂ лампыг хаалттай байх нөхцөлийг хангана.

                         Л₂ лампны хаалттай байх нөхцөл нь :    U_тк2 < E_тo

    U_тк2 = U_т2 – Л₂ лампны тор-катодын хоорондох хүчдэл (U_тк2) буюу торын хүчдэл(U_т2)

    E_тo –  Электрон лампны, анодын гүйдлийн тэгтэй тэнцүү ( i_a1 = 0) үеийн торын хүчдэл буюу лампны хаах хүчдэл

            Ийнхүү нээлттэй Л₁ лампны гаралтын хүчдэл маш бага утгатай байгааг, Триггерын логикийн тэг “0” түвшингийн гаралт буюу хоёртын тооллын системийн логикийн “0” тэг түвшингийн мэдээллийг санаж байна гэж үздэг.

            Харин хаалттай Л₂ лампны анодын хүчдэл анодын хэлхээний тэжээлийн хүчдэлтэй тэнцүү байна.  U_aк2 = U_a2 = +E_a = U_гар2   Энэ хүчдэл нь Триггерын өндөр түвшингийн гаралт (U_гар2) буюу хоёртын тооллын системийн логикийн “1” түвшингийн мэдээллийг санаж байгааг илэрхийлнэ.

Энэ тогтвортой байдлаа, /нээлттэй Л₁ ламп, хаалттай Л₂ ламп гэж үзвэл/  триггер нь хоёр оролтынхоо  аль нэгд оролтын  импульс иртэл хадгалан ажиллана.

Триггерыг хоёр дахь тогтвортой байдалд шилжүүлэхийн тулд Триггерын оролтонд өдөөгч импульс өгнө.

            Триггерын оролтын импульс нь нээлттэй лампыг хаах сөрөг туйлтай, эсвэл хаалттай лампыг нээх эерэг туйлтай байж болох боловч техникт ихэнхдээ нээлттэй электрон лампыг хаах сөрөг туйлтай богино үргэлжлэх хугацаатай /дифференциалчлагдсан/ импульсыг өргөн хэрэглэдэг.

            Энэ зорилгоор Триггерын хоёр оролтонд сөрөг туйлтай дифференциалчлагдсан импульсыг ээлжлэн өгөгдөхөд триггер хоёр тогтвортой байдалдаа ээлжлэн шилжих замаар ажилладаг болохыг Триггерын бүдүүвч, түүний ажиллагаа зураглалаас харж болно. /Зураг- 8.1, 8.2/  Триггерын ажиллагааны зураглалыг электрон ламп нь оролтын дохио-импульсын нөлөөн дор электрон лампны гаралтын хүчдэлүүд хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харуулсан. /Зураг. 8. 2/ 

            Шилжилтийн үзэгдэлийн үргэлжлэх хугацаа /ламп бүрэн нээгдэх, эсвэл хаагдахад шаардагдах хугацаа/, улмаар Триггерын хурдан ажиллагаа нь лампны оролтын (С_ор) багтаамж, резистор R, хоёроос хамаарах бөгөөд үүнийг хурдасгахын тулд R резистортой зэрэгцээ “С” конденсаторыг холбож  /”шунт” хэрэглэж/ өгдөг.  Резистор R, конденсатор С_ор хоёр нийлж интеграл хэлхээний үүргийг гүйцэтгэх ба R резисторын эсэргүүцэл нэлээд их хэмжээтэй (10─900кОм)  байна. Үүнээс болж импульсын фронтууд нэлээд налуу байх онцлогтой. Yүнийг багасгахын тулд хурдасгагч “С” конденсаторыг хэрэглэх ба ойролцоогоор (25─100nФ) орчим багтаамжтай байна .  

                       8.6.5   Тэгш бус хэмт Триггерын бүдүүвчийн ажиллагаа              

       Энэ бүдүүвчид “баз”-ын ажлын горимыг тодорхойлогч хүчдэлийг R_э резистор дээрх хүчдэлийн /U_Rэ/ уналт хангана. Энэ хүчдэлийн U_Rэ уналтыг нээлттэй транзистороор гүйх i_э гүйдэл бий болгоно.    

     

8.12 дугаар зураг.  Тэгш бус хэмт Триггерын бүдүүвчийн ажиллагааны график зураглал

Энэ “эмиттер”-ийн резистор дээрх хүчдэлийн уналт (U_Rэ) нь транзисторын базын ажлын горимыг тодорхойлох буюу өмнө үзсэн Триггерын бүдүүвчүүдийн “баз”-ын цахилгаан хэлхээний тэжээлийн “+Е_б“ хүчдэлийн үүргийг гүйцэтгэнэ.

Триггерын бүдүүвчийн Т₁ транзисторын оролтод “синусоид” хэлбэрийн хүчдэлийн “генератор”-аас “аналог” хэлбэрийн дохио өгөгдөж байна. Хоёр өсгөгч шатлал нь “эмиттер”-ийн холбоотой, ерөнхий нэг ачааллын резистортэй  /R_э/ байна.

      Тэгш бус хэмт Триггерын ажиллах зарчим нь Триггерын  оролтод тэгш өнцөгт бус “аналог” хэлбэрийн үргэлжилсэн гармоникийн болон гармоникийн бус хуулийн өөрчлөлттөй дохио өгөгдөж, харин тэгш бус хэмт Триггерын гаралтаас тэгш өнцөгт импульс гардагт оршино. Өөр өөр хэлбэл “Шмитт”-ийн триггер нь “аналог“ дохиог “цифр”-ийн дохио болгон хувиргахад өргөн ашиглагдана.

Тэгш бус хэмт Триггерын, нэг тогтвортой байдлаас нөгөө тогтвортой байдалд шилжих ажиллагаа нь оролтын дохионы (U_ор) үйлчлэлээр явагдана. 

Нэг дэхь буюу Триггерын аль нэг тогтвортой байдал:

                  Т₁  транзистор хаалттай, Т₂  транзистор нээлттэй ханасан горимд байх юм.

 Оролтын дохионы үйлчлэлээр Т₁ транзистор нээгдэж ханасан горимд шилжсэн гэж үзье. Ингэснээр Т₁ транзисторын “эмиттер”-ийн I_э гүйдэл нь резистор R_э дээр U_Rэ хүчдэлийн уналт үүсгэх ба энэ хүчдэлийн уналтын сөрөг хэсэг нь Т₂ транзисторын “эмиттер”-т өгөгдөнө. Харин Т₂ транзисторын “баз” дээр өгөгдөх хүчдэл нь R_d резистор дээрх хүчдэлийн U_Rб уналтаар тодорхойлогдох бөгөөд доорх хэлхээгээр явагдана.        

                  ^ (бүдүүвчийн корпус буюу их бие (+Е_к) ) ®  R_d   ®  R  ®   R_k1   ®  (-Ек)

Оролтын хүчдэлийг ихэсгэхэд Т₁ транзистор ханасан горимоос гарч хаагдаж эхэлнэ.

Энэ үед транзисторын “коллектор”-ын гүйдэл I_k  ба  U_kэ1 хүчдэл багасгаж эхэлнэ.  Энэ “коллектор”-ын хүчдэлийн багасалт нь Т₂ транзисторийн “баз”-д өгөгдөнө.  Ингэснээр Т₂ транзистор нээгдэж Т₂ транзисторын “эмиттер”-ын гүйдэл i_э2 ихэсэнэ. Улмаар резистор R_э дээрх хүчдэлийн U_Rэ уналт өсөх ба Т₁ транзисторын эмиттер дээрх “сөрөг” хүчдэлийг ихэсгэж транзисторын хаагдах ажиллагааг хурдасгаж өгнө.  Эерэг гэдрэг холболтын хэлхээ R_э резистор дамжин битүүрч триггер, нэг тогтвортой байдлаас нөгөөд шилжих ажиллагаа явагдана. Триггерын энэ ажиллагааг дараах математик томъёололоор илэрхийлж болох юм.

­Udэ1­  ® id1¯  ®  ik1¯  ®  Ukэ1¯ ®  Udэ2¯  ® iэ2­ ®  Uэ¯                 эерэг  гэдрэг холбооны хэлхээ

                   

      

¯ – Хүчдэл ба гүйдлийн өсөлт, бууралтыг илэрхийлнэ

.. нээлттэй байдлаас хаагдаж буй 1-р транзисторын баз-эмиттерын (U_бэ1­) хүчдэл нь өсөх ба ингэснээр 1-р транзисторын “базын” гүйдэл багасах ба улмаар 1-р транзисторын “коллекторын” (i_к2¯) гүйдэл мөн буурна. Энэ 1-р транзисторын “коллекторын” (i_к2¯) гүйдэл буурснаар 1-р транзисторын коллектор дээрх хүчдэл (U_кэ1¯) мөн буурна, (сөрөг утгаар өснө U_кэ1 ≈ – Е_к ). Энэ 1-р транзисторын коллектор дээрх хүчдэлийн (U_кэ1¯) бууралт нь гэдрэг холбооны хэлхээгээр дамжин 2-р транзисторын баз-эмиттерийн хоорондох (U_бэ2 ¯) хүчдэлийн утгыг бууруулах бөгөөд ингэснээр 2-р транзисторын эмиттерийн (i_э2­) гүйдлийг өсгөнө. Энэ 2-р транзисторын эмиттерийн (i_э2­) гүйдлийн өсгөлт нь гэдрэг холболтын хэлхээний R_э резистор дээрх U_Rэ хүчдэлийн уналт буурах ба энэ бууралт нь өсөж буй 1-р транзисторын баз-эмиттерын (U_бэ1­) хүчдэлийг улам өсгөх замаар эерэг гэдрэг холбоо ажиллаж, хаагдаж буй 1-р транзистор хугацааны маш богино агшинд хаагдана  гэсэн үг юм.

            Хоёр дахь тогтвортой байдал: 

                 Т₁ транзистор нээлттэй ханасан горимд, Т₂ транзистор хаалттай байх юм.

Нэг горимоос нөгөөд шилжих шилжилтийн үед Т₁ транзисторын “эмиттер”-ын гүйдэл i_э1 багасаж, Т₂ транзисторын “эмиттер”-ын гүйдэл i_э2 өснө. Харин нь резистор R_э дээрх хүчдэлийн уналтыг (U_Rэ) өсгөхийн тулд Т₂ транзисторын “эмиттер”-ын i_э2 гүйдэлийн өсөлт, Т₁ транзисторын “эмиттер”-ын i_э1 гүйдэлийн бууралтаас илүү их байх шаардлагатай. Yүний тулд R_к2 резисторын эсэргүүцэл нь R_к1 резисторын эсэргүүцлээс бага эсэргүүцэлтэй байдаг. 

            Нэг дэхь буюу Триггерын анхны  тогтвортой байдал: Т₁ транзистор хаалттай, Т₂ транзистор нээлттэй ханасан горимд байх нөхцөлийг хангах, оролтын хүчдэлийн (U_ор) хэмжээг тодорхойлоё.

                    Үүний тулд:                   i_к1 » i_э1               i_d1 << i_к1    гэж үзвэл

Эмиттер дээрх хүчдэл нь:

                    U_э¹ = ─ i_э1 R_э =       үүнд   R_э << R_к1   харьцаатай тул

              U_э¹ = ─ i_э1 R_э =  »          i_d1 =  

 “Баз”-ын гүйдэл нь оролтын сөрөг хүчдэлийн үед явагддаг тул томъёо нь урдаа “хасах” тэмдэгтэй байна.

        Одоо хоёр дахь тогтвортой байдлыг авч үзье. Т₁ транзистор нээлттэй, Т₂ транзистор хаалттай.

                                               i_к2 » i_э2   (i_d2 << i_к2 )  байх үед

         U_э² = i_э2 R_э »  »     R_э << R_к2   байх тул

Т₁ транзистор нь дараахь нөхцөл биелэгдсэн үед хаалттай байна. 

                                            U_б1= U_ор ─ U_э² ≥ 0

 Энэ тэнцэтгэл биш болон дээрх томъёоноос тогтвортой байдлыг үүсгэх оролтын хүчдэлийг олвол.

                                                        U_ор  ≥  U_э²  »   =  U_n2

U_э² хүчдэл нь дараагийн тогтвортой байдалд шилжих шилжилтийн U_n2 хүчдэлтэй тэнцүү байна. Яагаад гэвэл   U_ор < U_э²    байх үед Т₁- хаагдмагц  Т₂- нээгдэнэ.

Тригтерийн хэвийн ажиллагааг хангахын тулд доорх нөхцөлүүд биелэгдэх ёстой.

                 R_к1  > R_к2   U_n1 > U_n2     үүнээс  U_n1   ≥  U_ор  ≥  U_n2

 нөхцөлд хоёр тогтвортой байдлын аль нь ч байж болно.

9.1    Электрон ламп дээр хийгдсэн фантастроны генератор

Электрон ламп дээр хийгдсэн фантастроны генераторын бүдүүвчийг 9.1 дүгээр зурагт үзүүлэв.

Энэ бүдүүвч дэхь элементүүд нь Л1, Л2 электрон лампуудын хэвийн ажлын горимуудыг хангах үүргийг гүйцэтгэнэ.

9.1.2      Электрон ламп дээр хийгдсэн фантастроны генераторын бүдүүвчийн элементүүдийн үүрэг

+ Е_а  –  электрон лампнуудын “анод-катод”-ын цахилгаан хэлхээний тэжээлийн хүчдэл

С_я1 , R_я , R₂  – тэжээлийн хүчдэл ба дохиог ялган тусгаарлагч конденсатор, резистор

R₁, R_я , R₂ – тэжээлийн хүчдэлийн хуваагч резистор, вакуум Л1 диодын ажлын горимыг хангах

R₃ , R₄ , R₅– тэжээлийн хүчдэлийн хуваагч резистор, Л2 пентодын хөшгөн ба хамгаалах торын ачаалал буюу ажлын горимыг хангах

R_а –  Электрон Л1, Л2 лампын анодын тэжээлийн ачаалал буюу ажлын горимыг хангах резистор буюу Фантастроны генераторын гаралтын ачаалал

R_т1 – Электрон Л2 лампны ажлын горимыг хангах,1-р торын ачааллын резистор

R_ач – Электрон Л2 лампны буюу фантастроны генераторын ачаалал

Л1 – Электро-вакуум диод нь электрон түлхүүр элементийн үүрэг гүйцэтгэнэ

Л2 – Электрон ламп-пентод нь электрон түлхүүр, өсгөгч элемент,(вакуум диод Л1 лампны ачааллын үүргийг давхар гүйцэтгэнэ)

С _ш  – тэжээлийн хүчдэлийн шүүлтүүрийн конденсатор

U_гар(t)  – гаралтын  “трапец, хөрөө хэлбэрийн” хугацаагаар саатуулагдсан импульс

U_ор(t) – оролтын дохионы хүчдэлийн утга, /оролтын  импульс/

U_ак = U_а   –  лампны “анод-катод”-ын хоорондох хүчдэл

U_хал    –  лампны “накал”-ын буюу халаагч улайсгуурын хүчдэл

_а       –   нээлттэй лампны “анод-катод” дамжин гүйх анодын гүйдлийн утга

U_{ак. а}   –  хаалттай лампны “анод” дээр хийгдсэн хүчдэлийн утга (U_{ак. а} = E_a)

С1      –  сөрөг гэдрэг холбооны хэлхээний үүрэг гүйцэтгэнэ

“– Е_т.о” – электрон лампны анодын ( а = 0) гүйдлийн “тэгтэй” тэнцүү үеийн торын сөрөг хүчдэлийн утга (Л1 лампны хаах, торын хүчдэлийн утга буюу  лампны хаах хүчдэл)

U_тк     –  электрон лампны “тор-катодын” хоорондох хүчдэл

U_с1.а – конденсаторын анхны цахилгаан цэнэг / бүдүүвчийн оролтонд дохио ирээгүй үеийн /

  –  “анхны байдалд” лампны “анод-катод”-ын хоорондох хүчдэл

–  Фантастроны генераторын бүдүүвч “анхны байдалд” шилжин тогтворжих хугацаа 

Фантастроны генераторын бүдүүвчид дараах онцлогтой элементүүд байна. Үүнд:

-       Анод-1-р торын хооронд багтаамжийн гэдрэг холбоог бий болгон хийсэн пентод дээр хийгдсэн өсгөгчийн бүдүүвч

-       Пентодын 2, 3-р торын хооронд резисторын холбоотой (анхны байдалд хаалттай ажлын горимыг хангадаг)

-       Гаралтын хүчдэлийг тохируулах боломжийг хангах вакуумын диод Л1