Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-181. Триггер срабатывает через такт и делит частоту генератора на два. Можно смело сказать, что триггер — один из самых распространенных схемных узлов современной электроники. Во всяком случае, это главное действующее лицо в электронных вычислительных машинах и многих электронных автоматах. Типичная схема триггера — на Р-102;1, внешне по начертанию и расположению элементов он похож на мультивибратор.

Р-102

Как и у мультивибратора, в триггере два транзистора. Они так же связаны друг с другом — с коллектора одного сигнал подается на базу другого. Но только в мультивибраторе коллектор транзистора связан с базой своего соседа через конденсатор, а в триггере связь прямая, через резистор. Поэтому каждый транзистор триггера влияет на работу второго транзистора постоянно, долговременно, а не кратковременно, как в мультивибраторе, где все связано с зарядом и разрядом конденсатора, с процессом, который рано или поздно заканчивается. В отличие от мультивибратора в триггере есть вход, куда подаются импульсные сигналы.

Начнем с начала, с того момента, когда на триггер было подано питание. И предположим, что в этот момент оба транзистора оказались слегка открытыми и в обоих шел одинаковый коллекторный ток. Мы уже знаем, что постоянный ток — понятие относительное (Т-174) и в какой-то момент в одном из транзисторов ток случайно окажется чуть-чуть меньше, чем во втором, пусть на доли микроампера, но меньше.

Для определенности предположим, что уменьшился ток I'_к в транзисторе Т₁. При этом сразу же несколько поднялось напряжение на его коллекторе (чем меньше коллекторный ток, тем меньше напряжение на нагрузке и больше остается на коллекторе), которое прямо через резистор R'_б «минусом» подается на базу транзистора Т". Раз на базе Т" увеличился «минус», то увеличился коллекторный ток I"_к и на коллекторе этого транзистора «минус» стал меньше. С коллектора Т" «минус» через R"_б подается на базу Т', и из-за уменьшения этого «минуса» ток в транзисторе Т' еще больше уменьшится. Процесс этот будет лавинообразно нарастать, и через некоторое время один из транзисторов окажется полностью закрытым, а второй — полностью открытым. В нашем примере закроется Тон покатится в это закрытое состояние из-за случайного незначительного уменьшения коллекторного тока. С таким же успехом мог закрыться и другой транзистор, если бы у него раньше началось такое незначительное уменьшение тока.

Но важно совсем не то, какой транзистор закроется раньше. Важно то, что состояние, когда один из транзисторов закрыт, а второй открыт, — это естественное, устойчивое состояние триггера, он будет находиться в таком состоянии бесконечно долго. Потому что оба транзистора всеми своими силами стараются сохранить устойчивое состояние, в котором случайно оказался триггер — первый, закрытый транзистор всем своим коллекторным «минусом» открывает второй, открытый транзистор, а тот в свою очередь ничтожно малым «минусом» на коллекторе не может противодействовать внешнему напряжению U_зап (о нем чуть позже), которое запирает первый транзистор.

Но вот на вход триггера приходит сигнал, приходит прямоугольный импульс такой полярности, что он стремится открыть оба транзистора. И тут все приходит в движение. Правда, на открытый транзистор входной сигнал не действует — он и так открыт. Но зато дремавший и уставший от бездеятельности (необходимо немедленно освежить в памяти Т-8) закрытый транзистор немедленно открывается. И лавинообразно меняет все токи и напряжения в триггере, закрывает своего конкурента, а сам остается открытым до следующего сигнала на входе.

Так одинаковые входные сигналы поочередно переводят триггер из одного устойчивого состояния в другое, и при этом меняются напряжения на коллекторах транзисторов. Причем меняются они через такт — нечетные импульсы открывают один из транзисторов, четные — второй (Р-102;2). И если снимать напряжение с одного из транзисторов триггера, безразлично с какого, то число импульсов этого напряжения будет в два раза меньше, чем число импульсов на входе. То есть триггер в два раза уменьшает частоту поступающего на его вход сигнала. А если соединить последовательно несколько триггеров, то можно разделить частоту на 2, на 4, на 8, на 16,— одним словом, в 2n раз, где n — любое положительное целое число. А это уже не просто деление частоты, это возможность выполнения арифметических операций и определенной очередности включения электрических цепей, благодаря чему триггеры как раз и используются в вычислительных машинах.

Несколько пояснений к схеме Р-102.