Триггерные пересчетные цепочки в электронных часах
Электронные часы, как и механические, имеют в своем устройстве спусковой регулятор. Функции его остались неизменными, но одна из них сильнее бросается в глаза. Частота колебаний пьезорезонатора лежит в диапазоне 103-105 Гц. На циферблат желательно подавать сигналы с частотой один сигнал в секунду. То есть спусковой механизм должен уменьшить частоту импульсов, идущих от кварцевого генератора. Задача эта решается в электронных часах с помощью триггерных цепочек.
Триодные преобразователи тока (транзисторы, радиолампы-триоды) позволяют создать устройства с «ключевыми» характеристиками. Такие устройства то, как бы отпирают задвижки в цепи, и в ней начинает протекать электрический ток, то прекращают ток. Переход устройства из одного состояния в другое совершается под действием подаваемого на него импульса положительного напряжения. В современной технике широкое распространение получили цепочки из таких устройств, называемых триггерами.
Предположим, исходное состояние схемы таково, что через правый транзистор идет ток, а левый заперт. На нагрузке правого транзистора (сопротивлении R2), следовательно, будет большое падение напряжения, а коллектор правого транзистора, соответственно, имеет низкий потенциал. Но коллектор правого транзистора соединен с базой левого. Значит, на базе левого транзистора низкое напряжение. Поэтому левый транзистор и заперт. Так как через левый транзистор ток не идет, падения напряжения на его нагрузке (сопротивлении R) нет, и на его коллекторе - высокий потенциал, равный создаваемому источником напряжения. А из этого следует, что на базе правого транзистора высокое напряжение, что соответствует сделанному утверждению, что через правый транзистор идет ток.
Если теперь на базу левого транзистора подать импульс положительного напряжения, носители тока в транзисторе будут доходить до коллектора. Через транзистор пойдет ток, на нагрузке R, в цепи коллектора будет большое падение напряжения, значит, потенциал коллектора понизится, понизится потенциал базы правого транзистора и правый транзистор запрется. При этом, поскольку через левый транзистор идет ток, теперь на его нагрузке будет стабильно большое падение напряжения, а потенциал его коллектора и потенциал базы правого транзистора будут низкими.
Мы рассмотрели изменения, вызванные поданным положительным импульсом. Но и после окончания импульса на базе левого транзистора будет высокое напряжение, а на базе правого транзистора - низкое напряжение. Следовательно, то состояние, в которое устройство перешло под действием импульса, является устойчивым и устройство будет в нем оставаться как угодно долго.
Из изложенного очевидно, что, подав теперь положительный импульс на базу правого транзистора, мы вернем схему в исходное состояние.
Действие триггера следующее. Вместо транзисторов стоят только буквы: З - «заперт» и О - «открыт», то есть ток идет или не идет. Значок импульса «П» ставится возле того транзистора, на базу которого импульс подается.
При соединении некоторого количества триггеров в цепочку можно добиться того, что частота, с которой триггеры изменяют свое состояние, понизится. При подаче положительного импульса на базу транзисторов первого триггера, состояние триггера будет изменяться каждым импульсом. Состояние второго триггера будет изменяться только после второго импульса, а состояние третьего - только после четвертого.
Если цепочку триггеров такого типа поставить после кварцевого генератора, то можно добиться, чтобы к блоку, управляющему показаниями циферблата, сигналы поступали только раз в секунду. Учитывая высокую резонансную частоту кварца, для этого может потребоваться длинная цепочка. Но транзисторы в интегральных схемах очень малы и надежно соединены между собой. Поэтому на основе интегральных схем осуществление цепочки триггеров из нужного количества элементов не представляет трудности и цепочка получается малых размеров.
|