Вниманию читателей предлагается триггер, выполненный на двухтранзисторных оптронах. Напомним, что триггером называют устройство, обладающее двумя устойчивыми состояниями и способное под воздействием управляющих сигналов скачкообразно переходить из одного состояния в другое. По своим функциональным свойствам триггер относится к последовательным цифровым автоматам, т. е. устройствам, выходной сигнал которых зависит не только от сигналов, действующих в данное время на управляющих входах, но и от состояния, в котором оно находилось до появления этих сигналов.
Рис. 1
Рассмотрим работу предлагаемого триггера (рис. 1) более подробно. При включении питания фототранзисторы оптопар U1 и U2 закрыты, так как напряжение смещения на их базах равно нулю, поэтому на выходах 1 и 2 присутствует напряжение питания. Это является положительным свойством предлагаемого устройства, так как у триггеров, собранных, например, на микросхемах TTL- или КМОП-логики нельзя однозначно сказать, на каком из выходов будет напряжение питания или общего провода при подаче напряжения питания.
После включения питания конденсаторы С1 и C2 заряжаются по цепи +Uпит - резистор R1 (R6) - излучающий диод оптопары U2 (U1) - общий провод и к моменту подачи на входы управляющих сигналов оказываются заряженными до напряжения Uпит. При подаче на вход 1 напряжения питания на базу транзистора оптопары U1 через резистор R2 поступает напряжение смещения положительной полярности и он открывается. Его эмиттерный ток протекает через излучающий диод оптопары, и это удерживает фототранзистор в открытом состоянии и после снятия управляющего сигнала. На выходе 1 устанавливается напряжение, близкое к напряжению общего провода (приблизительно 1,4 В). До такого же напряжения разряжается и конденсатор С1 через открытый фототранзистор оптопары U1. Повторная подача управляющего напряжения на вход 1 состояния устройства не изменяет - на выходе 1 по-прежнему остаётся лог. 0, а на выходе 2 - лог. 1.
Чтобы перевести триггер в другое состояние, надо напряжение питания подать на вход 2. В этом случае через резистор R5 на базу фототранзистора оптопары U2 поступит напряжение смещения положительной полярности и он откроется. Текущий через него ток будет протекать и через излучающий диод этой оптопары, поэтому фототранзистор останется в открытом состоянии и по окончании входного сигнала. На выходе 2 установится лог. 0. В это же время конденсатор С2 начинает перезаряжаться током, протекающим по цепи +Uпит - резистор R1 - фототранзистор оптопары U1 - конденсатор С2 - фототранзистор оптопары U2 - её излучающий диод - общий провод. Ток, текущий через излучающий диод оптопары U1, уменьшается настолько, что в какой-то момент становится недостаточным для удержания фототранзистора оптопары U1 в открытом состоянии. В результате он закрывается и на выходе 1 устанавливается напряжение лог. 1.
Таким образом, при подаче на вход 2 управляющего сигнала устройство перешло в другое устойчивое состояние: на выходе 1 - лог. 1, на выходе 2 - лог. 0. Теперь конденсатор С1 начинает заряжаться до напряжения Uпит. После его зарядки устройство будет готово для переключения в состояние, противоположное тому, в котором оно находится в данное время. Как видно из описания работы, устройство можно уверенно назвать триггером. По функциональному признаку его можно отнести к RS-триггерам. Недостатком устройства можно считать довольно высокое напряжение лог. 0 (1,4 В), которое складывается из напряжения насыщения открытого фототранзистора оптопары и падения напряжения на её излучающем диоде.
Триггер, изготовленный автором на основе оптронов 4N37, устойчиво переключался при использовании конденсаторов С1 и С2 от 3300 пФ до 0,1 мкФ при напряжении питания 12 В. С конденсаторами ёмкостью 10000 пФ он был работоспособен при изменении его от 8 до 15 В. Интервал питающих напряжений можно расширить как в сторону больших величин, предельных для применяемых оптронов, так и меньших, подобрав резисторы для стабильного переключения устройства из одного состояния в другое.
Чертёж возможного варианта печатной платы устройства показан на рис. 2. Конденсаторы - керамические К10-7В или КМ-3б, резисторы - любого типа.
Автор: О. Белоусов, г. Черкассы, Украина