Схема RS-триггера на компараторе

Как работает схема RS-триггера на компараторе? Данное устройство представляет собой аналоговый компаратор или операционный усилитель с цепью положительной обратной связи, формирующей гистерезис. Сигналы установки S (Set) и сброса R (Reset) подаются на входы через делители напряжения. При подаче импульса на вход S напряжение на выходе скачком принимает значение положительного насыщения. Подача импульса на вход R переключает выход в состояние отрицательного насыщения. Схема сохраняет текущее состояние при отсутствии управляющих сигналов.

$U_{th} = \pm U_{sat} \cdot \frac{R_1}{R_1 + R_2}$

Разбор по случаям

Примеры

Расчет порога переключения. Пусть данная схема имеет напряжение насыщения $U_{sat} = 12\text{ В}$, а резисторы делителя ПОС равны $R_1 = 10\text{ кОм}$ и $R_2 = 100\text{ кОм}$.

Порог срабатывания рассчитывается по формуле $U_{th} = U_{sat} \cdot \frac{R_1}{R_1 + R_2}$.

Подставляя значения, получаем $U_{th} = 12 \cdot \frac{10}{110} \approx 1{,}09\text{ В}$.

При превышении этого уровня входным сигналом $S$ компаратор надежно переключается в состояние логической единицы.

Сброс триггера импульсом. Рассчитаем параметр сброса, когда компаратор находится в положительном насыщении $+12\text{ В}$. Чтобы переключить выход в $-12\text{ В}$, необходимо на инвертирующий вход $R$ подать напряжение, превышающее потенциал неинвертирующего входа $U_+ = 1{,}09\text{ В}$. Если входной импульс сброса $U_R = 2\text{ В}$, условие $U_R > U_+$ выполняется, и схема мгновенно переходит в состояние отрицательного насыщения.

Частые ошибки

• Отсутствие цепи положительной обратной связи, из-за чего схема теряет свойства триггера и не может хранить состояние.
• Подача одновременных активных импульсов на входы S и R, приводящая к неопределенному логическому состоянию выхода.
• Превышение максимально допустимого дифференциального входного напряжения компаратора при подаче управляющих сигналов.

Коротко

Мы разобрали, как работает схема RS-триггера на компараторе с использованием цепи положительной обратной связи. Для стабильного запоминания информации эта схема требует правильного расчета порогов гистерезиса и раздельной подачи управляющих импульсов.