Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

8. Простейшие переключающие схемы

в схеме должны выполняться следующие условия:

[/ > и при Ug < Ul

8.1. ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

I/. < t/i. при Ug > и .

В линейных схемах потенциал коллектора транзистора устанавливается таким, чтобы его величина находилась в пределах между V* и и СЕ нас- При этом усиление сигаала осуществляется в окрестности установленной рабочей точки. Отличительной особенностью линейных схем является то, что величина входного сигнала остается настолько малой, что выходное напряжение линейно зависит от входного и не выходит за пределы верхней и нижней гра-нщ линейного участка характеристики, так ш в противном случае появились бы заметные искажения сигнала. В отличие от линейных схем цифровые схемы работают только в двух характерных рабочих состояниях. Эти состояния характеризуются тем, что выходное напряжение может быть либо больше некоторого заданного напряжения Uh, либо меньше заданного напряжения Ul, причем Ul < Uh- Если выходное напряжение превышает Uh, то говорят, что нема находится в состоянии Н (high-высокий), если же оно меньше чем U говорят, что она находится в состоянии L (low-низкий).

Величины уровней С/д и Ui зависят только от используемой схемотехники. Чтобы можно было однозначно интерпретировать выходной сигнал, уровни, лежа-вде между значениями Un и U, считаются запрещенными. Схемотехнические особенности, определяемые этими требованиями, рассмотрим на примере транзисторного инвертора, представленного на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Транзисторный ключ.

Эти условия должны выполняться даже для самого неблагоприятного случая, т.е. и а не должно быть/Меньше, чем Uh при Ug = Ul, и 1/д не должно быть больше, чем Ul при Ug = Uh- Такие условия могут быть выполнены соответствующим выбором уровней t/я и C/l, а также величин сопротивлений Rc и Rg. Как это осуществляется, можно показать на следующем числовом примере.

Если в схеме, изображенной на рис. 8.1, транзистор заперт, то при отсутствии нагрузки выходное напряжение будет равно

. При минимальном нагрузочном резисторе Rv = Rc выходное напряжение будет равно /г*- Таким образом, /г является минимальным выхо;;ным напряжением схемы в состоянии Н. Для гараь-тированного различения состояний приме.м Uh < /гУ* пусть, например, t/я 1-5 В при V* = 5 В. Согласно сформулированным выше условиям, при U, > Vu. входное напряжение должно соответствс-вать уровню L. Под уровнем L понимае-ся такое наибольшее входное напряжение, при котором транзистор еще остается надежно запертым. Для кремниевого транзистора, находящегося при комнатной температуре, за уровень L может Пыть принято напряжение 0,4 В. Теперь, когда уровни Ui и Uh выбраны, необходимо рассчитать параметры схемы таким образом, чтобы гри Ug = и и выходное напряжение удовлетворяло условию UgUi. Схема должна быть рассчитана таким образо.м, чтобы это требование выполнялось и для самого неблагоприятного случая, т.е. даже при te = С/и = 1.5 В выходное напряжение оставалось бы меньше, чем Ui = 0,4 В. Коллекторное сопротивление Rc выбирается такой величины, чтобы время переключения транзистора было достаточно малым, а величина коллекторного тока не была слишком велика. Выберем, например, Rc = 5 кОм Рассчитаем далее величину Rg так, чтобы при входном напряжении Ug = 1,5 В выходное напряжение не превы-



шало величины Ul = 0,4 В. Для этого ток коллектора должен составлять /с ~ V*/ /Rc = 1 мА. Используемые в таких схемах транзисторы должны обладать коэффициентом усиления по току Р х 100. Необходимый ток базы составит тогда /дмин = = 1с/В =10 мкА. Для надежного насыщения транзистора выберем 1в = 100 мкА, т.е. с десятикратным запасом. Тогда для величины Rb получим

Rb = (1,5 В - 0,6 В)/100 мкА = 9 кОм.

Передаточная характеристика схемы с такими параметрами представлена на рис. 8.2.


5 Ue,B

Рис, 8.2. Передаточная характеристика ключа при R = /?с- iL и .Уд-величины запаса помехоустойчивости для уровней Lk Н соответственно.)

При Ug - Ul= 0,4 В выходное напряжение схемы [/ составляет 2,5 В. Оно превышает на 1 В минимально необходимое значение Uh = 1,5 В. Назовем величину

Рис. 8.3. Методы повышения запаса помехоустойчивости для уровня L.

Sh = и - Uh при Ug = Ul запасом помехоустойчивости для уровня Н. В рассматриваемом примере он составляет 1 В. Аналогично определяется запас помехоустойчивости для уровня L как величина Si = [7i - U при Ug = U . В схеме на рис. 8.1 запас помехоустойчивости для уровня L равен разности U и напряжения


коллектор-эмиттер транзистора в режиме насыщения UcEmc * 0,2 В. Таким образом, эта величина составляет St = 0,4 В -- 0,2 В = 0,2 В. Запас помехоустойчивости фактически является мерой эксплуатационной надежности схемы. Его обобщенное определение можно записать в следующем виде:

S =U,- Uh

для наихудшего случая входного сигнала.

Если необходимо повысить запас помехоустойчивости для уровня L, то следует увеличить величину U, так как напряжение U (Ug = Uh)~ UcEme практичсски нельзя уменьшать. Для осуществления этого в базовую цепь транзистора включают, как показано на рис. 8.3,а, один или несколько диодов. Резистор служит для замыкания цепи обратного тока перехода коллектор-база, что обеспечивает более надежное запирание транзистора. Другой способ повышения Ul состоит в том, что в базовой цепи устанавливается обычный делитель напряжения (рис. 8.3,6 или в). Указанные меры являются обязательными при использовании германиевых транзисторов, так как для них напряжение база-эмиттер открытого транзистора в некоторых случаях может оказаться ниже UcEuac-

Динамические свойства

При использовании транзистора в качестве ключа представляют интерес динами-


1 Ul

ческие свойства такой схемы. Различают несколько временных интервалов, характеризующих работу транзистора в импульсном режиме. Они приведены на рис. 8,4, Можно заметить, что время рассасывания ts существенно превышает остальные временные интервалы. В течение этого времени происходит запирание предвари-




! f Ait.

Рис. 8.4. Импульсный режим работы инвертора. 15-вршя рассасывания неосновных носителей, t-время нарастания выходного напряжения, [ -время задержки, ijr-время спада выходного напряжения.

гельно насыщенного транзистора {Uqe = = 1с£нас). Если у открытого транзистора обеспечить Uce больщее, чем Ucehsc, то время рассасывания существенно уменьшается. Поэтому, если требуется получить быстродействующую схему ключа, используют различные способы предотвращения глубокого насыщения транзистора. Цифровые схемы, работающие по этому принципу, называют ненасыщенной логикой. Как это достигается схемотехническими средствами, будет показано при рассмотрении конкретных схем.

Обычно частотные свойства цифровых аем характеризуют усредненным параметром, так называемой задержкой распространения сигнала:

где (pjL-интервал времени между точками 50%-ного значения на фронте нарастания импульса входного напряжения и 50%-ного значения на фронте спада выходного напряжения, а fpjH-аналогичный временной итервал для нарастающего выходного напряжения. Рис. 8.5 наглядно иллюстрирует это соотнощение.

Из схемы на рис. 8.1 видно, что Н-уро-вень лежит значительно ниже напряжения питания и сильно зависит от сопротивления нагрузки. Для устранения этого недостатка схемы можно, как изображено на рис. 8.6, включить эмиттерный повторитель.

Когда транзистор Tj заперт, выходной ток течет через транзистор эмиттерного-повторителя 7. При этом величина нагрузки для коллекторного резистора Rc

Рис. 8.5. К определению времени прохождения импульса.

остается достаточно малой. Когда транзистор Ti открыт, потенциал его коллектора падает и выходное напряжение эмиттерного повторителя также уменьшается. При

Рис. 8.6. Инвертирующий для цифровых схем.

оконечный каскад

емкостном характере нагрузки ток разряда конденсатора должен протекать через выходные цепи схемы. Так как транзистор в этом случае оказывается запертым, следует предусмотреть диод D, который замкнет цепь тока разряда конденсатора через открытый транзистор Т. При этом, однако, повышается выходное напряжение ключа в 1состоянии приблизительно до 0,8 В.

8.2. БИСТАБИЛЬНЫЕ РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СХЕМЫ

Релаксационными схемами называются цифровые схемы, охваченные положительной обратной связью. Они отличаются от линейных схем (автогенераторов) с положительной обратной связью тем, что их выходное напряжение не изменяется плавно, а переходит скачкообразно от одного из двух постоянных значений напряжения



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.