Иванов С.Р. - Ключевой режим работы транзистора (1063960), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Но увеличенный ток может привести к инверсномурассасыванию, что нежелательно. Для получения необходимого эффекта в схемудобавляют форсирующий конденсатор (на рисунке Сускор). Он позволяет увеличить токбазы на короткий промежуток времени, что приводит к увеличению быстродействияключа. Кроме того существует альтернативный метод для предотвращения глубокогонасыщения транзистора. Для этого используют диод Шотки, имеющий малое времявосстановления. Транзисторы с такими диодами называют ненасыщенными.Использование форсирующего конденсатора имеет свои отрицательные стороны. Вовремя динамической отсечки ток базы падает до нуля и конденсатор не успеваетразрядиться.
И после запирания транзистора на базе окажется дополнительное смещение.Также очередной отпирающий импульс может поступить раньше, чем уменьшится донуля напряжение смещения. Следовательно длительность положительного фронтаувеличивается.4.Что такое инверсное запирание ключа и в каких случаях оно возникает?Если рассасывание заряда сначала завершается у эмиттерного перехода, то происходитинверсное запирание ключа, т.е.
эмиттерный переход запирается раньше коллекторного.Это сопровождается всплеск тока коллектора. Эмиттерный переход смещается в обратномнаправлении раньше коллекторного. Таким образом транзистор оказывается в инверснойактивной области. Ток эмиттера уменьшается, но это не вызывает изменение тока базы.Увеличивается ток коллектора, что способствует более быстрому рассасываниюизбыточных носителей заряда, накопленных у коллекторного перехода. Послерассасывания зарядов коллекторного перехода транзистор оказывается в областидинамической отсечки. Следовательно, в отличие от нормального запирания, приинверсном запирании транзистор при переходе из области насыщения в область отсечкипроходит не через нормальную активную область, а через инверсную активную область.5.Зачем резистор в цепи базы транзисторного ключа шунтируется конденсатором?Какой емкостью он должен обладать?Транзистор может переходить из области насыщения в область отсечки миную активнуюобласть.
Это может происхёдить^ если рассасывание избыточных носителей заряда,накопленных у эмиттерного и коллекторного переходов происходит одновременно.Следовательно, при увеличении импульса тока базы, открывающего транзистор,уменьшится длительность положительного фронта и транзистор попадет в областьглубокого насыщения: Это приводит к-увеличению времени обратного переключения.Следовательно ток в моментвключения необходимо увеличить, так как это приведет к более быстрому рассасываниюзаряда.
Но увеличенный ток может привести к инверсному рассасыванию, чтонежелательно. Для получения необходимого эффекта в схему добавляют форсирующийконденсатор (на рисунке Сускор). Он позволяет увеличить ток базы на короткийпромежуток времени, что приводит к увеличению быстродействия ключа.6.На ключ подавались управляющие сигналы, длительностью О,1 tauн и 10tauн. Какими параметрами выходные импульсы будут различаться и почему??н - время жизни неосновных носителей заряда.
Заряд базы меняется по следующемузакону: Q(t) = ГБ1 ?н (1-е-t/?H). Следовательно с увеличением ?н будет увеличиватьсяначальный заряд базы. Но с увеличением ?н происходит более медленное рассасываниезаряда в базе. Длительность фронта выходного сигнала прямо пропорционально ?н иследовательно выходной импульс от сигнала с большим ?н будет обладать большейдлительностью фронта, чем сигнал с меньшим ?н.7. Чем определяется скорость выхода из насыщения транзистора в простейшембиполярном ключе?При увеличении импульса тока базы, открывающего транзистор, уменьшаетсядлительность положительного фронта и транзистор попадает в область глубокогонасыщения. Что приводит к увеличению времени обратного переключения.
Ток в моментвыключения желательно увеличивать, так как это способствуют более быстромурассасыванию заряда и следовательно увеличивается скорость выхода из насыщениятранзистора. Однако этот ток приводит к инверсному рассасыванию, что нежелательно изза выбросов тока коллектора. Удовлетворить эти противоречивые требования удаетсяпутем введения в цепь управления форсирующего конденсатора.8. Каким образом в ключе на биполярном транзисторе можно уменьшитьдлительность фронта выходного сигнала?Для уменьшения длительности фронта выходного сигнала нужно уменьшать время жизнинеосновных носителей заряда ?н. Кроме того с ростом управляющего тока длительностьфронта существенно уменьшается.
Также длительность фронта уменьшается приувеличении степени насыщения транзистора.9. Каким образом в ключе на биполярном транзисторе можно управлятьдлительностью среза выходного сигнала?Большая часть среза приходится на то время, когда транзистор находится в режимеотсечки. Следовательно для уменьшения длительности среза нужно использовать болеевысокочастотный транзистор и уменьшать постоянную времени ? = RkCk, от которой вбольшей степени зависит ?среза. Кроме того длительность среза уменьшится приувеличении запирающего сигнала. Следовательно длительностью среза выходногосигнала можно управлять посредством изменения уровня запирающего сигнала.10.Каким образом в ключе можно уменьшить задержку выключения?Время задержки выключения уменьшится, если уменьшится время рассасывания заряда.
Всвою очередь рассасывания заряда ускорится, если транзистор не вводить в состояниеглубокого насыщения. Для этого используют ненасыщенные транзисторы.Использованные в этих транзисторах диоды Шотки позволяют значительно уменьшитьзадержку выключения, так как имеют малое время восстановления.11.Каковы достоинства и недостатки ТТЛ-ключа со сложным инвертором?К недостаткам ТТЛ-ключа с простым инверторам относится: - низкая помехоустойчивость- малая нагрузочная способность - малое быстродействие при работе на емкостнуюнагрузку. Улучшенными параметрами по сравнению с предыдущей схемой обладает ТТЛключ со сложным инвертором. Его помехоустойчивость по логическому нулю выше, чему схемы с простым инвертором, а по логической единице ниже.
В ТТЛ- схеме со сложныминвертором постоянная времени заряда нагрузочной емкости существенно уменьшается.За счет этого ТТЛ-схема со сложным инвертором имеет большее быстродействие посравнению с простым инвертором. К недостаткам ТТЛ-схемы со сложным инверторомотносится сильная генерация токовых помех по цепи питания, обусловленная броскомтока через сложный инвертор при переключении схемы из состояния логического нуля вединицу.12.Чем определяются уровни выходного напряжения для ТТЛ-ключа сосложным инвертором?Логическая схема состоящая из ТТЛ-ключа реализует схему И-ИЛИ-НЕ. На выходесистемы устанавливается логический ноль, если на всех входах поступают сигналы,соответствующие логической единицы.
При всех остальных комбинациях сигналов навходах схемы выходное напряжение соответствует логической единице.13.Какие требования предъявляются к МЭТ в ТТЛ-ключах и как ониобеспечиваются?Многоэмиттерный транзистор специально разработан для микроминиатюрных логическихустройств и не имеет дискретного аналога. Количество эмиттеров у многоэмиттерноготранзистора должно соответствовать количеству входов у данной схемы. На рисункепоказана структура многоэмиттерного транзистора. У многоэмиттерного транзисторакаждая пара смежных эмиттеров вместе с разделяющим их р-слоем базы образуетгоризонтальный транзистор типа п+ - р - п+. Если на одном из эмиттеров действуетпрямое напряжение, а на другом обратное, то первый будет инжектировать электроны, авторой будет собирать те из них, которые инжектированы через боковую поверхностьэмиттера и прошли без рекомбинации расстояние между эмиттерами.
Такойтранзисторный эффект называется паразитным. Чтобы избежать этого эффекта расстояниемежду эмиттерами должно превышать диффузионную длину носителей в базовом слое.Кроме того необходимо, чтобы МЭТ имел как можно меньший инверсный коэффициентпередачи тока. В противном случае возможен паразитный эффект подобныйпредыдущему.14.Чем определяется нагрузочная способность ТТЛ-ключа в состоянии «0»?Нагрузочная способность ТТЛ-ключа характеризует его способность получать сигнал отнескольких источников информации и одновременно быть источником информации дляряда других элементов.
Для численной характеристики нагрузочной способностииспользуют коэффициент разветвления по выходу Краз. Этот параметр определяет числоединичных нагрузок - аналогичных ключей, которые можно одновременно подключить квыходу ключа. Нагрузочная способность ТТЛ-ключа в состоянии "О" характеризуетсяпараметром КОраз = 1Овых / 10вх , где 1Овых - выходной ток логического нуля , 10вх входной ток логического нуля.15.Какова нагрузочная способность ТТЛ-ключа в состоянии «1»?Нагрузочная способность ТТЛ-ключа в состоянии "1" характеризуется параметром К1раз= 11вых / 11вх , где 11вых - выходной ток логической единицы, 11вх - входной токлогической единицы.16.Есть ли в ТТЛ-ключе обратные связи? Если есть, то какие и где?17.Зачем в эмиттерной цепи фазоинвертора ТТЛ-ключа установлендополнительный транзистор? Как онвлияет на свойства ключа?Дополнительным транзистором в эмиттерной цепи фазоинвертора ТТЛ-ключа являетсятранзистор VT3.
Этот транзистор вместе с двумя резисторами R3 и R4 являетсянелинейной цепью коррекции. Она позволяет увеличить быстродействие данной схемы иприблизить ее АПХ (амплитудо передаточная характеристика) к прямоугольной.Последнее улучшает формирующие свойства схемы. Принцип действия данной схемыоснован на зависимости ее сопротивления от состояния транзистора VT5, в основномопределяется сопротивлением резистора R3 которое велико. Поэтому на начальном этапеформирования на выходе схемы напряжения логического нуля весь эмиттерный токтранзистора VT2 втекает в базу транзистора VT5, что форсирует его включение. Послевключения VT5 насыщается и VT3, шунтируя эмиттерный переход транзистора VT5низкоомном сопротивлением резистора R4.
Это, во-первых, уменьшает степеньнасыщения транзистора VT5 и, во- вторых, при последующем выключении увеличиваетток, удаляющей из базовой области этого транзистора избыточный заряд неосновныхносителей. Оба эти фактора способствуют снижению времени рассасывания заряда, чтоповышает быстродействие схемы.18.Какую роль играет резистор в коллекторной цепи верхнего плеча выходногокаскада ТТЛ-ключа? Каквыбрать его сопротивление?В момент переключения схемы в ее выходной цепи протекает так называемый "сквознойток", обусловленный тем, что в течении интервала рассасывания запираемого транзистораоба транзистора выходного двухтактного усилителя ( выходной двухтактный усилительпредставлен в этой схеме транзисторами VT4 , VT5 , резистором R5 и диодом VDn)оказывается насыщенным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
