Иванов С.Р. - Ключевой режим работы транзистора (1063960), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В отличие от стандартных ТТЛ-ключ с открытым коллектором допускаетпараллельное включение выходных выводов. При этом относительно выходных сигналовкаждого элемента реализуется логическая операция И.28.Чем определяется быстродействие ТТЛ-ключа при его включении?Важнейшим показателем работы электронных ключей является их быстродействие,которое оценивается скоростью протекания переходных процессов при переключении.Мгновенное переключение ТТЛ-ключа невозможно из-за инерционных свойствтранзисторов, а также паразитных реактивных элементов схемы и проводников.Следовательно для уменьшения задержки включения ключа необходимо использоватьтранзисторы с минимальной инерционностью и максимально уменьшить паразитныеемкости. Такими свойствами обладают неинерционные транзисторы.
БыстродействиеТТЛ-ключа определяется временем рассасывания заряда и чем быстрее оно происходит,тем быстрее происходит включение ключа.29.Чем определяется скорость выключения ТТЛ-ключа?Процесс выключения ключа можно разделить на время рассасывания неосновныхносителей в базе и время спада коллекторного тока. При подаче обратного скачканапряжения коллекторный ток остается неизменным, т.к. заряд в базе не можетрассосаться мгновенно и транзистор остается в режиме насыщения.
Следовательно наскорость выключения ТТЛ-ключа главным образом влияет время рассасываниянеосновных носителей в базе. Для ускорения выключению используют форсирующийконденсатор.30.За счет чего ТТЛ-ключ со сложным инвертором способен работать назначительную емкостную нагрузку?В ТТЛ-схеме со сложным инвертором постоянная времени заряда нагрузочной емкостисущественно уменьшается. За счет этого ТТЛ-схема со сложным инвертором имеетбольшее быстродействие по сравнению с простым инвертором и может работать назначительную емкостную нагрузку.31.При каком числе нагрузок (большем или меньшем) оконечный транзистор ТТЛключа дольше выходит из насыщения?32.С помощью каких характеристик описывается поведение ключей?Характеристики ключей описываются с помощью следующих характеристик: 1.Амплитудная передаточная характеристика (АПХ) - характеризует изменение выходногонапряжения элемента при плавном изменении напряжения на (п-1)-м его входе приусловии, что нагрузка остается постоянной.
2. Выходная характеристика -отражаетизменение входного напряжения ключа от тока, протекающего в цепи нагрузки, принеизменной комбинации входных логических переменных. 3. Входная характеристика отражает зависимость входного тока одного из входов ключа от изменения его входногонапряжения, при условии, что на все остальные входы поданы значения пассивногологического уровня, а нагрузка на выходе постоянна.33.Что такое передаточная характеристика ключа и какие параметры ключа можноиз нее извлечь?На рисунке показана передаточная характеристика инвертирующего ключа (слева) инеинвертирующего (справа). Амплитудная передаточная характеристика (АПХ) характеризует изменение выходного напряжения элемента при плавном изменениинапряжения на (п-1)-м его входе при условии, что нагрузка остается постоянной.
Каквидно из рисунка по передаточной характеристике можно определить такие параметрыключа как: UOBX, UOBX пор, U1вх пор, U1вх, ?U+nop, ?U-nop, Uвых, U1вых34.Пользуясь какими характеристиками ключа и как можно определить егонагрузочную способность?Нагрузочная способность ТТЛ-ключа характеризует его способность получатьсигнал от несколькихисточников информации и одновременно быть источником информации для рядадругих элементов.
Длячисленной характеристики нагрузочной способности используют коэффициентразветвления по выходу Краз.Этот параметр определяет число единичных нагрузок - аналогичных ключей, которыеможно одновременноподключить к выходу ключа. Краз - меньший из двух коэффициентов КОраз и К1раз.Нагрузочная способностьТТЛ-ключа в состоянии "0" характеризуется параметром КОраз = ГОвых / ГОвх , гдеГОвых - выходной токлогического нуля , Ювх - входной ток логического нуля. Нагрузочная способность ТТЛключа в состоянии "1"характеризуется параметром К1раз = Пвых / Пвх , где Пвых - выходной ток логическойединицы , Пвх входной ток логической единицы. Входные токи логических сигналов можноопределить по входнойхарактеристике ключа, а выходные токи по выходной характеристике.Следовательно нагрузочнуюспособность ключа можно определить по входным и выходным характеристикам.35.Каким образом экспериментально можно оценить быстродействие ключа?Динамические свойства ключа, такие как быстродействие, оцениваются по переходнойхарактеристике.
Для этого на один вход системы подают импульсный сигнал, все другиевходы системы объединяют и подают на них уровень напряжения, который отключаетэти входы (для ТТЛ-ключа это высокий уровень). На выход системы присоединяетсянагрузка, в соответствии с коэффициентом разветвления. К параметрамопределяющим быстродействие ключа относятся: Ю,1зд, и,0зд, ЮДзд распр, П,0здраспр.
Эти параметры можно определить из передаточной характеристики котораяпоказана на рисунке. Однако подчас затруднительно поставить этот эксперимент. Тогдаприбегают к упрощенной оценке быстродействия ключа, используя для этого среднеевремя задержки распространения сигнала; как интервал времени оно равно полусуммезадержки распространения сигнала при включении ЮДзд распр и выключении ЮДздраспр.
Для оценки 1зд.р.ср. собирают цепочку из нечетного числа исследуемыхинвертирующих схем и заколповывают ее. В цепи начинают циркулировать перепадынапряжения, периоды следования которых определяется общей задержкой цепи дляположительного и отрицательного перепадов напряжения.
1зд.р.ср. = 0,5 Т / п, где Т период колебаний в цепи, an- число элементов (ключей в кольце).36. Почему в настоящее время широкое распространение имеют ТТЛ. ЭСЛ и КМОПключи?Главным элементом импульсных устройств радиотехники, автоматики и вычислительнойтехники являются электронные ключи (ТТЛ, ЭСЛ и КМОП). Электронный ключ (аналогметаллического контакта) - активный элемент (транзистор, тиристор, электровакуумнаялампа), включенный в цепь нагрузки и осуществляющий ее коммутацию, т.е. замыканиеили размыкание, при воздействии внешнего управляющего сигнала. Дискретныевыходные сигналы ключа позволяют использовать ключ не только как коммутатор цепинагрузки, но и в качестве основного элемента логических схем, реализующих функциибулевой алгебры.37. Как для простейшего однотранзисторного ключа графически определитьверхний и нижний уровни выходного напряжения?Верхний и нижний уровни выходного напряжения для ключа можно определить из егопередаточной характеристики (см.
рисунок). U0вых - верхний уровень напряжения.U0вых - нижний уровень напряжения.38. Каким образом на уровни выходного сигнала влияет коэффициент разветвленияпо выходу?Краз - меньший из двух коэффициентов КОраз и К1раз. Нагрузочная способность ТТЛключа в состоянии "О" характеризуется параметром КОраз = ГОвых / Ювх , где 1Овых выходной ток логического нуля , 1Овх - входной ток логического нуля. Нагрузочнаяспособность ТТЛ-ключа в состоянии "1" характеризуется параметром К1раз = I1вых / I1вх, где I1вых - выходной ток логической единицы , I1вх - входной ток логической единицы.Как видно из рисунка, чем меньше выходной ток логической "1", тем больше выходноенапряжение логической "1" и, чем больше выходной ток логического нуля, тем большевыходное напряжение логического "О".
Аналогично определяется зависимость входныхтоков и напряжений (по входной характеристике). Следовательно, увеличение К1разприводит к уменьшению U1вых, а уменьшение КОраз - к уменьшению U0вых.Вопросы по ЭСЛ-ключам.1.Каким образом в ЭСЛ-ключе обеспечивается работа транзисторов в НАО? Всегдали справедливо это утверждение?На рисунке показан базовый элемент ЭСЛ. Здесь в отличие от обычного переключателятока на выходах системы включены эмиттерные повторители. Благодаря маломувыходному сопротивлению эмиттерный повторитель повышает нагрузочную способностьсхемы и ускоряет перезарядку нагрузочной емкости.
Транзисторы ЭСЛ-схемы работают вактивном режиме, что исключает время рассасывания носителей заряда в базетранзистора, т.е. существенно повышает быстродействие схемы. В отсутствии эмиттерныхповторителей активный режим работы транзисторов обеспечить крайне сложно, так какколлектор транзистора основной схемы оказывается непосредственно связан с базойвходного транзистора входного транзистора нагрузочной схемы, что неизбежно приводитк насыщению последнего. В случае применения эмиттерных повторителей напряжение набазе открытого нагрузочного транзистора равно: U61 натр = U1вых 1 ? Е - UбэЗ, т.е.сдвинуто по отношению к коллекторному напряжению основного транзистора VT1 навеличину падения напряжения на эмиттерном переходе повторителя UбэЗ . Дляобеспечения активного режима нагрузочного транзистора необходимо сместитьколлекторный переход в обратном направлении, т.е.
выполнить условие: Uк1 нагр >= U61нагр. Нарушение этого условия приводит к насыщению транзисторов.2.Чем определяются уровни и перепад напряжения у ЭСЛ-ключа?Для ЭСЛ-ключа можно записать: ?Uог <= UэЗ (*) (для обеспечения активного режиманагрузочного транзистора). Отсюда следует, что логический перепад сигнала в ЭСЛ-схемене может превышать UбэЗ = 0,8 В. Нарушение условия * приводит к насыщениютранзисторов. Малый логический перепад ЭСЛ-схемы обуславливает и ее малуюпомехоустойчивость. Однако в отличии от ТТЛ в ЭСЛ-схемах практически отсутствуетгенерация помех, поэтому малая помехоустойчивость практически не ограничиваетприменение этой схемы в радиоэлектронной аппаратуре. Недостатком ЭСЛ-схемы сзаземленной минусовой шиной является зависимость логических уровней выходногосигнала от напряжения источника питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
