Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 113
Текст из файла (страница 113)
з В связи с динамнчесиим смещением (см. с. 43о1 напряжение между голлектором и базой запертого траизастора а течение некоторого времени превышает аначение Е„. Поэтому целесообразно выбирать э. д, с. Е„ яз условия Е„ =- а О,бих.хоя. Отсюда видно, что выходное напряжение приближается к напряжению Е„с увеличением тока г' „. Обычно для ненасьиценных схем У„„„= (0,8 —: 0,9) Е„. Влияние температуры на выходное напряжение не превышает 1 — 2ао, даже для германиезых транзисторов. Статическая нагрузка. Под статической нагрузкой будем понимать активное сопротивление, присоединенное к выходу триггера гальваническн (или через очень большую емкость).
На рис. !6-5 покаааны два основных способа подключения нагрузки, которые назовемсхемами з а в ем лен ной и н е за з ем л е'ни о й нагрузки. Схема неэаэемлеиной нагрузки более простадлнаиализа, так как в ней сопротивление Йз просто шунтирует й» и при расчетах нужно заменить Р» сопротивлением )с» !! Л» < )г». Следовательно, при прочих равных условиях уменьшение йя должно сопровождаться уменьшением сопротивления обратной связи в соответствии с (16-6).
Величину К, нужно рассчитывать при минимальном значении Ггэ. Главной спецификой нагруженного триггера является то, что азгсодное напряжение н степень ласьаценил жранзисжорсз меняются с иэлснелиел нагрузки. Прн холостом ходе, когда остается только сопротивление (с», выходное иапряткенне минимально, а степень насыщения максимальна; обозначим ее через Ф»,з (холостого хода). Величину У».» можно найти иэ общего определения (15-6)„ Е» Е» Рис.
16-5. Триггер с заземленной (а) и незаземленной (б) активными нагрузками. Например, при )гз,»»» = 0,1 й» и ()»»» = 10 получится (У ы»)ь» и» вЂ” 0,6 Е„. Если такой результат неприемлем, нужно взять меныпее значение )с»- Легко заметить, что выходное напряжение будет мало зависеть от Щ», если соблюдается условие йк ( ()»»н)»н. »ээ. (16-!4) Однако при этом возрастаег расход мощности. В случае заземленной нагрузки степень насыщениями»з при холостом ходе получается несколько больше, чем (16-12), а выкодное напряжение минимально при полной нагрузке и максимально при холостом ходе. А именно, при холостом коде 0»ы» выражается формулой (16-13), а прд полной нагрузке — приближенной формулой н»»» )(з.
»»»г (16-15) подставив в него токи (16-7), причем сопротивление Йт нужно выразить с помощью (16-6) через )!» !! )гн,»»». После подстзновок и преобразований получим прибли. женные выражения: д'». » ()»»» (!6-1з1 1+(р~ — 1) — »' ~~ Ва, »»»+й» ()»»з (16-!3) »»н+)1»Фв»»в Например, если >>к, = 0,1Р„и Р „= 1О, то 0эмк= О,ООЕк. Такой результат, разумеется, нейриемлем. Следовательно. если желательно сохранять веничннУ гlкмк пРн изменениЯх заземленной нагРУзки, необходимо РУководствоваться условием >1к ( >1к. ккк. 116.16> Сравнивая (16-161 и 116-14), видим, что зазелэленнал наердмса приводит и гораздо больиммр тону через транзиапор е режиме насьинения и соответственна и болмаему расходу моигности.
16-3. СХЕМНЫЕ ВАРИАНТЫ СИММЕТРИЧНОГО ТРИГГЕРА Триггер с автоматическим смещением. Главными достоинствами итого триггера (рис. 16 6) являются наличие только одного источника питання и высокая стабильность по отношению к изменениям з. д. с. Е„. К числу его недостатков Ек можно отнести следующие: д С с р„ 1. Выходное напряжение схемы на величину (/л, меньше, Яс д чем при постороннем смещении (обычно на 1 — 2 В). Тг огэа 2. Минимальный п о те нц и а л коллектора (при насыщении транзистора) не равен дг Оэ д Рг Огв=дт НУЛЮ, а СОСтаапяст ВЕЛИЧИНУ Улм Это затрудняет конструирование некоторых схем, в корис.
16.6. триггер с автоматическим торых один из рабочих потенсмещением. циалов должен быть близок к' нулю, 3. Схема требует двух дополнительных злементов: >т', и С„ причем емкость С, весьма большая, а в сопротивлении й, бесполезно расходуется мощность, составляющая до 10% и болыпе полной мощности триггера. Триггер с автоматическим смещением нет необходимости анализировать так же подробно, как основную схему, так как они в общем подобны друг другу.
Отметим лигпь особенности расчета. Роль з. д. с. Ез в рассматриваемом триггере играет падение напряжения (>л,, равное потенциалу насьиценного транзистора (>г. Этот потегь циал можно найти по формуле (16-11в), если рассматривать насып1енный транзистор как узловую точку: ( с Ек (к к + о к-г> (16-17) бе+бал+як+Кг з+Кэ Здесь проводимости с двойными индексами соответствукп' сопротивлениям, соединенным последовательно, например: йсг з = = (х' + >т'а) Значением (>г, так же как и значением Ез, задаются, исходя из соображений, изложенных в $16-2.
В дальнейших расчетах вместо э. д. с. Е„должен фигурировать потенциал (уг. Электродвижущая сила Е» =- ń— (уг, играющая в расчетах триггера с автоматическим смешением роль Е„, выбирается, как и в основной схеме, исходя иэ значения выходного напряжения (см. э 16-2). В конце расчета после определения всех сопротивлений находят значение Й, из выражения (16-17).
Повышенная стабильность данной схемы объясняется тем, что напряжение смещения ((г пропорционально.Е„тогда как в основной схеме э. д. с. Еэ и Е„независимы и значительное изменение одной из них может нарушить соотношение (16-8), из которого определялось сопротивление обратной связи. Работоспособность триггера с автоматическим смешением не зависит от напряжения питания вплоть до значения Е„= 1 В и меньше.
При этом, однако, выходное напряжение меняется пропорционально Е„. Триггер беэ смещения. Способность работать без смещения (как постороннего, так и автоматического) является специфической особенностью транзисторных триггеров. Однако этн схемы на практике оказываются менее надежными.
Иы Е» дадим о иих лишь самое общее представ- С ление. з ян На рис. )6-7 показан триггер, похожий на обычный (см. рнс. !6-!), ио без источника Еэ. Работоспособность такого Яг лг триггера подтверждается следующими сообрагкениямн. Положим, что транзистор Т, насьядев, н пока>кем, что при этом транзистор гг )гг лг )л Т, может быть <почтя заперта (т. е. хотя н будет находиться в активном рехгнме, но будет работать с малым коллекторным токаи). точкой с нулевым потенциалом, видим, что ключ на транзисторе Tэ работает с ника смешения.
змнттерным переходом, эашуитировазным сопротивлением !т =. й,!! )гг. Для двух предельных значений этого со. противления легко найти соответствуюшзе коллекторные токи. А именно, при )7 = — О, когда У = О, получим согласно ()5-2б) 1аз =- (! + Рг) 1 ; при 17 = — со, когда 1, =- О, получим согласно (4.70) 1 «! + ))м) ! э 1~~ Прн любом конечном значении (г ток 1,ц лежит в указанных пределах. Практически можно считать 1„ - 1эе. Таким образам, в данной схеме ток 1'„'о играет роль тока 1„з в схеме иа рис.
!6-!. Поскольку 1ао,л 1аш ясно, что фактор б увеличивается во много раэ при том гке токе насыщения. Тогда сопротивление 171 согласно (! 68) сильно уменьшается, а вместе с ним согласно ()6-!0) уменьшается выходное вапряагепяе. Из сказанного ясно, что температурный диапазон данной схемы существенно ограничен, в первую очередь для германиевых транзисторов. Так как в данной схеме Ге — — О, то выражение ()6.8) упрощается и принимает вид.
)!э (1(! — О) )) — Ц )1з Сопротивление Кэ желательно делать малым: при этом режим змиттерного перехода в еэапергом» транзисторе будет ближе к короткому замыканию и ток 1„э уменьшится по сравнению с 1з„. Однако слишком малые значения К (меньше ! — В кОм) затрудняют насыщение открытого транзистора, так как в что сопротивление ответвляется часть тока обратной связи.
Естественным вариантом рассмотренной схемы является т р и г г е р б е э сопротивлений смещения ()1»=ч»). Свойства такого трнгтера близки к свойствам предыдущего (рис. 1г»7), ио триггер без сопротивлений смещения еще более критичен к изменениям температуры и коэффициента р. Триггерсиеппсредствениымн связимн, Втот вариант схемы (рнс.
16-8) является наиболее оригинальным и спепяфнчным. Он элементарно прост по сгруитуре и весьма акономичен как в отношении числа деталей, так и в отношении потребляемой мощности. Сама воэможность такой схемы вытекает из того, что уменьшение до нуля сопротивления обратной связи Рг согласно (16-8) не нарушает условия насыщения н, следовательно, работоспособности схемы. Однако механизм работы такого триггера довольно сложен, так как он в значительной степени определяется формой вольт-амперных характеристик транзисторов в области малых токов. Рассмотрим работу схемы.
Отметим, что в данном триггере насыщенный транзистор Т, нельзя считать эквипотенциэльной точкой, так как его работа основана на разнице в межэлектродных напряжениях. Выходное напри»кение, как и в дру- гих триггерах, равно разности коллекторных -Ек потенциалов транзистора в «открытом» н «закрытом» состояниях: Увы«= 1/«2 У«г. В данном случае можно подставить У«з = 1/щ или У«г = Увэ, тогда получается соотношение г Ущ 1/«г = У«а — 1/ех Следовательно. — Уевг = У„э«, т.
е. напряжения (/„ег и У«э одинаковы, но имеют равные знаки (при одинаковых знаРнс. 16-8. Триггер с непосред- ках У„в схема находилась бы в совершенно огненными связями. симметричном состоянии и не была бы триггером). Ясно также, что схема характерна малым выходным напряжением, так как в насыщенных транзисторах значение 1/„е не превышает долей вольта.
Таким образом, при оп/юкядаапнпи данного триггера происходит г основная перераспределение пюкаг, а напряжения жгляютгя жало. Поскольку транзистор Тг насыщен, то [ У„, [ < [ 1/эг [; тогда у «запертоггэ транзистора Т« получается [Увз ) к [ У„ [. Следовательно, транзистор Тэ находится в а к т и в н о и режиме и слово «запертый» мы ставим в кавычки. Однако ток /„не превышает 3/еь так как напряжение У,э, — —, (/„„[( грг [см. (16-10в)]. Токи обоих транзксторов можно найти с помощью формул (1бгй) и (16-!0), полагая У„„=- — 1/,е, У«ы= — 1/,вг и считая заданными и од ин а к о вымя токи /л --Е„Я . При таком расчете спедует, однако, иметь « в виду, что коэффициенты [) прн малых коллекторных иапрюкениях сильно отличаются от номинальных значений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
