Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 114
Текст из файла (страница 114)
Одним из главных недостатков триггера с непосредственными связями является узкий диапазон рабочих температур (Ы' С и меныие). Зто обусловлено примерно теми же причинами, что и у триггеров беэ смещения. 16лй ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РЕЖФИ$Е РАЗДЕЛЬНЫХ ВХОДОВ Триггер может работать в двух существенно различных режимах: режиме раздельных входов и режиме общего — счетного входа (пересчегный режим).
В первом режиме перебросы трипера достигаются либо подачей спусковых импульсов о д и и а к о в о й полярности поочередно на каждый из транзисторов, либо подачей импульсов ч е р е д у ю ще й с я полярности на один и тот же транзистор. Бо втором режиме спусковые импульсы одной полярности подаются од н о в р ем ен н о на оба транзистора.
Переходные процессы в каждом из этих режимов имеют значительную специфику. Поэтому мы рассмотрим их раздельно. Формирование фронтов импульсов является сложным процессом. Несмотря на то что триггер является регенеративной схемой с сильной положительной обратной связью, процесс переброса определяется отнюдь не только регенерацией, т. е. не только взаимодействием обоих транзисторов. В общем случае переходный процесс состоит иэ трех стадий: стадии подготовки, стадии сн регенерации и стадии вос- р, рт становления, причем ста- да г ала дня регенерации может 0„г Оная занимать лишь небольшую ~1, с, ьа 1аа~ долю всего времени пере- ььз броса (147).
На первой и га третьей стадиях по край- Ъ 1да ией мере один из транэис- 1а„1 ае Яе торов заперт, что существенно облегчает анализ. Скорость опрокидыва- ния триггера и характер переходного процесса су- Рис. !6-9. Закуси триггера с раздельными щественно зависят от па- входами. рамегров спускового сигнала: его величины, формы, длительности, сопротивления источника сигнала. В данном параграфе будем считать источник входных импульсов генератором тока, а форму импульсов — прямоугольной.
Последующий анализ непосредственно относится к бездрейфовым транзисторам с не очень большой граничной частотой г (до 5 МГц). У таких транзисторов коллекторная емкость относительно мала, т. е. можно считать С„й„~" т„и вместо эквивалентных постоянных времени т„или т„(см. (15-32)) пользоваться величинами т или т„. В случае высокочастотных дрейфовых транзисторов нужно учитывать влияние коллекторной емкости и емкости нагрузки. Зто будет сделано в конце главы. Общее описание.
Пусть триггер находится в исходном состоянии (транзистор Тх насыщен, Т, заперт) и на вход транзистора Т, скачком подан запирающий сигнал 1,х (рис.16-9). Рассмотрим переходные процессы в схеме, пользуясь временнйми диаграммами на рис. 16-10, иа которых для простоты не учитываются токи в запертом состоянии транзисторов.
С т а д и я п о д г о т о в к и начинаегся в момент подачи запирающего импульса и кончается в момент отпирания транзистора Т,. Зта стадия состоит из двух этапов: рассасывания избыточных носителей в базе Т, (интервал 1„) и предварительного формирования 0 ек Ь Езаб Ег Ье Еа / с Еак 1ак Еек ыб~ Ек.к Ебк ьнб Еба Еак Ек.к Ек2 Ь) ька Ек адкг Фр Рнс. 16-10. Переходные процессы в ернпере с раздельнымн нходамн. отрицательного фронта на коллекторе Тх (интервал („). Нз этапе гр внешних изменений в схеме не происходит.
На этапе г„транзистор Т, работает уже в активном режиме и ток /„з уменьшается. Соответственно растет напряжение (/„т. Отрицательные приращения — Ь(/,» передаются через коцденсатор С, на базу транзистора Т, и, когда приращение И/аа полностью компенсируег начальное положительное смешение (/аз, транзистор Т, отпирается.
Ст ад и я р е ге не р а ци и начинаегся отпиранием транзистора Т„после чего в течение некоторого времени оказываются открытыми оба транзистора. Поскольку в открытом состоянии входные сопротивления малы, можно считать, что на стадии регенерации приращения коллекторных токов 1„, и 1„, почти полностью идут через конденсаторы С в базы смежных транзисторов. При этом, как легко убедиться, базовые токи возрастаизт, т. е. «форсируются» отпирание транзистора Т, и запирание транзистора Т,.
В результате фронт тока ),д получается более крутым, чем при неизменном запирающем токе (последний случай показан тонкой линией). Конец стадии регенерации определяется условием )„з ((з) = = 1зз ((,), при котором ток 1,, делается равным нулю. Практически в тот же момент (з напряжение на эмитгерном переходе становится отрицательным и транзистор Тх оказывается в режиме динамической отсечки. Этап дивамической отсечки, строгоговоря, ие относится к стадии регеиерации, потому что траизистор Тз узке и е у п р а в л я ем, а зиачит, обратная связь отсутствует.
Однако поскольку токи /„з и 1аэ продолзкают меияться в прежнем иаправлеиии (хотя и с другой скоростью), можно условно объедииять этот этап со стадией регезерации, считая, что последняя кончается в момеит 1,,', когда ток 1„, падает до нуля, а так 1э, достигает максимального значеиия. Как известяо (см. с. 490), токи трзизистора в режиме динамической отсечки независимо от внешних условий падают до нуля с посгояяиой времени, близкой к 0,25 т„. Несмотря иа кратковременность дапиого этапа, ои определяет иачальиые условия для следукхцей стадии переходного процесса. На этом этапе, во-первых, эакаичивается формироваиие импульса тока 1аз 1его полива амплитуда равна 1ю (й) 1, а во-вторых, в результате спада тока 1г„формируется вачзльзый участок положительного фроита изпряжения (/ам Действительно, па мере отсечки базы ток 1з, (/з), равный сумме 1гл и 1„з (1рег), таыиузкдеяэ переходить в пель /(ха и Дает иа этом сопРотивлеиии соответсшУюЩее пРиРашеиие иапРЯжеииа Ы/ (гз).
Выброс базового тока 1а (по сравнению со статической величиной 1ьз) является одним из важнейших итогов регенерации и динамической отсечки. Этот выброс, обусловленный передачей приращения М„х через емкость С„способствуег более быстрому отпиранию транзистора Та на следующей стадии, как и в простом ключе с форсирующей емкостью (см.
$ 15-4). Отсюда название емкости— Ускоряющая. Легко заметить, что выброс 1а „будет тем ближе к максимальному значению 1 „, чем меньше запирающее напряжение (/а,. Желательность слабого запирания подчеркивалась в $ 16-2 и была выражена формулами (16-3) и (16-5). /« 6 г ° «в« (18-18) где 6 = 1/'га — относительное время; «,„= 1 /1 „— относительный сигнал; та — — т„/р (это, разумеется, не очень точно, так как т„ ~ та), Сильному сигналу соответствует значение й„,а й/4 (практическн от 0,2 и выше).
Стадия восстановления начинзегся запиранием транзистора Т, и кончается после достижения всеми потенциалами и токами установившихся значений, определяемых статическим режимом (Т, заперт, Т, насыщен). Стадия восстановления состоит из трех этапов: формирования положительного фронта на коллекторе транзистора Т, (интервал Ц), формирования отрицательного фронта на коллекторе транзистора Т, (интервал 1~) и этапа динамического смещения (интервал 1,,). На этапе 1ь транзистор Т, «доотпирается» вплоть до насьадения под действием тока 1еь Если бы ток 1ь«не менялся и оставался равным 1« „, то формирование происходило бы, как в простом ключе, под действием весьма большого запирающего сигнала (этот случай показан тонкой линией). На самом деле ток 1е«уменьшается в процессе формирования фронта, так как этим током заряжается емкость С,. Соответственно замедляется нарастание фронта и насыщение наступает несколько позднее, чем при постоянном токе базы.
На этапе Ц потенциал (/м уменьшается от значения, достигнутого в конце регенерации, до установившегося уровня, близкого к Е„. Окончание этого этапа условно, так как процесс имеет экспоненциальный характер. Посгоянная времени экспоненты та же, с которой уменьшается ток 1««, потому что оба процесса обусловлены зарядом емкости С, (напряжение (/,г практически равно напряжению (/оо поскольку (/а ж0). На этапе 1„, потенциал базы закрывшегося транзистора Т, уменьшаегся от того большого значения (/а, до которого ои возрос вместе с потенциалом (/„«, до статического значения Ющ.
Если пренебречь разрядом емкости С, за время г~„то (/е = И/«« =Е„.. На самом деле емкость С«несколько разряжается за время Ц, так что (/а < Е,. Временно увеличенный запирающий потенциал базы носит название динамического смещения (см. с. 495). Анализ фронтов. Из рис. 16-10 видно, что фронты импульсов в триггере имеют сложную структуру, причем положительный и отрицательный фронты формируются в разных условиях.
Соответственно разными и, как увидим, противоречивыми являются способы сокращения их длительности. Время рассасывания при запирающем импульсе 1,„можно опреде.нить по любой из известных формул. Однако удобнее всего считать запирающий импульс с и л ь н ы м (что имеет место в большинстве схем) и воспользоваться выражением (15-48а) в следующем виде: Оригиналами изображений (16-21) являются: (16-22а) (16-226) Л(кт (Е) = 7„ зй (6); р„в (6) = 1„ ~с(1 (6) — Ц.
Как уже отмечалось, конец интервала регенерации определяется равенством 1„, (1в) = 74, (1,), которое (см. рис. 16-10) записывается так: акт (~я) кт (Крее) (' вк ~вв) + ~кв (~рек) (ток 1е, можно найти из выражения (16-7а)1. Используя в этом равенстве формулы (16-20) и (16-22), учитывая соотношение сй (О) + зЬ (О) = е' и пренебрегая величинами 7~/1,„„и (7ееЮ„по сравнению с единицей ~, получаем простое приблйженное выражение: 6 еем 1и „вЂ”.
(16-23) гвк Это выражение действительно при 7„< 0,8, что вполне естественно: если 1 ~ 1 (т. е. 7,„~ 1,), то запирающий ток базы практически с р аз у удовлетворяет условию динамической отсечки и этап регенерации отсутствует. Подстввляя (16-23) в (16-2в1, нетрудно вкати внвчения токов в момент Гв. В частности 1 в. 1кв (Гв) 1к. в (1 те:е) 1 2 1 -.е lм 11в) 1вк+1кв (1в) ~ Г~, (1+ 1 як). (!6-24а) (16-2461 Умножив обе чести (16.246) нв Йк и учитыввя„что!к.вйк= Ек, получаем величину «сквчкв» нвпряжении ЬЦ (1я) (см. петит ня с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
