Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 115
Текст из файла (страница 115)
619). )вве ек.в'11 и )' (16-25) В дальнейшем ток 7гв уменьшается экспоненциально по мере заряда емкости Ст с постоянной времени т,=С(7ЦЛ>„) =Сг„. (16-26) Полагая 1в .и 7е„что выполняется в большинстве случаев, можно считать установившееся значение тока 1вя равным нулю. в Есин такого пренебрекмния яе делать, то в числителе (16-23] вместо единицы будет стоять 1+ 1Ы!к.в — 41ве(Ек.
Время формирования положительного ф р о н т а найдем из уже упоминавшегося условия 7ея (1в) = 7в,(1,) (см. рис. 16-10). Учитывая (16-20), запшпем значение тока Хея в начале данного этапа: Тогда нзобраибенне этого тока примет вид: 7 бб (з) = 7 бы 1+ эта Считая такой отпирающий сигнал сил ь и ым во всем интервале Я, можем, как н раньше, считать функцию Ь(,а (г) линейной; следовательно, /щ (б) Оригиналом этого изображения будет: е1 Ь(кб (В) = гп7бт (1 — е !. (16-27) где т = т,7т„— относительная постоянная времени ускоряющей емкости. Выражение (16-27) позволяет найти время положительного фронта, если задаться в левой части величиной Л1„, (8$).
Эта величина согласно рис. 16-10 выражается следующим образом: М, (Вф)=У „— ӄ— 7,а((б). Подставляя (16-24а), негрудно записать Ы„, (8$) в относительных единицах: (!6-28) Используя (16-25) и (16-28) в выражении (16-27), находим время положительного фронта в виде ВФ 1п1п В(1 (7 (ЕЭ (16-29) Ка() ~бю+(Ея ( бб) (1 а )» которое описывает этот экспоненциальный фронт после окончания регенерации. Считая, что процесс заканчивается на уровне 0,9 Е„ находим: В~ =гп 1и ~10 11 — — ""Д.
(16-30) Из этой формулы следует, что длительность пояожительноао (Вронта сокращается при убеяичении ускоряющих елкостей (т. е. коэффициента гп); в пределе (прн и-~ оо) за=6/(1 — Уб /Е„). Как видим, чем меньше б н относительное смещение Убб/Е„, тем меньше время фронта. Поскольку сам коэффициент б зависит от относительного сигнала (с изменением ю"',„от О до 1 коэффициент 8 уменьшается от 1/2 до 0), желательнй большие значения 7„. Время формирования отрицательного ф р о н т а легко найти из выражения Е1 ам (~) 1' б (((~~ ((60) 11 где т. = С (Ег!) Е,) — постоянная времени восстановления. Считая, что процесс заканчивается на уровне ((еь + 0,1 Е„, получаем время восстановления в следующем виде: 1 1п 110 ь — ь 1 (16-31 а) Поскольку обычно ((еь = (0,1 —: 0,2) Е„, а (4„= (0,5 " 0,6) Е„, можно считать: ~л.с тв" (16-31б) Максимальная рабочая частота.
Очередной входной импульс можно подать тогда, когда закончилось формирование наиболее длинного из фронтов; в противном случае уменьшится амплитуда выходных импульсов, а затем нарушится работа триггера. Поэтому максимальная частота входных импульсов определяется наиболее длинным из фронтов. Наибольшее значение максимальной частоты получается при равенстве переднего и заднего фронтов. Поскольку стадии подготовки и регенерации — общие для обоих фронтов, условием их одинаковой длительности будет в;= аь.
Подставляя сюда (16-29) н (16-30), получаем следующее оптимальное соотношение между постоянными времени: -=Ы =, опт ть/опт Оя — Иьь~(Ек ' (16-32) Из выражения (16-32) следует, что при больших смещениях ((еь нужно увеличивать ускоряющие емкости С. Так как обычно ((еь(Е„ не превышает 0,2, удобно принять аля расчетов т,=СЕ, =1,5бт„, (16-33) где 6 = 0,5 для входных импульсов с амплитудой !,„< 0,5(„,„. В общем случае значения 6 рассчитываются по формуле (16-28), Минимальный интервал между входными нмпульсамн определяется суммой интервалов, соответствующих основным этапам переходного процесса: Т „„=1ь+1 +1 +го. Отсюда видно, что длительность отрицательноео грронта сокращается с уменьшением ускоряющих емкостей (т.
е. коэффициента т). Это требование противоположно тому, которое было сформулировано для положительного фронта. Время спада динамического смещения определяется нз выражения Пренебрегая накоплением избыточных носителей, которое в принципе можно предотвратить, н интервалом г„„который невелик при малых относительных смещениях, получаем с учетом (16-23), (16-30) и (16-32): гкз (~бс/ок Если принять (/б,/Ек = 0 —: 0,5; 1',„= 0,1 —: 0,5 н б = 0,5, то минимальный период Т„составляет (2 —: 4) т .
Соответственно максимальная рабочая частота лежит в пределах Екккс (1,5 — 3) /а. (16-35) Под граничной частотой /,„в этом вырачкении следует понимать у с р е дне и иое значение, которое на 20 — 30% меньше номинальной (справочной), поскольиу иоллекгориое напряжеане (ог которого зависит /„,) изменяется и широком диапазоне и доходит до нуля.
таким образом, практически гсккс = (1 —:2)/„„„, где /,„„,„,— ион н н а л ь н ое значение граничной частоты. Максимальная частота уменьшается с уменьшением входного сигнала и с увеличением смещения (/б Влияние температуры на максимальную частоту сказывается главным образом через напряжение (/бо, которое растет с уменьшением температуры (см.
3 16-2). Большое д и н а м и ч е с к о е смещение так же отрииателыю влияет на быстродействие триггера, как и большая с т а т н ч е ск а я величина (/ба. Позтому следует при расчете схемы обеспечить достаточный спад динамического смешения к моменту прихода очередного спускового импульса. Иначе говоря, при минимальном периоде импульсов Т„„„нужно выполнить условие (16-36) (16-37) ~к.с ~ 1 ккк илн, учитывая (16-316), С Ях 1 /' з) ( Така При наличии днодной фиксации в базоиой цепи неравенства (16-36) н (16-37) теряют смысл, поскольку в этом случае выброс иаира>кения (/бз огсутсгвуег (точнее, он не превышает напряжении фиксации, близкого к (/б ). 16-6.
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОБ,'ЕНСЫ В РЕЖИМЕ ОБЩЕГО ВХОДА Упрощенная схема запуска триггера с общим входом показана на рис 16-11. Входной импульс от исгочника Е,к поступает одновременно на обе базы через разделительные диоды Д, и Д,. По окончании входного импульса зти диоды отключагот источник сигнала от триггера. В исходном состоянии, как и раньше, транзистор Т, считается насыценным, а транзистор Тз — запертым. Диоды Д, и Дз в исходном состоянии заперты отрицательным смещением Е,. В дальнейшем для упрощения анализа будем идеализировать диоды, пренебрегая их прямыми напряжениями, т. е.
полагая, что открытое состояние диода равносильно короткому замыканию его электродов. В общих чертах работа триггера протекает следующим образом. Положительный входной импульс, превышающий Е„проходит на базу транзистора Т, и через некоторое время запирает его. В результате до окончания ймпульса оказываются закрытыми о б а транзистора.
Однако это не означает симметричного состояния схемы, так как начальное различие напряжений на емкостях сглаживается лишь постепенно. Поэтому, если входной импульс достоят сг точно каропгкий пю по ееа окончании различие напряжений Ум и (/„, обеспечивает должную направленность перехадноеа процесса: отпирание транзися„ ~ е тора Т, и запирание транзистора Т„ а не возврат в исходное состояние.
Образно говоря, емкости С, и Сз «запоминают» предыдущее + +ее Ег состояние схемы и тем самьач обеспечивают правильную раРис. 16-11. схема запуска триггера с боту ее в условиях к а ж уебщим входом (пер«счетной ячейки). щ е й с я симметрии.
Поэтому в пересчетной ячейке емкости С, и С» выполняют не только ускоряющую, но и еще более важную з а и о м и н а ю щ у 1о функцию. Перейдем к рассмотрени1о переходных процессов. Общее описание. Начиная с поступления импульса Емм процессы развиваются так, как показано на рис, 16-12.
В момент 1= О действующее положительное напряжение Е' = Е„„— Е, отпирает диод Д,; часть этого напряжения Е,"„падает на базе 1-го транзистора. Потенциал 0«х становится положительным и равным Е,"„; соответственно ток Тгп резко уменьшается и становится отрицательным. Положительное приращение ЛУм через конденсатор С, передается на коллектор транзистора Т,. Потенциал (/зз либо тоже возрастает до Е," (если Е „) О«», т.е. если отпирается диод Д,), либо не меняется и остается равным Ут (если Е„"„< Уез, т. е. если диод Д, не отпирается).
Последний, более типичный случай показан на рис. 16-12; случай Е " ) (1«з рассмотрен в 1-м издании книги. Весь переходный процесс, как и в режиме раздельных входов„ можно разбить на несколько этапов. Первым этапом является р а с с а с ы в а н и е и з б ы т о чн ы х н о с и т е л е й в транзисторе Т„ которое, как всегда, не сопровождается внешними изменениями в схеме (интервал (р). Вторым этапом является п р е д в а р и т е л ь н о е ф б р м нрованне отрицательного фронта (интерв 1„). На этом этапе транзистор Т, начинает запираться и ток !„, еньшается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
