Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Приращения Лг'„х проходят через резистор К,д, пон жая йсе пбс пх8 Рнс, 16-!2. Переходные процессы в пересчесной ячейне. потенциал У„х. Отрицательные приращения Л(1„» передаются через конденсатор С, на базу транзистора Т,. Соответственно потенциал (1зз тоже понижается и прн достиженйн равенства с!ез = Е,"„открывается дгюд Д,.
Этим заканчиваегся второй этап. Если Е;„> > (/е„то диод Дя открывается в самом начале переходного процесса и тогда данный этап отсутствует. Третий этап можно назвать эт а по м з а и и р а н и я (интервал 1,1. Этап запнрания формально соответствует стадии регенерации в триггере с раздельными входами. Это соответствие состоит в том, что в обоих случаях ток 1,д падает от начального значения 1„, (Ц) до значения 1, (1,) = 1а, (!з), после чего наступает этап динамической отсечки в транзисторе Ть Однако по существу процессы в том и другом случае п р и н ц и п и а л ь н о различны.
Действительно, в режиме раздельных входов приращение Л1„ы начиная с момента 1,, шло в базу транзистора Т, и вызывало нарастание тока 1, который, накладываясь на ток 1е„приводил к увеличению последнего, тогда как в режиме общего входа приращение Л1„идет через диод Дз, частично ответвляясь в цепь базы, и протекает н а в ст р е ч у исходному току, т. е. приводит к умен ьш е н и ю тока 1еь Таким образом, на этапе запирания в триггере с оба!им входом имеет место не положительная, а отрицательная обратная связь. Этап динамической отсечки, начинающийся в момент 1„характеризуется быстрым спадом токов 1е, и 1„, до нуля (на рис.
16-12 длительность этого этапа принята равной нулю). Спад тока 1е, сопровождается ростом потенциалов (!зх и (!зз до уровня Е;„. Скачок потенциалов ЛУе = Е;„— Е,"„передается на коллекторы обоих транзисторов. Этап динамической отсечки, учитывая его малую длительность, обычно относят к этапу запирания, подобно тому, как в режиме раздельных входов его относят к стадии регенерации. Выброс тока 1дз в рюкиме общего входа является аналогом выброса тока 1т в режиме раздельных входов. Оба выброса имеют одинаковое происхождение н примерно одинаковую величину, близкую н 1,о (гз).
Однако импульс 1з» в режиме раздельных входов непосредственно обеспечивает отпирание транзистора Тз по окончании регенерации, тогда как в режиме общего входа импульс 1дз как бы находится в «горячем резерве» вплоть до окончания входного сигнала; только после этого он постУпает в базУ тРзнзистоРа Тз и обеспечивает отпирание последнего. Чегвергый этап — этап вы де р ж к и 1,„,— свойствен только режиму общего входа. На этом этапе, который продолжается до окончания входного импульса, оба транзистора заперты„потенциалы баз зафиксированы на уровне Е;„, а коллекторные потенциалы меняются лишь постольку, поскольку конденсаторы С, и С, заряжаются токами! д, и 1д,.
Ток 1д обычно много больше, чем 1дз, поэтому потенциал У„меняется более заметно, чем Ка. В момент 1а„когда кончается входной импульс, аноды диодов Д, и Дз снова оказываются под отрицательным потенциалом Еы 1ег (гз) ~(ез — ю,з (гз)1 пи; Уэз ((з) =(Е„-и„((з) Уд„. (16-38а) (16-38б) Как видим, различие токов обусловлено различием напряжений У, (гз). Напомним, что в исходном состоянии триггера напряжения (/щ н У„резко различны: первое близко к Е„„а второе— к Уез. Если во время предшествующего интервала Г„м, этн значения изменились не силино, то согласно (16-38) будет иметь место нераненство 1ез (1,) д )е, (1з).
Значит, транзистор Т, будет отпираться гораздо быстрее, а его нарасгающнй ток 1„з, поступая через емкость С, в базу транзистора Т„быстро компенсирует ток г'аг н пе дает транзистору Т, открыться. Если конденсатор Сз за время г, зарядился до напряжения Е„ нлн вьппе ', то начальный ток Тег (1 ) будет равен нулю и нет надобности его компенсировать.
Если же за время („м конденсатор С, тоже успеет зарядиться До напряжения Е„ илн выше, то в момент (з оба транзистора окажутся запертыми, а последующее отпирание одного из них будет в значительной мере зависеть от симметрии схелщг, т. е. спинавитсп случайгиим. Такие длинные входные импульсы, прн которых имеет место указанная ненадежность, разумеется, недопустимы. В момент г'„когда потенциалы баз уменьшаются от значения Е' до нуля, на коллекторах транзисторов получаются скачки потенциалов той же величины Е,',.
С т а д н я в о с с т а н о в л е н н я, начинающаяся в момент гз состоит нз этапов формирования положительного н отрицательного фронтов, а также нз этапа динамического смешения на базе закрывшегося транзистора. Зта стадня не имеет большой специфики по сравнению со случаем триггера с раздельными входами. Из прнведенного рассмотрения можно сделать два главных вывода: 1. Положительный фронт выходного напряжения ( на рнс. 16-12 ФР ~п о,з д Р "" ус..
у г Потенциал базы не может стать существенно отрицательным, так как появляющийся прн этом базовый ток протекает через соответствующий диод в обратном направлении и быстро его запирает. з Максимальное напряжение, до которого могут зарядиться конденсаторы в интервззе Гзы, составляет: (Е;,„+Е„) „„'„=Е:„+Е.. г з Постоянная времени заряда С (Е„+Е„)1Е СЕ . а базы транзисторов — под нулевым потенциалом '.
В результате запирания диодов схема в первый момент (до появления коллекторных токов) представляет собой две независимые ветви, каждая из которых содержит эмнттерный переход соответствующего транзистора. Если пренебречь токами Ул„то базовые токи в момент га определяются соотношениями предшествует положительный импульс, обусловленный непосредственным прохождением вхсщного сигнала на выход через ускоряющую емкость, При большой величине сигнала указанный импульс может оказаться сравнимым с Ек, что, конечно, весьма нежелательно.
Значит, в ел и ч н н у входного сигнала Е,„не следует делать излишне болыпой. 2. За время входного сигнала напряжение на конденсаторе, который в исходном состоянии связан с коллектором откпытого транзистора, не должно существенно возрастать. В пр ивном случае уменьшается отпираккций ток базы на этапе положит ьного фронта, а в пределе (если напряжение на конденсаторе воз астает до Е„и выше) триггер утрачивает работоспособность.
начит, д л и тел ь н о'ст ь входного сигнала тоже не следует делать излишне большой'. По возьюжности она должна быть близка к сумме Гр + („+ (в. Анализ фронтов. Входной сигнал воздействуег на схему только тогда, когда он превышает смещение Е,. Поэтому де й ст в у юш и м сигналом является Е;„= ń— Ет Импульс тока, под действием которого запирается трапзнстор Т„запишется следующим образом '. Евк ! =Мат вк Ю„+те (16-39) Этот импульс при малом значении )т„может достигать 10 мА и больше, даже если э. д.
с. Е,„не превышает 1 В Напряжение Е",„, которое показано на рис. !б-12, вообще говоря, меньше действующего сигнала и составляет: Е:„= Е'„„ Ат+тз' где под ге понимаетсЯ сопРотивление Участка база — эмитгеР з. к В работе 11471 покззаио, что максимальио допустимая ллитеаьиость вхолиою импульса помет быть опеиеиа по формуле ~к.к Гкк.мккк =сдк (п Ы,~ тле Ага — разность стати ч ее к и х бааовых токов транзисторов Тт и Т„ хаРактеРизУющаа асимметРию схемУ.
НапРимеР, если Сйк = 0,5 мкс; /к.„= 5 мА; Ага= 50 мкА, то 8вк.мккк из 2,5 мкс. к Если учесть сопротивлеиие диода, то в зиамекателе лобавитси величииа Ад пох котОРОЙ следует понимать и и п у л ь с и о е сопротивлеиие постояииому току (У /гд)т з В случае б о л ь щ и х начальных токов базы такая аппроксимация ие только удобна, ио и практически оправдана (см. (15-Щ1. В случае м а л ы х начальных токов вместо та следует записать изв или Я,к; этот параметр. существеиио зависящий от входного тока, иеудобеи лля количественных расчетов.
Зная импульс 1»х легко рассчитать в р е м я р а с с а с ьт в ан и я по формуле (16-18): з,„д (16-40) (вх (став — Евх)/Ек (16-41) тв« Интервал 1в пренебрежимо мал. В р е м я з а п н р а н и я определяется из следующих соображений. Приращения Ых» на данном этапе, пройдя диод Д„частично ответвляются в цепь бань» Обозначим ответвляющуюся часть приращения через «/бЫ., где аг уб ~ Гб+ ~г'г — коэффициент токораспределения между резисторами гб и й,. Полагая 1ш (О) = 1, можно записать для этапа запирания операторные соотношения: 1б» (а) = 1вх Уб х»1«» (а)1 Л1„» (а) = — (1„— уб М„» (з)1.
1 зта Из этих соотношений нетрудно получить оригиналы: (З) =1»„б; (16-42 а) Им(о)= — 1,„(1 — а тбб). (16-426) Здесь, как и раньше, О = 1/т„. Примем для просшты 1х» (гз) = 1„„. Тогда, используя условие 1к „вЂ” Л/,» (О„) = 1б, (О,) (см. Рис. 16-12), можно выразить время запирання »тростей формулой: о,= — 1п уб уб 1 увд вх (16-43) Из формулы (16.43) следует, по конечное время запирания получается только при одновременном выполнении двух условий: т„х < 1 и уб < тв„.
Прн нарушении первого условия оказывается Ов= О, т. е. эта п з а пи р а И и я о те у т с т в у е т и изменения всех токов происходит полностью на этапе динамической отсечки за время 0,5 твв При нарушении второго услсеня оказывается б, = «о; физически это означает, по из-за сильной противосвязи результирующий ток /м настолько мал. что становится недействительным принятое при выводе условие с и л ь н о г о сигнала. Значит, «классичесннй» этап аапнрания реаливгетсн лишь в слУчае Йг < гб, т.
е. в слУчае по пи нДеального источника э. Д. с. Время предварительного формирования отрицательного фронта легко наНти, считая уменьшение тока 1„» линейньни. Поскольку в интервале 1„потенциал (/бз уменьшается от значения (/бз до Е,", (а не до нуля, как в режиме раздельных входов), достаточно вформуле(16-19) заменить (/бона(/бв — Е;х. Тогда Время положительного фронта, как и при раздельных входах, определяется на основании формулы (16-27). В качестве начального тока 1б в данном случае нужно использовать ток 1бз (11).
Сравнивая (16-386) с (16-25), замечаем, что отличие состоит в замене напряжения (/ба на напряжение 0„(га). ПоследНЕЕ МОжЕт ОтЛИЧатЬСя От (/ба В СяуЧаЕ дОСтатОЧНО ДЛИННОГО ВХОДНОГО импульса (см. с. 529). Второе отлнчве состоит в величине прнрап1еннн Ы, (б"), которое длв СХЕМЫ С РааДЕЛЬНЫМН ВХОДаМИ ПРННЦНПНаЛЬНО МЕНЬШЕ 1». а. а ДЛН СХЕМЫ С Обв1НМ входом равно 1 „. В формуле (ы-291 ато соответствует значению о = ь с».к Всы» 5(1»1 С 1»ыа Ек 1 Тогда ("»1 (Га) (с»1 (0)+ ~~(''»1 ( ба+ В» Подставляя зто значение в (16-29) вместо Убв и полагая 5 = 1, получаем относительное время положительного фронта: йь+ = ат 1и тл (16-44] Отсюда видно, что длительность фронта увеличивается с ростом г,ы, и что время Ц в схеме с общим входом больше, чем в схеме с раздельными входами, прн равных значениях и и Йбе~Ею Время отрицательного фронта определяется из тех же предпосылок, что и в случае раздельнь1х входов 1см.
(16-30)). Однако при раздельных входах начало зтого фронта состВЕтетВУЕт ВЕЛИЧИНЕ У»1 (1») = Оба, а ПРИ ОбШЕМ ВХОДŠ— ВЕЛИЧИНЕ К~ (11 + О) = 0,1 (1»). Следовательно, в формуле (16-30) нужно тоже заменить напРЯжение Оба напРЯжением У„(11), значение которого приведено выше. Тогда зь = 1и! и ~10 (1 — — — — $ (16-45) Отсюда приходим к выводу, что время Я в схеме с общим входом меньше, чем в схеме с раздельными входами. Время спада динамического смещения 1,, можно определить по формулам (16-31). й4аксимальиая рабочая частота. Оценку максимальной частоты проведем, как и в $16-4, из условия равенства значений Оь и Оь. Приравнивая (16-44) и (16-45), получаем следующее оптималь- Оценим сначала приращение Лсl„(1,„»). Полагаи для простоты ток (да постоянным и равным Р„„, получаем: ное соотношение между постоянными времени: ~ + ьвыд т ™=о,о — и,,ш„ (16-46 а) Как видим, правая часть зависит от длительности входного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
