Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Полагая, например, О,„„ = 1 и Уь = 0,2 Е„, получаем: (Сй.),,=3т . (16-46б) Т„„„(5+и) т (16-4?) Если выразить соответствующую максимальную рабочую частоту Е„„„=- 1~Т„„, через граиичну|о частоту 1„, придем к следующему соотношению: (16-46) Сравнивая (16-48) с (16-35), видим, по в схеме с общим входом быстродейсгпвие даже при весьма коротком импульсе палучоетсл меньие, чем в схеме с раздельними входами С увеличением длительности г„„это различие еще больше усиливается. Интервал динамического смещения следует делать меньше периода Т„„,„а следовательно, выбор сопротивления Йь можно производить па уже известной формуле (16-36).
Коллекториый запуск. До сих пор считалось, что запускающие импульсы подаются на базы транзисторов, Однако можно осуществлять запуск триггеров с общим входом и через коллекторы (рис. 16-13). Будем сначала считать сопротивление )г, = оо. Тогда, как видна из рисунка, в отсутствие входных импульсов диоды Лг и Ьь заперты, потому что на нх аноды через сопротивление Й, подан потенциал — Е„, а катоды имеют потенциалы У„, = 0 (еслн транзистор Т, открыт) и 0„ь= — ń— ' [см. (16-10а)). Если п о л а ж и т е л ь н ы й импульс Е„достаточно большой, а именно, если Такое соотношение (конечно, весьма ориентировочное) примем в качестве расчетного.
Сравнивая его с (16-33), видим, чта при равных )г„в схеме с общим входом нужно использовать большие ускоряющие емкости. Подставляя т =- 3 и О,„„= 1 в выражение (!6-45) и считая по-прежнему Уьь —— 0,2 Е„, находим: Гь 4,5ть. Складывая гь с временем выдержки г,„„= и т и с временем запираиия Г, = 0,7 т„(последиее вычислейо для уе = 0,5 и 7„=- = 0,75), получаем минимальный период то диод Дз отпирается и входной ток проходит через него и через емкость С, в базу транзистора Т,. Диод Д, остается запертым, так как на базу Т, никакой сигнал при этом не поступает. Таким образом, несмотря на общий вход, данная схема с точки зрения переходных процессов ведет себя как схема с раздельными входами (рис. 16-9). Последнюю мы анализировали, считая запирающий входной ток заданным.
В рассматриваемой схеме входной ток обусловлен действием э. д. с. Е„„н выражается формулой (16-39), в которой роль смешения Е, играет разность потенциалов ń— — Ф„з!, записанная выше. Зная так Т,„, можно рассчитать время рассасывания, время предварительного формирования отрицательного фронта и время регенерации с помощью выражений (16-18), (16-19) и (16-23). Некоторая особенность стадян регенерации состоят в том, что нарастающий ток 1„« в принципе не полносгью идет в базу транзистора ТН часть тока ответвляется в цепь источника +Ее сигнала через открытый диод Рнс. 1б-13. Триггер с кохлекторным звпусДэ. Однако если считать Дс М соответствующих поправках нег необходнмсстн. Стздня регенерации заканчивается запнрвннем транзистора Ть причем потенциал 11з» остается блнэкнм к Уеь кзк н в начале стадии.
Зэпнрвнне транзистора Т, сопровожден«он уменьшением его базового тока практически до нуля. В результате входной ток триггера, т. е. ток 1 , который определялся сопротивлением ге, тенер«э после отсечки базы, ограничивается гораздо большим сопротивлением Дз н, следовательно, резко уменьшзегся.
Ток 1„„ который до отсечки шел в базу Т,, теперь переходит в цепь источника сигнала. Поскольку входной ток резко уменьшился, то даже небольшой дали встречного тока 1„достаточно для запнрання диода Д,. Поэтому фактически днод Дз запирается одновременно с транзистором Т, в момент гз, в ток 1„, в этот же момент полностью ндпг через резистор Дзз и с«ответственно повышзег потенциал Ц,з. Последующие процессы формирования положительного и отрицательного фронтов, а также спал динамического смещения практически не отличаются ат процессов в триггере с раздельными входами (рис. 16-10).
Анализ схемы с коллектарным запуском 'осуществляется по формулам, выведенным в 9 16-4. Можно констатировать, что коллектарный запуск триггера с общим входам имеет некоторые преимущества: отсутствует непосредственное прохождение входного импульса на коллектор отпирающего транзистора (см. кривые и, на рнс. 16-10 и 16-12) и отсутствует влияние длительности входного импульса на работу схемы. Последнее означает, что емкости С, и С выполняют только ускоряющие, а не «запоминающие» функции и ограничение величины 1 (см.
сноску х на с. 630) не имеет места. При коллекторном запуске можно использовать диоды Д, и Д, не только для коммутации сигнала, но и для сокращения длительности отрицательного фронта. С этой целью достаточно подключить аноды диодов к средней точке делителя Я», Д«и выбрать потенциал этой точки из условия л« ЕФ '~ ~Е«й Тогда коллекторный потенциал запирающегося транзистора (11„, на рис. 16-10) будет спадать по экспоненте только до величины Еэ, после чего откроется диод Д, и «зафиксирует» потенциал У„~ на уровне Е«„При этом длительность отрицательного фронта будет, естественно, меньше, чем тогда, когда потенциал О„„беспрепятственно падает до значительна большего значения ń—.
л» д«+Юн Особенности применения дрейфовых транзисторов. Выше при анализе триггеров подразумевалось использование бездрейфовых транзисторов. Эти транзисторы характеризуются сравнительно бОльшими значениями постоянной времени т и сравнительно слабым влиянием коллекториой емкости на величину эквивалентных постоянных времени (15-32): роль коллекторной емкости сводится к небольшому удлинению фронтов по сравнению с расчетными значениями; внешними «нагрузочными» емкостями обычно можно пренебречь.
Одна из важных особенностей дрейфовых транзисторов состоит в том, по у них постоянная времени т, на 2 — 3 порядка, а коллекторная емкость всего в 5 — 50 раз меньше, чем у бсздрейфовых транзисторов. В результате относительная роль коллекторной емкости существенно возрастает и обычно становится определяющей. Это значит, что эквивалентные постоянные времени (15-32) близки соответственно к значениям: т — С„"Р, и т = ѫЫ. Если использовать значение т„ в типовых формулах (16-33), П6-34), (16-46) и (16-47), то оптимальная величина ускоряющей емкости запишется в виде С,„« = (2 —: 3) С„а максимальная рабочая частота — в виде Р.„„, = (0„15 —: 0,35)/С„Д„. Например, при С« = 2 пФ и Д« = 2 кОм получаем Р„„-60 ЫГц, В настоящее время планарные дрейфовые транзисторы обеспечивают рабочие частоты триггеров до 100 — 200 ЫГц.
Другая особенность дрейфовых транзисторов заключается в значительной роли внешних (нагрузочных и монтажных) емкостей, поскольку последние нередко оказываются сравнимыми 'с емкостью С, или даже превышают ее. Если при этом выполняется неравенство (15-51), то, как известно„фронты токов сокращаются, а фрон-' ты напряжений у запирающихся транзисторов описываются формулой (15-52). Гласа семаадиаеааа ТРИГГКР О Эм)ПТКРНОЙ СВЯЗЬЮ 12-ы введение Триггер с эмиттерной связью (рис.
17-1) выполняет те же функции, что и его ламповый аналог — триггер с катодной связью (триггер Шмитга 1124)). Будучи несимметричной схемой, триггер с эмиттерной связью используется не в качестве счетчика или запоминающего элемента подобно симметричному триггеру, а как порос говое усгройство, которое реагирует иа определенный уровень сигнала или определенную амплитуду импульса.
В последнем -Е» случае его называют различителем или дискриминатором амплитуды. Кроме того. триггер с эмиттерной связью применяется для формирования прямоугольных импульсов определенной амплитуды из синусоидального сигнала или сигнала другой непрямоугольной формы. Таким образом, для данного триггера характерна прежде всего работа в условиях переменной величины входного сигнала. Схемная особенность данного триггера состоит в том, что коллектор транзистора Т, не связан с внутренними частями схемы какими-либо сопротивлениями или емкостями.
Отсюда сравнительно малое влияние нагрузки на работу триггера, а также большая крутизна фронтов выходных импульсов. Как известно, всякая спусковая схема имеет два критических уровня входного сигнала, при которых она срабатывает и отпускает, т. е. переходит из одного состояния в другое. В триггере с эмнттериой связью критические уровни имеют один и тот же знак, ио р а з н ы е в ел и ч и н ы.
Эта разница в уровнях носит название гистерезиса. Поскольку данный триггер чаще всего используется в качестве порогового устройства, одной из специфических проблем при его анализе и расчете является стабильность уровней срабатывания и отпускания как в зависимости от времени, так и в зависимости от температуры. 17-2. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ Примем условно за исходное состояние триггера такое, в котором транзистор Т, закрыт, а Т, открыт и насыщен. Поскольку насыщенный транзистор имеет потенциал Юг, < О, можно быть уверенными, что транзистор Т, заперт, если входная э, д. с. Е„„=- О. Начиная с этого значения будем изменять э.
д. с, Е,„в сторону отрицательных значений, а затем в обратном направлении. Тогда соответствующие изменения токов и напряжений в схеме образуют рабочий цикл триггера. Рабочий цикл. Пренебрегая влиянием ускоряющей емкости С и считая, что источник сигнала имеет нулевое внутреннее сопротивление (/с, = О), получаем кривые рабочего цикла, гюказанные на рис. 17-2.
Транзистор Т, отпирается при па- /л пряжении (/т = 1/г„после чего возрастающий ток 1„частично ответвляется ЕВк в базу транзистора Т„и выводит его из насьнцения при напряжении (/а. Те- гп перь оба транзистора находятс й ак- (уВВлпненнлд тинном режиме, и наступает стадия регенеРации.
ПРи пРавильном Расчете гкт лак схемы процесс развивается лавинообразно и происходит опрокидывание триггера во второе устойчивое состоя- /ВВ м пкмпп/ сп ние: транзистор Т, насьпцен, транзистор Т, заперт. Таким образом, напря- и„, ~Ус жение (/ есть напряжение срабалктваиия. При последующем увеличении Е,„ (по модулю) транзистор Т, все больше -ЕВк НаСЫщаЕтея, таК КаК тОК 1са уВЕЛИЧИВа- П-ПВВ ется, а 1ы уменьшаегся; транзистор Т цм остается запертым. При напряжении 1/ и, ток 1„, обращается в нуль, а затем -сВ, делается отрицательным; при этом оба пкг перехода транзистора Т, работают в прямом направлении, т. е. транзистор пт превращается в двойной диод '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
