Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Чем отличаются процессы переключения дрейфовых н бездрейфовых транзисторов? 27, Как время жцэни неосновных носителей в области базы влияет н» длительности фронта н спада коллекторного тока биполярного транзистора? 28. Почему процесс включения биполярного транзистора ие заканчивается в момент ?к=?к « 413 29. Какие фазы выключения биполярного транзистора можно выделать? ЗО.
Как иэменяетсн коллекториый ток на интервале рассасывании неосновных носителей в области базы? 3!, Как переходные процессы переключения биполярного транзистора связаны с частотой управляющего напряжения? 32. Почему применение форсирующего конденсатора в базовой цепи биполярного транзистора уменьшает время его переключения? 33. Какими способамн можно обеспечить работу биполярного транзистора без захода в режим насыщения? 34. Назовите отличии статических характеристик передачи транзисторных ключей на полевых и биполярных транзисторах. 35. Чем отличаются процессы переключения биполярного и полевого транзисторов? 36.
Какие параметры влияют иа длктельностн переходных процессов в ключе на МДП-транзисторе с активной нагрузкой? 37. Докажите, что в ключе с нагрузочным МДП-транзистором последний выполняет роль нелинейного элемента. 33. Какая схема коммутации реализуется в КМОП-ключе? 39. При каких условиях КМОП-ключ обеспечивает наиболее экономичный режим работы? 40.
Определите энергию, расходуюшуюся в КМОП.ключе при его включении — выключении. ГЛАВА 11, ТРИГГЕРНЫЕ И ГЕНЕРАТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА Во всех импульсных устройствах приходится иметь дело„как правило, только с двумя уровнями сигнала. Поэтому в основе кх построения лежат рассмотренные в гл. 1б СК, Общпм для всех СК является работа полупроводниковых приборов в ключевом режиме. Это предполагает возможность минимизации рассеиваемой в них мощности и, следовательно, использование прн изготовлении методов гибридной н полуироводнпковой технологий. Последнее является главной причиной широкого использования устройств импульсной электроники, позволяющих разрабатывать на своей основе надежные, экономичные, малогабаритные системы, предназначенные для решения различных практических задач. Основные принципы работы и построения импульсных устройств рассмотрим иа примере нескольких наиболее типичных схем, выполненных на биполярных транзисторах.
414 ЫД. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ТРИГГЕРЫ Триггер (от англ. 1пднег — курок) — бесконтактнре ЭУ с двумя устойчнвыми состояниями равновесия, способное под воздействием внешнего управляющего сигнала переходить скачком из одного состояния в другое. Применительно к электронной схеме под устойчивым состоянием равновесия понимают такой режим ее работы, прн котором токи н напряжения в любом ее элементе неизменны Во времени (постоянны). При этом возникающие изменения (переменные составляющие), обусловленные действием внешних ограниченных по величине и длительности возмущений с течением времени стремятся к нулю.
Следовательно, если устройство имеет устойчивое состояние равновесия, оно может находиться в ием произвольно длительное время. С устройством, отвечающим перечисленным признакам, мы уже сталкивалнсь в ч 9.3. Это гистерезнсный компаратор напра. жеиня. Согласно передаточной характеристике (см. рис. 9.7,б), ЕСЛИ ЕГО ВХОДНОЙ СНГНВЛ ЛгжнТ В ДНЗПВЗОНЕ Увт~оввСКр, ВЫ ХОДИОЕ НВПРЯжЕНИЕ КОМПаРатОРа НЕИЗМЕННО (Либа +Ув„вв,вв, Лнбо — Уви» твв) И МожЕТ ПОДДЕржИВаТЬСЯ На ЭТОМ УРОВНЕ СКОЛЬ угодно долго. Для изменення уровня выходного напряжения необходимо, чтобы входное напряжение компаратора вышло из области гистерезиса его передаточной характеристики. Анализируя схему компаратора, можно прийти к выводу, что для получения триггера, согласно выражению (9.9), необходимо и достаточно любой усилитель охватить цепью ПОС с коэффициентом передачи Ьос>1/Кр, где Кр — коэффициент передачи усилителя без цепи обратной связи.
Этот принцип заложен в основу построения всех триггерпых устройств. В настоящее время разработано большое число различных трнггерных схем, основное отличие которых заключается в типе используемого усилителя и способе введения в этот усилитель цепи ПОС. По этим признакам можно выделить два основных класса триггеров: с коллекторно. базовыми связямн и с эмиттерной связью. Триггер с коллекторно-базовыми связями, схема которого приведена на рис: 111,а, называют симметричным триггером. Понятие симметричности здесь относится не только к схеме, но и к параметрам ее элементов: )тв~=)Твр=йв; )чы=йы=йр; Чвв~ 11ввты =Рв .
Триггер представляет собой две каскадно-соединенные управляемые ключевые схемы (ГТ1, )Т., и т'Т2, )гвр), охваченные цепью ПОС. Для ускорения процессов, происходящих в устройстве, связи между выходом одной из схем коммутации с управляющим входом другой выполнены с использованием форсирующих 1ТС-це- 41$ сг злу сю! Х ей Рнс !11. Схема триггера с ноллеяторно.базонммн снязям~ (а), его сесна за- мсчиення (6) н яременнме Хиагряммм, иояснягоигнс работу (я) пей (/1еь С) и )соз, С2). Кроме основного источника питания + (/н в схеме используется дополнительный источник смеШения — (/,~, ОбЕСПЕЧИВаЮШИЙ через РЕЗНСтОРЫ Ясн~ И /тсня подачу Иа базы транзисторов УТ) н УТ2 некоторого запиравшего сигнала. Рассмотрим работу приведенной схемы.
При подключении напряжения питания в базовых цепях транзисторов УТ) н УТ2 начинают протекать токи, которые согласно первому закону Кирхгофа соответственно равны: ("зны (/ног о)~/за1 1 ((/е~ «4вье)'/(сги )Б1— 1+ гем/ ы т геен нь (немн (/вате)//)ее+((/с» — (унзт.е)//Сеня (ья— )з яззз/ ез")"готя/ сне (11.1) Ф)6 ГдЕ (/ВЭ1.», Г„а Н (7ВЭЬ», Гв„х — ПараМЕтрЫ КУСОЧНО-ЛИНЕйНОй анароксимации входной характеристики транзисторов )/Т! и УТ2.
Полагая, для УТ1 и УТ2 й ы э"61, можно записать: «в ав» (/м 1Б»й»1Э»/1в»~ (!1.2) «вмва с/в 1Б1/1 113 а/с 1 ° Очевидно, для полностью симметрнчной схемы !ва=!а» н и,м„, ° и,,ь что предполагает работу обоих транзисторов в активном режиме. Однако на практике достичь полной симметрнк схемы не удается. Предположим что в некоторый момент !Б1< ~!ВЬ ТОГДБ, СОГЛаСНО (1!.2), «вм» »С«в~6 1 УВФЛИЧЕНИФ Ивма 1, в свою очередь 1см. (!1.1)), повлечет дальнейшее увеличение /в» 'н падение и, „ь Следует отметить, что процесс изменения токов из-за действия цени ПОС протекает лавинообразно. Следовательно и процесс переключения транзисторов в триггерном устройстве носит лавинообразный (регенсратнвиый) характер.
Ои завершается в момент времени, когда один из транзисторов (в данном случае РТ2) попадает в режим насыщенна, а другой (УТ)) — я режим глубокой отсечки, что приводит к фактическому размыканию цепи ПОС. Это состояние схемы будет устойчквым, При»том, если транзистор насыщен, (/Бк=-(/вэ (/мэ О, если заперт, /э*"0 н /в= — /ко. Схема заме1нения для рассматриваемого состояния триггера показана на рнс. 11.1,б. Напряжение эмиттерного перехода запертого транзистора УТ1 (рис.
11.1, б) !авва вв = м" /60/ссм1/а6!/(асам! +/а»1) (/см!/161/(ассма+/161). При (/Бэ!аав ~0 устойчивое запертое состояние УТ1 определяется нз условия Йсма см с/сма/а ко, 111.3) С одной стороны, для насыщения УТ2 необходимо, чтобы /Бз.м э !/64//7в»11»1 э»в, где 17 — степень насыщения; «за эм16 — мини. мальный коэффициент передачи тока транзистора )аТ2. С другой стороны, справедливо выражение /Б»= ((/в — /коласа)/(/!»1+716»)— — (/см/)Засмв Учитывая симметричность триггера, решаем выражение для /в» относительно й», получаем условие для устойчивого насыщенного состояния транзистора г а»1 э„,„(! — !ко!1,/!7„! (11.4) "! д+Л»1Э 1„Осмяв~ивавм Таким образом, прн выполнении условий (1!.3) н (1!.4) состояние, установившееся после включения схемы, будет устойчивым. Вывести триггер нз устойчивого состояния можно только подачей внешнего управляющего сигнала и„в базовые или коллек- 4!7 торные цепи его транзисторов.
Если и, подается только в цепь одного из транзисторов, то такой способ управления (запуска) называют разделенным, если в цепь. управления обоих транзисторов — общим илн счетным. Для управления триггером можно использовать импульсы произвольной полярности. Однако на практике большее распространение получило управление импульсами, полярность которых является запирающей для транзисторов схемы. Это уменьшает необходимую мощность сигналов управления и увеличивает быстродействие устройства. Очевидно, что процессы переключения триггера при раздельном и общем запусках имеют много общего. Рассмотрим процессы переключения триггера'с общим запуском. В схеме триггера рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
