Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 87
Текст из файла (страница 87)
В результате этого сокращение времени жизни пеосновных носителей до 10 нс может привести к очень сильному уменьшению коэффициента передачи по току транзисторов. Еще одним крупным недостатком легирования золотом является увеличение обратного тока утечки транзисторов и диодов. Одной из основных составляющих тока утечки смещенного в обратном направлении рп-перехода является ток, связанный с тепловой генерацией неосновных носителей.
Скорость генерации обратно пропорциональна времени жизни неосновных носителей, поэтому уменьшение времени жизни от 10 мкс до 10 нс приведет к увеличению этой составляющей тока утечки в отношении 1000 ' 1 1Х2. Пример: колшаравар ВАУбО. Времена рассасывания и спада можно сильно сократить, увеличив обратный ток базы в момент переключения транзистора из режима насыщения в реж™ отсечки, рА760 (фирма га)гей)Ы) — пример компаратора, в котором применяется этот метод наряду с легированием золотом для умен~ шения времени жизни неосновных носителей.
Этот компаратор имеет типичное время срабатывания 16 нс при скачке входного Комаараторм напряжении напР пряжения от 100 мВ до напряжения чувствительности 5 мВ. упрощенная схема компаратора приведена на рис. 7.12. Вход- каскад — дифференциальный усилитель на прп-траизисто- ах гь и Я„для смещения которого используется источник тока Ра ~ранзисторе Яе. При номинальном напряжении питания ~5 В аеа7 Химий аЫ Рис. 7.12, Схеме бмстродеастеующего иоипаритора иеирижеиии РА760 (фирми Гатгг7и Ы Бепнаопйистог). ток покоя транзисторов дифференциального усилителя, который задается транзисторами Це и Яте, определяется по формуле )ч ~8 ~1В (1 1 Вк)Нате + )тес) = (5,0 — 0,7) В74,75 кОм = 0,9 мА, Резисторы Ят и )се (1 кОм) используются в качестве пассивной нагрузки Ят и ()е.
Небольшое сопротивление этих резисторов позволяет достичь высокого быстродействия компаратора. Согласо* ванне симметричного выхода первого каскада с дифференциальным усилителем второго каскада осуществляется эмиттерными повтоРителами на ~',1е и Яе. Эти эмиттеРиые повтоРители вместе с диодами с О, по О4 и источниками тока на транзисторах Я, и (ст обеспечивают начальный уровень смещения транзисторов "торого каскада. Ток, обеспечиваемый Щ, и ()т, Равен 0,9 мА, Поскольку падение напряжения на резисторах 1О кОм ()те и гте) т~люс падение напряжения на диодах О, и О, достаточно для того, "тобы стабилитроны О, и О, начали работать в режиме стабилизации напряжения (Уи ж 5,5 В), начальные напряжения иа базах (ге и Яте будут определяться выражением а, = Ун,„= У' — )Лг — Уаи, — Уг, + Уп, = 5,0 — (0,45 мА)(1 кОм) — 0,7 — 6,5 — 0,7 = — 1,95 В.
(7.9) 498 Глана 7 Второй каскад, содержашии ~е и Я,е, смешаечся гранзисто. ром 1~м, который служит источником тока и обеспечивает уровень начального тока покоя !м = 0,9 мА (350/100) = 3,15 мА. Ток через Д1е равен 11е = 0,9 мА. (350/300) = 1,05 мА. Следовательно формула для начального напряжения на эмнттере 9е имеет внд Ув, = Увв ° + Уве„+ !евши ж ж06+07+(1,05 мА)(1,05 кОм) =+2,4 В. ч+ зов Рве.
2.1$. Вмяовно» касмнк рА?8О: оереключеные вн яеюокоге еоетояыяя е низкое В этом случае уровень начального напряжения на коллекторах Я~ и рте равен Ус, = Ус„= Уе, — !е)7еж2,4 — (3,15 мА/2)(620 Ом) = 1,4 В. Симметричный выход второго каскада управляет двумя идентичными выходными схемами Выходные схемы обеспечивают выдачу двух парафазиых, совместимых о входами ТТЛ выходных напряжений. Более детально один из этих выходных каскадов показан на рис. 7.13. Отметим, что начальные уровни напряже ниЯ на коллектоРах Яе н ()1е, Равные 1„4 В, необходимы дла со вместимости со входами схемы выходного каскада Если входной сигнал таков, что ток через Ое становится много меньше уровня тока покоя, то увеличение тока через я, приводи~ к тому, что в базу Ям начинает втекать ток, достаточный для сме щения перехода база — эмиттер в прямом направлении йье оис.
7 13 Комналаеяары напра«я«ноя „и обозначен!в,ю„). При этом и траизистор ©т и транзистор фе ткрываются. Поскольку атее и (Ьее образуют схему токового зеркала, транзистор Я«е тоже откроется, В то же вРема, посколькУ 9ее откРываетси, ЧГ«е начинает бы- „ро выходить из состояния насыщения за счет обратного базового тока 7в гаь„который будет протекать через транзистор фт. Входного напряжения иа базе (~„вполие достаточно для перевода его в режим насыщения. В результате напряжение узла Ркс. 7.14.
Вмааккоа к»Сазак РА760: перекгпочекяа аа ив»кого ока«»ив»ее в»м. сокое ф— В„можио приближеипо оценить по формуле Ув„Ус„* = Уве„+ Усв ~члть, ж 0,9 В. Поскольку напряжение па базе 9„для удержания его в открытом состоянии должно быть по крайней мере Уве„+ Уо, ж 1,2 В, Ще закроется. Следовательно, иа выходе получим низкий уровеиь напряжения, при котоРом тРаизистоР (~ее йотРеблЯет ток из нагРУзки Хотя 9м и находится в режиме насыщения, ио, поскольку Яее и Яе„обРазУют схемУ токового зеРкала, напРЯжение иа базе ф,е ограничивается транзистором ц«е, это ие позволяет яее попасть в состояние глубокого насыщения. Для переключения из низкого состояния в высокое траизистор 1~м должен быстро выйти из режима насыщения и перейти в режим отсечки, Это происходит, когда входное напряжение стаповится таким, что ток через (~е становится больше тока через Ве.
разиость этих двух токов и есть обратный ток базы Ям, обозначениый 7в <ап, иа рис. 7.14. Этот обратиый ток быстро «высасывает» Глава 7 объемный заряд из Ялт и так же быстро переводит его из режим насыщения через активную область в режим отсечки. Быстро возрастание напряжения иа коллекторе г',ллт приводит к откры. ванию Дло и Е>л.
В то же время транзистор (гло,а вместе с ним и 0 то начинают закрываться. Быстрое выключение транзистора ло достигается пропусканием обратного базового тока через )о, (3,9 кОм). мО '" 7Х „'70 ФЕ „го В му,в И угл мл гл гт е дт ео ггхлгпо 7 е лт егт Ггтгллт Емкоглть навдувни, нФ Емкагаль нагрузки, пФ и Е Рис, 7.!о, Времена нарастания и спада компаратора иапрнжеиин РА760 (фирма ЕалгсЫгй в зависимости от емкости нагрузки: а — время нарастания, о— время спада, Когда лгео закрывается, а 9ло и О, открываются, выходное напряжение переходит в высокое состояние рн — — (г' — (гне,„— в )гп, 5,0 — 0,7 — 0,7 = 3,4 В Поскольку (гс = )гоп<энтим ж 0,2 — 0,4 В, этот компаратор обеспечивает совместимость п ТТЛ-элементами, Размах входного напряжения, необходимый для переключе ния компаратора, примерно равен ! мВ, при этом коэффициент усиления без обратной связи равен примерно 3000.
Относительно небольшой коэффициент усиления без обратной связи по сравнению с ОУ объясняется тем, что высокое быстродействие как раз и достигнуто за счет уменьшения коэффициента усиления. Входное напряжение смещения )лов равно 1,0 мВ (номинал), 6,0 мВ (максимум), При таком напряжении смещения в сочетании с входным напряжением ! мВ, которое необходимо для переключения компаратора, входная чувствительность компаратора при. мерно 2 мВ.
Выходной каскад имеет активную двухтактную конфигурацию, причем транзисторы ()ло и Яза используются для подачи тока в на- Компараоюры напрясееная 50! ,рузку, а !)аа и Яае для потребления тока из нагрузки. Схема такого Уо типа обеспечивает быстрый перезаряд емкости нагрузки. Вмкость нагрузки менее 1О пФ не оказывает какого-либо существенн нного влияния нз время срабатывания. Однако большая иагр) 3 р)эочная емкость на инает заметно увеличивать время задержки, причем наиболее сильно это отражается на временах спада и нарастания (рис. 7.15), 7.5„3. домпаратпоры ЕМ!бО и ЕМ!6!.
Использование тонкой слаболегированной базы — один из эффективных путей умень. С роЮ "ин ьс1 од)а ай рооод тороби ° нд ии ,,;-г аход1 Входе н Рке т.!6. Схема компаратора напряженая Е)!!!6! (фирма !тессона! Яет1соп- Ыас1ог). 'пения времени рассасывания. В тонкой базе объемный заряд, естественно, будет меньше. Кроме того, тонкая слаболегированная база будет способствовать тому, что меньшее количество инжектированных дырок попадет в область коллектора, поэтому объемный ~~р~д коллектора также будет меньше.
Использование тонкой слаболегироваиной базы тем не менее имеет один крупный недостаток, заключающийся в уменьшении обратного напряжения коллектор — эмиттер, В'гсяо Обратное напряжение уменьшает ся из-за эффекта хпрокола» базы. Этот эффект имеет место, когда ши рина обедненного слоя базы распространяется на весь перех„, коллектор — база и достигает перехода эмиттер — база. Зффекти„ ная ширина базы сокращается до нуля и происходит прямая и„. жекция электронов из эмиттера в коллектор Поэтому разработк ИС должна пРоизводитьсЯ с Учетом максимально возможного об.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
