Методическое пособие Электронные ключи (842027), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Если хотя бы на одном из входов схемыимеется низкий уровень напряжения (логический нуль) , то соответствующийэмиттерный переход многоэмиттерного транзистора VT1 откроется. Поскольку вэтой ситуации втекающий в коллектор транзистора VT1 ток ограничен на уровне Iкотранзистора VT2, то многоэмиттерный транзистор VT1 насыщается и егоостаточное напряжение Uк.э.н1составляет при этом не более 0,3В.
Потенциал базы VT2, равный Uºвх +Uк.э.н1 ,недостаточен для открывания двух последовательно включенных эмиттерных переходовтранзисторов VT2 и VT5 , а вместе с ними заперт и транзистор VT3.В свою очередь, транзистор VT4 и диод VD1 открыты за счет подключения базы VT4через резистор R2 к положительному полюсу источника питания. При этом на выходесхемы возникает высокий уровень напряжения Vвых=Еn-Iб4R2-Uбэ4-Uак1, достигающийзначения 3,6…4,2 В (на открытом эмиттерном переходе транзистора падаетнапряжение от 0,65 до 0,75 В, а ток в цепи базы VT4 незначителен).Рис. 19.
Принципиальная электрическая схема ТТЛ-ключа.Если на всех входах ключа одновременно присутствует высокий уровень напряжения(логическая единица), то эмиттерные переходы транзистора VT1 заперты, егоколлекторный переход отпирается и связывает последовательно включенныеэмиттерные переходы транзисторов VT2 и VT5 через резистор R1 с источникомпитания схемы. В результате этого транзисторы VT2 и VT5 отпираются до насыщенияи выходное напряжение, равное Uк.э.5 , падает до несколько десятых долей вольта (имеемнизкий уровень напряжения на выходе схемы, соответствующий логическому нулю).Понижению уровня выходного напряжения способствует запирание транзистора VT4 идиода VD1 , возникающее вследствие недостаточной разности потенциалов междубазой VT4 и коллектором VT5 . Эта разность потенциалов образуется из Uк.э.н2~0.3В иUб.к.н5~0.7В, т.е.
приблизительно 1,0В, что недостаточно для отпиранияпоследовательно соединенных эмиттерного перехода транзистора VT4 и диода VD1 .Цепочка из VT3, R3 и R4 препятствует глубокому насыщению транзистора VT5 послеего отпирания за счет отбора части базового тока VT5.
Кроме того, транзистор VT3при выключении транзистора VT5, оставаясь дольше него в насыщении, обеспечиваетбыстрое удаление избыточного заряда неосновных носителей из области базы. В схемеТТЛ-ключа каскад на транзисторе VT2 – фазорасщепляющий усилитель, которыйобеспечивает получение парафазного сигнала для управления транзисторами VT4 и VT5 .Одновременно с этим эмиттерный переход транзистора VT2 выполняет роль “диода”смещения, увеличивая порог переключения схемы и повышая её помехоустойчивость.Резистор R5 ограничивает ток в цепи транзисторов VT4 , VT5 и диода VD1 привыключении схемы, когда транзистор VT5 ещё не вышел из насыщения, а транзисторVT4 уже открылся.При включении ключа коллекторный ток транзистора VT5 обеспечивает быстрыйразряд емкости в выходной цепи ключа, благодаря чему отрицательный перепаднапряжения на выходе имеет малую длительность.
При выключении ключа транзисторVT5 запирается, а VT4 отпирается и работает в активном режиме. Эмиттерный токтранзистора VT4 обеспечивает быстрый заряд емкостей на выходе схемы, благодарячему положительный перепад напряжения на выходе получается коротким. Такимобразом, сложный выходной каскад обеспечивает малое время срабатывания ключадаже при значительных емкостных нагрузках.Задание1. Снять передаточную характеристику ТТЛ-ключа. Определить уровни выходногосигнала U¹вых и Uºвых, пороговые напряжения U¹вх.пор и Uºвх.пор. Оценит логическийперепад ТТЛ-ключа и его статическую помехоустойчивость.2.
Снять входную характеристику ТТЛ-ключа и определить токи I¹вх и Iºвх, .3. Снять выходные характеристики ТТЛ-ключа во включенном и выключенномсостояниях. Определить нагрузочную способность исследуемого ключа всостояниях логической единицы I¹вых и нуля Iºвых .4. Определить коэффициент разветвления по выходу в каждом из логическихсостояний.5. Измерить потребляемую схемой мощность в состояниях логической единицы инуля и оценить среднюю потребляемую ТТЛ-ключом мощность.6. Экспериментально определить среднюю задержку распространения сигнала в ТТЛключе.7. Дать заключение о свойствах исследуемого объекта, сопоставив его параметры саналогичными у других ключей.МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТТЛ-КЛЮЧАВ EWB -5.12 pro.Схему начинают создавать странзистора , щелкнув мышкойпо транзистору,выбираем любой реальныйтранзистор из библиотеки ,входят в режим редактирования Edit и в соответствиисо справочными данными изменяютпараметры ,далее кнопку Rename,OK-транзистор готов.В библиотеке EWB -5.12 pro.
многоэмиттерного транзистора нет ,его создают изнескольких n-p-n транзисторов ,объединяя их базы и коллекторы.(см. рис. )Создав схему ТТЛ ключа,выделяем её. Далее нажимаем кнопку, в Subcircuit пишем название схемы ,затем выбираем Copy from Circuit (см. рис. ) – вся схемаограничилась рамкой. Следующий шаг –создаем входныеи выходные контакты , от края схемы протягиваем линиюдо границы рамки- появился « пин », закрываем рамку .Тот модуль , который был создан , будет храниться в нижней строкеменю в квадратеНажав наи выдвинувнарабочий стол мы получим модуль ТТЛ-ключа.
(Исходную схему ,которая осталась на рабочем столе –можно удалить ) Если дважды щелкнуть мышкой помодулю –можно войти в режим редактирования схемы.Таким образом, можносоздавать свою библиотеку схем, не нагромождать рабочий стол и проводитьэкспериметы на уровне функциональных или структурных схем.Для данной работы потребуется создать еще несколько модулей : уровеньлогического нуля , логической единицы и нагрузкуВо всех эксперементах будет использоваться седующая структурнаясхема:На один из входов ТТЛ всегда подается уровень логическойлогической единицы ,к выходунагрузка ,подключенаменяем состояние только на второмвходе , взависимости от поставленной задачи .Для построения передаточной характеристики используют схему(рис.)На генераторе устанавливают пилообразные импульсы F=1 kHz,скважностью 30% , по осциллограммам навходе и выходе строят зависимостьUвых=F(Uвх) .Эту зависимость можно получитьзначительнобыстрей ,если использовать анализ DCSweep.В этом анализе задается диапазон измененияамплитуды входного сигнала, шаг и № узла навыходе схемы .Для построения входной характеристики ТТЛключа будет использоваться эта же схема с добавлениемисточника напряжения, управляемого токомАналогично вэтом анализезадается диапазонизмененияамплитуды входного сигнала, шаг ивходной узел.Выходная характеристика ТТЛключа состоит из двух ветвей.В зависимостиот положения кнопки в анализе DC Sweepзадают диапазонизменения источника выходногонапряжения Uвых=0-0.1 с шагом =0.01,(либо Uвых=2-5 с шагом=0.1) иномер выходного узла.В этой же схеме по амперметру,который находится внутри модуля, определяютI потребления в состоянии нуля и в состоянии единицы.
Умножив на 5 вольт, получают потребляемую мощность.Соединив входы ТТЛ-ключа со входами логического конвертора,выход ТТЛ-ключа свыходом прибора можнополучить таблицу истинностиТТЛ-ключа.С помощью этого прибора,задав в нижнемокне функцию алгебра-логики ,можно получить принципиальную схему в базисе И-НЕ иИЛИ,а также можно перевести схему из одного базиса в другой и сделать минимизациюсхемы.Следующие два прибора-удобные для исследования цифровых схем –генератор слова, с помощью которого можно задавать любую числовуюпоследовательность,бинарный код, можно исследовать схему в пошаговом режиме ициклическом.Подготовим приборы к работе:у генераторанажмем кнопку Pattern поставим точкунапротив Up counter –в левом столбце появилсяготовый код ,зададим частоту F=500 kHzвыбираем Сycle-циклический режим.Другой прибор- логический анализатор.Этот прибор представляет собой 16-иканальный осциллограф ,предназначенный для работы только с цифровымисигналами.Нажмем левую кнопку Set.Установим частоту работы анализатора –минимум в2 раза больше, чем частота генератора.Впоследующих окнах добавим несколько нулейувеличим время анализа и скорректируем амплитуду.
Когда приборы готовывключаем питание.Чтобы остановить изображение нажимаем –Resume..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
