Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [104] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

достаточен перепад постоянного напряжения на входе схемы Днвя;«= ол В.

Динамический режим. Изучая динамический режим, следует иметь в виду, что для быстродействия переключения не допускается работа транзисторов в режиме насыщения. Это достигается выбором коллекторных сопротивлений при заданных значениях тока генератора стабильного тока и напряжения источника питания. Следовательно, оба транзистора работают в активном режиме.

Предположим, что в начальный момент времени токи транзисторов VT1 и VT2 равны и на вход схемы подан перепад напряжения А£г. Тогда через сопротивление Rr, к которому следует добавить распределенные сопротивления базы обоих транзисторов, начнется заряд эмиттерных переходов. Изменение напряжения на переходах вызывает изменение коллекторных токов в противоположных направлениях, но сумма эмиттерных токов остается постоянной и равной току генератора стабильного тока.

Скорость перезаряда емкостей зависит от постоянной времени цепи заряда, в которую входит выходное сопротивление эмиттерного повторителя. Известно, что оно равно Рвых= {Re+hua)/{hu+ -fl). Чтобы на выходное сопротивление мало влияло сопротивление генератора, необходимо выполнить условие

/?а<Й„э. (14.8)

Это условие легко выполняется. В микросхемах Rs = 300-600 Ом. Например, в ключевых микросхемах переключатель тока управляется также переключателем тока. В этом случае сопротивлением генератора является коллекторное Ьопротивление предыдущего каскада, которое и выбирается в указанных пределах с учетом того, чтобы транзисторы не заходили в режим насыщения.

Изложенное показывает, что высокое быстродействие переключателя тока обусловлено следующими факторами:

способностью срабатывания схемы при малых перепадах напряжения порядка 0,1 В, тогда как обычно в ключевых схемах перепады напряжения значительно превышают это значение;

работой открытого транзистора ключа без насыщения, т. е. в активном режиме;

переключением высокочастотных транзисторов с малым распределенным сопротивлением базы и высокой граничной частотой;

работой второго транзистора в схеме с ОБ, благодаря чему к входной емкости не добавляется увеличенная в К+1 раз емкость коллекторного перехода;

работой первого транзистора в схеме эмиттерного повторителя, благодаря чему входная емкость второго транзистора заряжается через малое/выходное сопротивление эмиттерного повторителя;

применением эмиттерного повторителя не только на входе, но и на выходе с1хемы, так как высокое быстродействие может быть достигнуто лиПь при передаче сигнала по согласованным линиям, что требует ма)10го выходного сопротивления схемы.




14.3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ КЛЮЧЕЙ [19]

Рис. 14.6. Передаточная характеристика ключа и оценка его помехоустойчивости

Ключи и ключевые устройства на их основе могут срабатывать не только от полезных управляющих сигналов, но и от помех, вызванных как внешними, так и внутренними электромагнитными или электростатическими наводками напряжений, а также обусловленных паразитными обратными связями через общие источники питания.

Для уменьшения наводок применяются экранирование соединительных проводов и отдельных узлов и монтаж скрученными парами проводов.

Невосприимчивость ключей к помехам называют помехоустойчивостью, которую оценивают напряжением, не вызывающим ложного срабатывания ключа. Помехоустойчивость ключа обычно различна к сигналам положительной и отрицательной полярностей. Она также различна для отпирания и запирания ключа помехой.

Обычно ключи работают в последовательной цепочке ключей, включенных друг за другом, т. е. каскадно. При этом помеха, попадающая в один из ключей, может усиливаться в последующих и вызвать срабатывание одного или нескольких ключей. Она может также в последующих ключах не усиливаться, а ослабляться и не вызывать срабатывания.

Оценивать помехоустойчивость ключа наиболее удобно следующим образом. На рис. 14.6 построена передаточная характеристика ключа. Точка С на характеристике соответствует равенству входного и выходного напряжений ключа. В точках а r b дифференциальный коэффициент передачи ключа, являющийся производной выходного напряжения по входному, равен по абсолютной величине единице. Точки А и В соответствуют стационарным положениям ключа.

Очевидно, что если положительное мешающее напрял<ение Un не выводит точку А за точку а, то коэффициент передачи К<1, входной сигнал (помеха) не усиливается и ложного переключения не происходит. Аналогично и для отрицательного напряжения и~ срабатывания ключа не происходит, пока оно меньше Un , указанного на рис. 14.6.

14.4. ТРИГГЕР-БИСТАБИЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА

Триггером называется устройство с двумя устойчивыми состояниями, переходящее из одного состояния в другое под воздействием внешних напряжений. Триггер способен сохранять сколь угод-



но долго устойчивое состояние и после снятия внешнего воздействия, поэтому он используется в качестве элемента памяти.

Простейший триггер (рис. 14.7)-биста-бильная ячейка - является двухкаскадным усилителем с непосредственной связью между каскадами, в котором осуществлена полол<:ительная обратная связь благодаря соединению выхода усилителя с его входом. Несмотря на полную симметрию схемы, при одинаковых транзисторах и сопротивлениях Rn состояние схемы, когда крыты, является неустойчивым. Малейшее

Рис. 14.7. Триггер - бистабильная ячейка

оба Транзистора от-превышение коллекторного тока одного из транзисторов, например VT1, вызывает уменьшение его коллекторного напряжения. Уменьшение напряжения передается на базу другого транзистора, уменьшает его коллекторный ток и повышает его коллекторное напряжение. В результате напряжение на базе VT1 увеличится и коллекторный ток VT] станет еще большим. Этот регенеративный процесс протекает очень быстро, лавинообразно и приводит к тому, что транзистор VTl становится полностью открытым и входит в режим насыщения. Другой транзистор при этом запирается, так как напряжение коллектор - эмиттер транзистора VTl, являющееся напряжением база - эмиттер транзистора VT2, очень мало (О- 0,3 В) и недостаточно для его отпирания.

Перевод бистабильной ячейки из одного устойчивого состояния в другое осуществляется подачей положительных или отрицательных импульсов на коллекторы, а следовательно, и на базы транзисторов, поскольку база одного транзистора соединена с коллектором другого.

14.5. ТРИГГЕР ШМИТТА

В триггере Шмитта, как и в переключателе тока, используется дифференциальный каскад. На рис. 14.8 приведена схема с генератором стабильного тока (ГСТ), но его часто заменяют обычным эмиттерным резистором. Мы рассмотрим работу триггера Шмитта с генератором стабильного тока при заданных сопротивлениях, напряжениях и токах.

Вначале предположим, что входное напряжение равно нулю. В этом случае транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 открыт. В начальном состоянии схемы напряжение ик] = 5 В, напряжение на базе второго транзистора U62=UK\R2l{R\ + R2)~2,b В. Так как транзистор VT2 открыт, то считаем, что ub32 = 0,7 В, откуда следует, что Ыэ = Ыб2-«б92 = 2,5-0,7= 1,8 В.

Открытый транзистор VT2 находится в активном режиме. В са1№м~д£ле, напряжение на его коллекторе Uk2= Un -IoRk2 = =,5-2.-1=3 В. Оно больше напряжения u62=2,5 В, поэтому коллекторный переход закрыт. Иногда выбором большого Rk осу-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [104] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0013