Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

быть направлен в транзистор Т\ или в транзистор Т2 в зависимости от величины и полярности управляющего напряжения ивх. Если транзисторы германиевые (переключатели тока на кремниевых

транзисторах рассматриваются подробно в разд. 2.6 в связи с изу­ чением цифровых интегральных схем), то для переключения тока

пряжения на базе германиевого транзистора при токе эмиттера порядка 10 мА). Тогда ивх — ибэ! — и6э2 = —0,3 В; и при входном напряжении ивх = —0,3 В открыт Д и ток /0 идет через него.

запиранию и, в частности, глубокую отсечку запертого транзи­ стора, в практических схемах иногда выбирают величину пере­

137

При переключении тока /о на коллекторах транзисторов созда­

лучается, а величину тока /0 нужно увеличивать, чтобы получить требуемое значение UmBЫх- В реальных схемах выбирают RK по­ рядка ЮО-нЗОО Ом, І0 — порядка 3-г-10 мА. Напряжение Ек выби­ рают по величине больше UmBX + U n, вых (например, Зч-6В); при этом переход коллектор — база открытого транзистора смещен в обратном направлении и, следовательно, открытый транзистор ра­ ботает не в режиме насыщения, а в линейном (активном) режиме.

Заметим, что, хотя открытый транзистор в переключателе тока работает в активной области, смещение его рабочей точки из-за разброса параметров и изменения температуры весьма мало; это объясняется тем, что эмиттерный ток в рассматриваемой схеме фиксируется внешним генератором тока / 0 и от параметров тран­ зистора не зависит, а относительное изменение коллекторного тока

перепад напряжения одного ключа можно использовать для управ­ ления другим, амплитуда выходного перпада U m вых IORK должна быть равна U m вх, т. е. в нашем примере 1,2 В.

Заметим, что если используется только один выход U выхЬ ТО второй транзистор Т2 можно заменить диодом, который включает­ ся вместо эмиттерного р-«-перехода Т2 (рис. 2.43д). Нетрудно видеть, что последнюю схему можно интерпретировать как схему транзисторного ключа с ООС по току.

Быстродействие переключателя тока весьма велико. Это обус­ ловлено следующим. Во-первых, открытые транзисторы работают здесь в активной области, и поэтому выключение открытого тран­ зистора не связано с рассасыванием избыточного заряда в его базе. Во-вторых, транзистор Т2 работает в режиме схемы ОБ (гра­ ничная частота транзистора в схеме ОБ fa во много раз больше его граничной частоты в схеме ОЭ), причем ключ на транзисторе Т2 управляется (по цепи эмиттера) от низкоомного источника — эмиттерного повторителя на транзисторе Т\. В свою очередь, уско­ рение переключения ключа на транзисторе Ті часто достигается (помимо введения отрицательной обратной связи через R3) путем подачи на его вход управляющего напряжения от эмиттерного по­ вторителя (см. разд. 2.6). Наконец, благодаря малой величине

138

Ru достигается быстрый перезаряд паразитных емкостей. В резуль­ тате время переключения схемы часто оказывается порядка 1 нс.

Для построения различных переключательных схем требуется каскадирование (последовательное соединение) переключателей тока. Но, как видно из рис. 2.43в, уровень, относительно которого отсчитывается выходное напряжение, не совпадает с уровнем, от­ носительно которого отсчитывается входное напряжение. Поэтому возникает задача согласования входных и выходных уровней. Ее можно было бы решить включением резистивных делителей между коллектором управляющего и базой управляемого ключей; но в

ключа. Поэтому такой способ неприемлем и на практике исполь­ зуются два других.

Первый способ заключается в том, что последовательно вклю­ чаемые переключатели строятся на транзисторах различного типа; если первый переключатель строится на транзисторах типа р-п-р, то второй — на транзисторах типа п-р-п и наоборот; при этом к коллекторам транзисторов подключаются дополнительные гене­ раторы тока /о/2 (обычно такой генератор создается совокупностью источника большого напряжения Е\ и резистора с большим сопро­ тивлением R I, причем EJRi = І\ = / 0/2).

На рис. 2.44а,б приведены схемы переключателей тока на тран­ зисторах р-п-р и п-р-п со вспомогательными генераторами тока

как требуется для управления схемой рис. 2.446 на транзисторах типа п-р-п. Наоборот, напряжения ыВыхз и ггвых4 изменяются

Рис. 2.44

139

Таким образом, схема рис. 2.44а может непосредственно управлять схемой рис. 2.446 и наоборот.

Однако способ каскадирования, основанный на использовании переключателей с разнотипными транзисторами, оказывается во многих случаях неприемлемым. Основной способ согласования вы­ ходных и входных уровней напряжений токовых переключателей связан с применением эмпттерных повторителей; этот способ рас­ смотрен в разд. 2.6.

2.6. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ДИСКРЕТНЫХ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТАХ

2.6.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Современные полупроводниковые логические элементы яв­

на резисторах, диодах, или транзисторах, а логическая операция НЕ — транзисторным инвертором па выходе элемента (заметим, что благодаря инвертору осуществляется и нормализация уровней напряжения на выходе элемента); эти логические элементы обра­ зуют соответственно схемы: РТЛ (резисторно-транзисторная ло­ гика), ДТЛ (диодно-транзисторная логика), ТТЛ (транзисторнотранзисторная логика).

Другая группа элементов образует схемы ТЛ (транзисторная логика); здесь логические операции ИЛИ (И) реализуются при помощи выходной транзисторной логической схемы.

Для связи входной логической схемы с инвертором (в первой группе элементов) или ключей-инверторов с выходной логической схемой в ТЛ применяются рассмотренные в разд. 2.4 цепи связи; в зависимости от вида цепи связи различают, в частности, схемы: НСТЛ (транзисторная логика с непосредственными свя­ зями), РСТЛ (транзисторная логика с резистивными связями), РЕСТЛ (транзисторная логика с резистивно-емкостными связями)

и т. п.

Различают также схемы транзисторной логики с соединенными эмиттерами — СЭТЛ (они, по существу, являются элементами на переключателях тока — ПТТЛ) и схемы с соединенными коллек­ торами (СКТЛ).

140