Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 175
Скачиваний: 2
ження будет на выходе только тогда, когда на все входы схемы ИЛИ подается сигнал низкого уровня Е2 (в схеме ИЛИ £JJ < £ 2 < £ i ; при Е2 = 0 Е'^ отрицательно). В рас сматриваемом случае схема ИЛИ управляется выходны
ми |
сигналами |
схем |
И, которые образуются |
на выходах |
|
А\; |
А2; А3 в зависимости от состояния входов V, |
1", 2', 2", |
|||
3', |
3". |
|
|
|
|
|
Преимуществом |
диодных ключей является |
простота |
||
их |
реализации, |
что |
в наибольшей степени |
проявляется |
|
при построении многовходовых схем. Однако построение переключательных цепей с использованием только диод ных ключей возможно в сравнительно редких случаях. Это обусловлено, во-первых, тем, что посредством диод ных ключей практически невозможно реализовать опера цию инверсии (логического отрицания) сигналов, без ко торой нельзя построить большинство переключательных цепей, и, во-вторых, диодный ключ вызывает определен ное ослабление сигнала, что весьма ограничивает допу стимое число последовательно включаемых схем. Указан ные недостатки диодных ключей легко преодолеваются, если при построении переключательных цепей использо
вать также и транзисторные |
ключи. |
|
Т р а н з и с т о р н ы и н а с ы щ е и н ы й к л ю ч с о б- |
||
щ и м э м и т т е р о м 1 ) . Для |
построения |
ключевых схем |
применяются плоскостные |
транзисторы |
типов р-п-р и |
_ L |
1 |
Рис. 2.9. Схемы транзисторных ключей с общим эмит тером
п-р-п. На рис. 2.9а и б приведены схемы ключей с тран зисторами обоих типов, включенными с общим эмитте-
') Из всех возможных схем включения транзистора (с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором и др.) наибольшее распространение получил транзисторный ключ с общим эмиттером.
50
ром (ОЭ) . Особенности работы транзисторного ключа рассмотрим на примере схемы, построенной на транзи сторе типа р-п-р (рис. 2.9а). Для перехода к схемам на транзисторах типа п-р-п меняются на обратные полярно сти включения источников питания и направления токов.
Транзисторный насыщенный ключ обычно использует ся в двух стационарных режимах: отсечки, когда транзи стор заперт (выключен) и включения (режим открытого насыщенного транзистора).
Рассмотрим свойства и параметры ключа на транзи сторе с ОЭ, работающего в стационарных режимах. В ре жиме отсечки оба р-л-перехода транзистора — коллектор
ный и эмиттерный — смещены |
в обратном |
направлении. |
|||
Транзистор типа р-п-р |
будет в режиме отсечки, если |
|
|||
U63 |
> 0 |
и |
£ / б к > 0 , |
(2.34) |
|
где U03 — напряжение |
между |
базой и эмиттером, |
— |
||
напряжение между базой и коллектором. |
|
|
|||
Транзистор типа п-р-п |
будет в режиме |
отсечки |
при |
||
^бэ=^0; Убк^О. Обычно в ключевых схемах применяется режим глубокой отсечки. Для транзисторов типа р-п-р режим глубокой отсечки обеспечивается при £/бо^0,1 В
иС/бк>0,1 В.
Взапертом состоянии в цепях базы и эмиттера тран
зистора протекают токи /б3 и /э з , направления которых обратиы выбранным на рис. 2.9. При этом ток базы ра вен по абсолютной величине сумме токов эмиттера и кол лектора: |/бз| = + |/эз|- В симметричном транзисторе
|/кз| ~ |/эз| |
«Л«о/2; |/бз| «/коТепловой ток / к о |
с ростом |
температуры |
возрастает по экспоненциальному |
закону. |
Приближенно можно считать, что тепловой ток транзи сторов / к 0 так же, как и диодов, удваивается при каждом
повышении |
температуры |
на 10°С, |
т . е . |
/ K 0 ( f C ) |
= |
= /ко0рС)2 |
1 0 ° . Так как |
тепловой |
ток |
кремниевых |
|
транзисторов три нормальной температуре (^0 |
= 20°С) |
со |
|||
ставляет единицы микроампер, то при рассмотрении ра боты ключевых схем его можно не учитывать.
В схеме ключа напряжение на базе запертого транзи стора (рис. 2.9) при наличии теплового тока будет Us3 — = Е2—IKORS, где Е2 — уровень входного запирающего на пряжения.
51
Для удовлетворения условия запирания (2.34) необ
ходимо, чтобы Л; 0 м а к с'Rs^Ev, |
где |
Л,-о м а и с — э н а ч е н и е об |
||||||||
ратного тока при наивысшей рабочей температуре. |
|
|||||||||
Напряжение |
на коллекторе |
закрытого |
транзистора |
|||||||
(рис. |
2.9а) |
£/„э = —£ц + / к Л . |
Для стабилизации |
выход |
||||||
ного |
напряжения |
необходимо |
обеспечить |
/цо макс^к^^к. |
||||||
тогда Uia-za—Ец. |
В режиме |
насыщения |
оба |
перехода |
||||||
транзистора |
смещены в |
прямое |
направлении, |
т. е. для |
||||||
транзисторов типа р-п-р |
Uea<C0; |
UeK<cO |
и для |
транзис |
||||||
торов типа п-р-п |
с/бЭ >0; £/ск>0. |
|
|
|
|
|
||||
Переход транзистора |
в режим |
насыщения |
легко |
пояс |
||||||
нить с помощью семейства типичных выходных статиче
ских характеристик транзистора iu=<f(U1(; |
15) |
(рис. |
2.10); |
|||
па том же рисунке нанесена нагрузочная линия А Б, |
соот |
|||||
ветствующая уравнению |
Кирхгофа |
для |
схемы ОЭ |
(рис. |
||
2.9) iK= {Ек— |
| UK\ )/RK. |
Координаты |
(/ю |
UK) |
точек |
пере |
сечения линии АБ с характеристиками транзистора |
опре |
|||||
деляют режим работы схемы. |
|
|
|
|
||
Насыщение транзистора в схеме ключа |
достигается |
|||||
увеличением тока базы. При некотором |
значении /д = /он |
|||||
рабочая точка |
(рис. 2.10) |
достигает |
положения точки А, |
|||
Рис. 2.10. Семейство выходных статических характеристик транзистора
которая соответствует границе насыщения (£/бЭ <;0; с/бк«0), т. е. /Ш1=р/бпДальнейший рост тока базы практически уже не приводит к росту коллекторного то ка, т. е. / к н = (Ек— | с7, г а | )/<RK, и, следовательно, /бН = = /„„/р = (£к —|£/кн|)/рЯ„.
52
Для |
практических расчетов |
можно |
принять |
6/1 Ш |^100 мВ . Если | Е к | > | Um|, |
что справедливо при |
||
Ек \ > 2 |
В, то можно приближенно |
считать |
|
L
Як |
(2.35) |
|
|
I,бн |
|
Степень насыщения ключевых схем принято характе ризовать коэффициентом насыщения S = k/I6H= р^/Лш-
Коэффициент передачи тока базы (3 зависит от вели чины тока ;'ц и от температуры f C 1 ) . Примерные зависи мости р(iK_) и p ( f ) показаны на рис. 2.11а и б. При опре-
|
|
4» |
|
|
|
|
P(t°C) |
|
|
|
|
-2,0 |
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
-0,5 |
ii |
|
|
7#мЛ -60 -iO -20 0 |
|
||
О 10 |
20 |
40 60 SO t С |
||
Рис. 2.11. Примерные зависимости изменения |
р от |
тока кол |
||
лектора |
и температуры |
|
|
|
делении |
условий насыщения |
транзистора |
необходимо |
|
учитывать как значительный |
разброс параметра р у раз |
|||
личных транзисторов, так и зависимость |
р от температу |
|||
ры, т. е. исходить из минимального значения |
р. Поэтому |
|||
в выражениях (2.35) под р понимается то значение, кото
рое соответствует току / к н при наименьшей |
рабочей |
тем |
||||||
пературе |
ключа. В режиме |
насыщения разность потен |
||||||
циалов между любой парой электродов |
транзистора |
|||||||
значительно |
меньше величины |
питающего |
напряжения |
|||||
Е1Ь поэтому |
насыщенный транзистор |
можно рассматри- |
||||||
') В |
паспортах на транзисторы |
приводится |
значение |
р.у = |
||||
= ал-/1—а,у, |
соответствующее коэффициенту |
передачи |
тока |
базы |
||||
при / = 20°С и среднем для данного |
транзистора значений |
тока. |
||||||
53
вать «стянутым» в эквипотенциальную |
точку, |
т. е. точку |
с единым потенциалом всех электродов |
(рис. |
2.12). |
Перепад коллекторного напряжения, образуемый при переключении транзистора из режима отсечки в режим
насыщения, |
равен: |
UKM= |
\ UIA\ — | UKU\ |
= £ — I 1 < 0 R K — |
||||||||||||
— | Utm\. |
Так как IKoRK |
и \UUn\ обычно малы, |
UKm |
дости |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
гает |
(0,90-^0,99) ЕК, |
|
т. |
е. |
||||||
|
|
|
~ ~ г |
|
коммутируется |
почти |
все на |
|||||||||
|
|
I |
|
|
|
пряжение ЕК. Перепад тока |
||||||||||
|
|
|jj^> |
|
|
при |
переключении |
|
равен: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
' к ш — ' НИ ' КО ~ 1 |
к н - |
|
|
|
на- |
|||||
|
|
|
\т |
-о |
|
Помимо |
выходного |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
транзисторный |
||||||||
|
|
|
Укн^О пряжения, |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ключ |
характеризуется |
'и вы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ходным сопротивлением RR, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
которое |
во |
включенном |
со- |
|||||||
Рис. 2.12. |
Токи и потенциалы |
в стоянии ключа мало, в вык- |
||||||||||||||
ключе |
с |
насыщенным |
транзи- люченном |
— |
велико, |
|
|
|||||||||
стором |
|
|
|
|
|
Рассмотрим |
переходные |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
процессы, |
происходящие |
в |
||||||||
транзисторном |
ключе |
при |
его |
переключениях. |
|
Пусть |
в |
|||||||||
исходном состоянии |
ключ |
(рис. 2.9) |
выключен ( |
транзис |
||||||||||||
тор заперт напряжением Ue3). |
При подаче на вход клю |
|||||||||||||||
ча отпирающего перепада |
напряжения £ 4 |
эмиттерный пе |
||||||||||||||
реход смещается в прямом направлении и через базу бу |
||||||||||||||||
дет протекать |
постоянный |
ток |
h, |
величина |
которого оп |
|||||||||||
ределяется величинами напряжения |
EL и сопротивления |
|||||||||||||||
/?б в цепи базы |
(рис. 2.13). Однако ток |
базы |
/oi появится |
|||||||||||||
не сразу, а спустя определенное |
время |
задержки |
(под |
|||||||||||||
готовки) ta, в течение |
которого |
барьерная |
емкость |
Сп , |
||||||||||||
заряженная до напряжения UB3, перезарядится до напря |
||||||||||||||||
жения f/боткСчитая, что Сэ перезаряжается |
током /Зар = |
|||||||||||||||
= EU'RQ |
по закону, |
близкому |
к линейному, |
можно при |
||||||||||||
нять |
tn~C3U6alhap. |
Полагая |
С э = 5 0 |
пФ, |
/ з а р = 1 |
мА и |
||||||||||
С/бз=2 |
В, получим /п = 0,1 |
мкс. Такое значение tn |
получе |
|||||||||||||
но без |
|
учета |
емкости |
С ю |
шунтирующей |
коллекторный |
||||||||||
переход. С учетом |
этого |
влияния длительность |
tn |
будет |
||||||||||||
еще больше. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если величина тока базы превышает /б1>/бю то че рез некоторое время после момента открытия транзисто ра ток коллектора достигает значения / к н и транзистор перейдет в режим насыщения.
Рассматривая транзистор как элемент, управляемый зарядом Q, можно считать, что при скачкообразном из-
5 4
