Файл: Пакулов, Н. И. Мажоритарный принцип построения надежных узлов и устройств ЦВМ.pdf

аВх1 = «вх2=Ывхз= 0,3 В; ui=i,0 В; ugi = —0,4 В. Заметим,

что при расчетах потенциалов в различных точках схе­ мы не использовались номиналы резисторов и источни­ ков питания. Лишь для оценки верхнего уровня выход­ ного напряжения необходимо знать напряжение источ­

ствует смещению эмиттерного перехода в прямом на­ правлении. Но при таких смещающих напряжениях токи

Рис. 1.31. Аппроксимация входной характеристики транзистора.

и6зн и6 з

эмиттера и коллектора незначительны и транзистор мож­ но считать закрытым, хотя нужно сравнительно неболь­ шое напряжение, чтобы полностью открыть транзистор. Это значит, что помехоустойчивость элемента без диода Д10 будет ниже, чем с диодом.

Рассмотрим случай, когда на один из входов посту­ пает высокий уровень напряжения. Тогда диоды, под­ ключенные ко входу с высоким уровнем, закроются. При принятых допущениях потенциалы точек 1, 2 и 3 и на­ пряжение ыо1 не будут отличаться от аналогичных вели­ чин в предыдущем случае.

Как "в первом, так и во втором случае токи в основ­ ных цепях элемента (рис. 1.30) находим из следующих

74

Заметим, что между токами МЭ существует и еще не­ сколько важных связей, например,

Ток любого из входных диодов зависит от состояния другого диода, входящего в состав элемента И. Если на обоих входах элемента И действуют низкие уровни на­ пряжения, например, «пх1= Ивх2 = «вхн, то токи через входные диоды равны

Если на одни из входов, например второй, поступил вы­ сокий уровень напряжения, то диод Д2 закроется, / Л2 =

= 0, а

Аналогичные зависимости существуют и для других входных диодов.

Рассмотрим третий случай, когда на два входа, на­ пример первый и второй, поступают высокие уровни, а на один (третий) поступает низкий уровень напряжения. В этом случае транзистор должен находиться в откры­ том насыщенном состоянии. Будем считать, что это не­

Так как потенциал точки 1 стремится установиться рав­ ным Е1 (обычно Ei ~^E2), т о , достигнув значения

потенциал этой точки окажется зафиксированным. При принятых численных значениях м 'б 1 = 0,8 В, а и'i=2,2 В.

Так как напряжения и2 и из не изменяются, то диоды Д8 и Д9 закроются. Следовательно, насыщение транзи­

75

стора должно происходить за счет тока h, который, прой­ дя диоды Д7 и Д10, разделяется на ток базы h и ток /4.

Чтобы транзистор 77 был насыщен, необходимо вы­ полнить условия

ния: В — среднее значение коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером в режиме большого сигнала; /к и — ток коллектора в режиме насыщения при отсутст­ вии нагрузки.

Выходное напряжение принимает значение низкого уровня:

Для того чтобы транзистор 77 был насыщен, необходи­ мо выполнить условие

При других комбинациях двух высоких и одного низ­ кого уровней входных напряжений соотношения для то­ ков и напряжений получаются аналогично.

В заключение анализа отметим некоторые особенно­ сти режима транзистора и уточним условие, определен­ ное выражением (1.189). Если па выходе нагруженного элемента формируется низкий уровень, то в коллектор­ ной цени транзистора кроме тока /5, протекающего по резистору R5, протекает еще и ток нагрузки. Этот ток зависит от числа (ш) подключенных к выходу аналогич­ ных элементов. Так как к каждому входу МЭ подклю­ чается два диода, то в зависимости от состояния других диодов, входящих в состав соответствующих элементов И, ток нагрузки определяем из выражения

76

Наибольший ток нагрузки протекает в случае, если высо­ кие уровни напряжения поступают на все входы элемен­ тов, являющихся нагрузкой, кроме входов, подключен­ ных к выходу рассматриваемого элемента, при этом с учетом выражения (1.186) условие насыщения можно представить так:

5Нмиа= [ В { 1 \ - / '4)/(/5 + Л - 1Д7)\ > 1, (1.198)

где Зимин — минимальное значение степени насыщения транзистора.

В ряде выражений токи и напряжения помечены штрихами. Наличие штриха означает, что эта величина определяется при открытом инасыщенном транзисторе Т1.

Рассмотрим четвертый случай, когда на всех входах МЭ действуют высокие уровни напряжений:

При этом все входные диоды Д1—Д6 закрыты, дио­ ды Д7—Д10 открыты, транзистор Т1 открыт и насыщен. Напряжения «/1 = «/2=п'з могут быть определены по фор­

Если учесть допущения, принятые ранее, то нетрудно ви­ деть, что ток h не изменяется по сравнению с током для предыдущего случая и определяется выражением (1.194), а ток базы /'бi соответствует выражению

сравнение которого с выражением (1.190) позволяет установить значительное увеличение базового тока.

Условие насыщения (1.198) необходимо выполнить при воздействии высоких уровней напряжения только на два входа МЭ. При воздействии трех высоких входных уровней глубина насыщения транзистора сильно возра­ стает. Так как здесь особый интерес представляет мак­ симальное значение степени насыщения, то определим

77

Таким образом, для статического режима получены соотношения для любого сочетания входных сигналов. Анализ этих соотношений показывает, что входные дио­ ды Д1—Д6 при воздействии на соответствующие входы высоких уровней напряжения закрываются. Диоды Д7— Д9, реализующие логическую операцию ИЛИ, и диод Д10, как правило, открыты. Два из трех диодов Д7—Д9 закрываются при подаче высоких уровней напряжения только на два входа МЭ.

При постоянной нагрузке степень насыщения может

a L < I\.

Высокая степень насыщения приводит к уменьшению времени включения и к увеличению времени выключения транзистора.

Анализ переходных процессов

При проведении анализа переходных процессов учтем, что в практических случаях изменение входных сигналов происходит с некоторыми задержками друг относительно друга. Так как минимальный ток базы, включающий транзистор, получается при подаче на входы МЭ только двух сигналов с высокими уровнями, то в этом случае переходные процессы включения транзистора будут наи­ более длительными. Процесс выключения, очевидно, бу­ дет иметь наибольшую задержку при выходе транзисто­ ра из режима насыщения при наибольшей степени насы­ щения Sn макс (наибольшая степень насыщения транзи­ стора наблюдается при воздействии на все три входа МЭ высоких уровней напряжения). Одновременный же спад всех трех напряжений из-за разброса задержек сигналов в различных цепях можно считать нетипичным,

78