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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 87

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Коэффициент передачи по напряжению входной цепи находим с помощью эквивалентной схемы, приведенной на рис. 1.15:

К ъ х = Й г ё ) = 1 + р (г6 + 7 з R) С кх • ( 1 Л 0 3 )

Отсюда получаем выражение переходной характеристи­ ки входной цепи при нулевых начальных условиях

 

«с

(0 = “»«(! — е '/т“ ),

(1.104)

 

в х

 

 

где Твх= (/Т)+ )/з^)С’вх.

 

 

Из полученных

соотношений определяем задержку

(по уровню 0,5)

и фронт нарастания

(по уровням 0,1—

0,9) напряжения щ f:

 

 

•«зв* =

0,7(гб+ V1/?)(3,14CKI+ 1,42СМ)

(1.105)

и

 

 

 

 

ч вл = 2,2

(гб +

V,/?) (3,14СК1 +

1,42СЭ0).

(1.106)

Полученные выражения не зависят от направления изме­

нения

сигнала.

Если же сочетание входных сигналов

ивх 3

г6

Рис. 1.15. Упрощенная эквивалент­

 

 

ная схема входной цепи МЭ.

МЭ таково, что «61 изменяется в меньших пределах, то уменьшатся значения емкостей Ск и Сэ, что приведет к уменьшению твх. Однако в этом случае практически весь временной интервал изменения войдет в каче­ стве слагаемого в задержку переключения следующего элемента схемы. В рассмотренном же случае значение динамического порога переключения переключателя тока составляет (0,6 ... 0,7) «бшакс {1]. При этом вклад вход­ ной цепи в общую задержку составляет

Тз вх^ 1 )4гВх.

(1.107)

Переходные процессы в переключателе тока. В пере­ ключателе тока режим насыщения транзисторов не допускается. Потенциал эмиттеров транзисторов переклю­ чателя тока с большой точностью повторяет форму на­ пряжения ысвх, действующего непосредственно на базо­

вом переходе вводного транзистора. Длительность пере-

40

ходных процессов здесь наименьшая, что обусловлено малыми величинами емкости и сопротивления между эмиттером и корпусом. Это, в свою очередь, связано с тем, что в любой момент времени, по меньшей мере, один из транзисторов токового переключателя находится

в активной

области.

Эмиттерная же

емкость входных

транзисторов служит

форсиру­

 

 

ющим элементом, компенсиру­

 

 

ющим задержку изменения по­

 

 

тенциала в общей точке вклю­

 

 

чения эмиттеров транзисторов

 

 

переключателя тока. Все это

 

 

позволяет

сделать

допущение,

 

 

что потенциал и ток эмиттера

 

 

входного транзистора

по фор­

Рис.

1.16. Эквивалентная

ме точно повторяют иСв%.

схема

инвертирующего пле­

Так как в эмиттерной це­

ча переключателя тока.

пи создан

режим

генератора

 

 

тока известной формы, то в переходном режиме можно считать, что транзисторы переключателя тока включены по схеме ОБ, и рассматривать одно из плеч ПТ (лучше инверсное, так как его суммарная коллекторная емкость больше). Эквивалентная схема части ПТ, формирующей инверсный сигнал, с учетом сделанных допущений пред­ ставлена на рис. 1.16.

Используем для расчетов аппроксимацию коэффициен­

та передачи транзистора (21] в виде

 

а(р) = а 0/(Т +ртп),

(1.108)

где тп — постоянная времени процесса

переключения

транзистора. Такая аппроксимация а (р) учитывает сред­ нее время пролета тПр инжектированных носителей и ве­ личину постоянной времени г0Сэ, где Са — барьерная

емкость эмиттерного

перехода; гэ— сопротивление эмит-

терного перехода. При этом тп= тПр + гэСэ-

СвхЭП

Входная емкость

эмиттерного повторителя

представляет собой усредненное значение коллекторной и эмиттерной емкостей транзистора. Так как изменение напряжения на эмиттерном переходе незначительно (транзистор открыт в любой момент времени), то состав­ ляющая, вносимая эмиттерной емкостью, будет незначи­ тельна и ею можно пренебречь. В таком случае входная емкость эмиттерного повторителя будет равна коллектор­ ной емкости СкЭП.

41

кЭП — ^макс О

VO

¥о

 

J ...........

При ммакс

<Р„ И

Г — 3

 

 

 

(1.110)

 

С.вх ЭП

с.кЭП"

:0,88Сво= 1,7 С ж

С учетом соотношения (1.104) ток i(p)

в эмиттерной це-

л можно (представить выражением

 

 

 

 

i (р) :

Е

won+

V:>um

 

/о

( 1. 1 1 1)

 

 

{pR-ehnx + 1)

pR,Cвх + 1

где R6 = 1/iR + r6.

 

 

соотношения

(1.111)

получаем

Из рис.

1.16

с учетом

. . .

' (р) [“ о +

рКцСк (• + Р гп) ] [1

+

p R к^пхЭП

1

'к (Р) ~ {рЩСкРлСакэп + р [/?«(Ск + свх эп )+ Я6СК] + —

+!}(!+ Pxu)

/„

(i+ ^ O K I + ^ H I + ^ kCbxэп) )

( 1. 112)

1+/Щ .Х

 

(1 + />xl) (1 + РЪ ) ( 1 + Р Х1.)

г2 =

 

где т1== — 1//?,;

— 1 /ps\

 

 

— [/?н (Ск + Ст эп) 4" Д«А] ±

 

^■■2—

2R6CKRKCn

 

±(^* 4" Свхэп) + ^6CKJJ — 4Л>бСк/?кСих 9П . (1.113)

'Л = - !//>'.; Т2 = ~~ 1//>'»;

_ —R<Pk ± ^^бСк (R^Cy.— 4а0т„)

(1.114)

2iBR6CK

 

Из выражения (1.113) видно, что для всех практиче­ ских случаев характеристический полипом (1.112) имеет только действительные отрицательные корни, что свиде­ тельствует о монотонности и апериодическом характере переходного процесса. Поэтому к операторному выраже­ нию коллекторного тока можно применить интегральные методы оценки переходных процессов (14, 21]. При этом задержка по уровню 0,5 определяется по формуле

 

т3=ai—bb

(1.115)

а фронт переключения —по формуле

 

 

ч = Х]/а; — Ь\— 2 (а2—Д),

(1.116)

где а\, а.2,

Ь2— коэффициенты полиномов, которые оп­

ределяются

в соответствии со следующим выражением:

 

\ + Ь , р + Ь р 2 + Ь3р3

,, ..

h

(Р ) = « o h I + а,р + а гр 2 + а3р 3 + iUP* '

'

к которому приводится соотношение (1.112); Х= 2,2 (при уровнях отсчета 0,1 и 0,9).

Полагая ао=1, из соотношений (1.115) и (1.116) полу­

чаем

 

тз= ТПх ти “Ь RkCv,

(1.118)

Тф = Я | / (RKCV-)- ха -f- Ид*)’ -)- 2RKCK(R«Cвх эп

 

^и + ^бС к — 'сВх) + 2хи(/?бСк — твх)'

(1.119)

Аналогично получаем выражения для переходных харак­ теристик 'коллекторной цепи по напряжению:

И {Р)-------^к(Р) '

R„

1 + pRKCBXзп

,______ '______1 4- pRtpK (1 -Г Рхп)____________ .

■к и „акс {1 + ртвх) (1 + pZa) {1 + р [Ря (С , + С вх-э п ) + ■*

 

 

+ Я.А] + p*R«CKRKCBXэп} ’

(1.120)

Тз ПТ ~

тпх Ч" "'и ~Ь

(С к -f- ^ вхэп)>

(1-121)

пт == ^

(Твх +

''п)2 +

2 R 6C K(тп -f- /?КС К) +

 

Ч [ ^ к ( С к +

СвхЭП)]2 ’

 

(1-122)

где тзПТ— задержка

нарастания или

спада,

а тфПТ —

фронт нарастания

или спада коллекторного напряжения

переключателя

тока.

 

 

(1.121)

и (1.122)

Следует заметить, что в выражениях

учтены переходные процессы во входной цепи. Теперь необходимо учесть переходные процессы в эмиттерном повторителе.

Переходные процессы в эмиттерном повторителе* Вну­ треннее сопротивление генератора, управляющего эмиттерным повторителем, равно Rn. Нагрузкой эмиттерного повторителя являются аналогичные мажоритарные эле­ менты (см. рис. 1.11), входное сопротивление которых может быть представлено в виде схемы, приведенной на рис. 1.14, где один из входов подключен к исследуемому эмиттерному повторителю, а остальные — к другим эле­ ментам. Так как эмиттерный повторитель работает в ли­ нейном режиме, то воспользуемся упрощенной эквива­ лентной схемой транзистора и получим эквивалентную

схему эмиттерного повторителя (рис. 1.17). С ростом чис­ ла подключенных к выходу элементов сопротивление це-

43

Смотрите также файлы