схемы не изменяется и остается на уровне В. После того как будет достигнуто верхнее пороговое напряжение [/тв, на выходе установится уровень Н и рабочие условия будут соответствовать точке В. С понижением входного напря-

>5

ПСн.

Уменьшение гистерезиса.

ПДи

Рис. 1.29. Идеализированная передаточная характеристика инвертирующей схемы:

а) без гистерезиса; б) с отрицательным гистерезисом

жения выход остается на уровне Н, и только после достижения нижнего порогового уровня [/тн он изменится на уровень В н рабочие условия установятся в точке А.

Ясно, что схема с такой передаточной характеристикой очень устойчива к помехам на уровнях Н и В. Однако рабочие условия с точки зрения помех не так просты, как кажется на первый взгляд. Для того чтобы был сохранен гис-терезнсный вид передаточной характеристики, напряжение, соответствующее рабочей точке Л, должно быть меньше, чем нижнее пороговое напряжение {/тн, а напряжение, соответствующее рабочей точке В, должно быть больше верхнего порогового напряжения Отв. Это значит, что смещение рабочей точки А под действием статической или квазистатической помехи ограничено напряжением Uth, аналогично смещение рабочей точки может быть максимально до напряжения Utb- Поэтому у схем такого типа нужно рассматривать пределы статических и динамических помех, определяемые выражениями:

ПСн = тн - вх н,

ПСв= fBxE-fTB,

ПДн=£/тв-гвхН,

ПДв=вхВ-ТН.

(1.19) (1.20)

(1.21)

(1.22)

Пределы статических помех могут быть увеличены только за счет уменьшения пределов дина.адических помех. Поэтому пороговое напряжение должно выбираться с учетом характера статических и динамических помех.

На рнс. 1.30 представлены примеры идеализированного поведения схемы без гистерезиса и схемы с гистерезисом пр.и динамических .и статических помехах. Для схемы без гистерезиса справедлив уровень Ui, для схемы с гистерезисом- уровни Utb и U-m. Наблюдения показывают, что схема с гистерезисом очень устойчива к динамическим помеха.м при условии минимальных статических помех.

1 П Г

шпульш.

-1 Г

-П , j. и краткой

менныспомехи

а)

тзиция . помех и Входных имвульооВ

идеальные

дыходные

итупьсы

Выходные имптеы -схемы

с еиапврезисом выходные импульсы схемы без гистерезиса.

UULT

Входные импульсы

7t статичвсте и кВазистатичвские помехи,

помех импульсов

идеальные Выходные импульсы

Выходные импульсы схемы с гистерезисом

- - Выходные импульсы схемы без гистерезиса

Рис. 1.30. Влияние помех на работу схемы без гистерезиса и с гистерезисом: я) при наличии динамических помех; б) при наличии статических помех

1.8. ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ И МОЩНОСТЬ ПОТЕРЬ

Источник питания должен обеспечивать мощность, определяемую произведением напряжения и тока питания, необходимых для правильной работы схемы. С точки же зрения максимальной нагрузочной способности системы важна мощность потерь, представляющая собой сумму произведений всех токов и напряжений на входных, выходных и п-итающнх клеммах цифровой схемы.

На рис. 1.31а изображены две подобные схемы - А -и В, работающие на принципе подачи тока на выход с уровнем Н. Схема А находится в состоянии В, и при заданных входных и выходных условиях для правильной работы схемы источник напряжения Е должен обеспечить ток /вв. Мощность, необходимая для правильной работы схе.мы, будет Рв=Е1и.ъ, но мощность потерь в схеме меньше Рв, так как часть тока 1шв уходит из схемы в направлении входа и выхода и увеличивает мощность потерь подключенных элементов. Схема В находится в состоянии Н; для ее правильной работы источник напряжения должен обеспечить ток /пн. Необходимая мощность равна Ри = Е1ин, «о через вход и выход в схему поступают дополнительные токи, поэтому мощность потерь больше, чем Рп-

На ,рис. 1.316 входы н выходы обеих схем соединены так, что всегда одна схема находится в состоянии В, а вторая - в состоянии Н, причем выходной

О) ...

Tg/H

+£

Щсвстя ие,.в

-о- -~о

; состоянис.Н"

1пи Т&н 4е вшп

шастай ход -о

*Е о

шов той ХОО

хшстойход]

Рис. 1.31. а) Рабочие условия идентичных схем А, В прн уровнях Н и В; б) взаимно схем А, В; в) определение средней потребляемой мощности

ток одной схемы равен входному току подключенной схемы. Потребляемая мощность обеих схем - А и В-равна

Р=£(/„в+/пн) 0-23)

без учета входных и выходных токов.

Будем считать, что на рнс. 1.316 - только одна схема, например А. На рнс. I.SIe показаны рабочие условия этой схемн прн токе /вв в состоянии В и при токе /пн в состоянии Н без учета входных и выходных токов. Предполагая попеременную работу схемы А в состояниях В и Н при условии одинаковой длительности состояний В и Н, получим среднюю мощность схемы

„ EjIuB 4-/пн)

Рср - 9

(1.24)

То же самое справедливо и для схемы В. Кроме того, очевидно, что в схеме на рнс. 1.316 общая мощность Р=2Рор, т. е. с точки зрения общей мощности данной системы цифровых схем можно рассматривать следующие два основных случая:

а) рабочие условия всех схем, в принципе, не отличаются от идеального случая на рис. 1.316, и общая мощность Р=2Рор равна сумме средних мощностей всех схем. Идеальному случаю (приблизительно) соответствует большинство цифровых схем;

б) большое число схем длительное время остается в одном состоянии. В таком случае необходимо анализировать комбинации, требующие наибольшей мощности, для определения которой нужны величины Ръ, Рп или /пВ, /пн.

Мощность, задаваемая в спецификациях цифровых схем, представляет со-