Главная страница  Систематические методы минимизации 

[0] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128]

на диодах или резисторах, ключи и другие подобные схемы, работают всегда совместно с активными полупроводниковыми элементами, усиление по мощности которых обеспечивает восстановление формы сигнала, искаженной при прохождении его через пассивные элементы. В цифровых схемах могут быть использованы как биполярные, так и униполярные активные полупроводниковые элементы. Биполярные элементы - это транзисторы с плоскостными переходами типов п-р-п и р-п-р, находящие широкое применение в схемах на дискретных элементах и в интегральных схемах. Униполярные элементы управляются электрическим полем, они применяются, главным образом, в исполнении металл - окисел - полупроводник и обозначаются сокращенно МОП. Цифровые схемы на элементах типа МОП выполняются как интегральные схемы и имеют специфические особенности. Материал данной книги излагается в основном на примерах схем на биполярных транзисторах типа п-р-п.

Наибольшее распространение получили схемы с общим эмиттером (рис. 1.1а). Коэффициент усиления тока и напряжения такой схемы больше единицы, а уровень сигнала на выходе инверсен по отношению к уровню сигнала на входе.

а) н

Т1я h

Вход


ЛкшиВиыа выход

И 1-0

ГН) {В)

Дтидный уровень

Вход

Выход

вход

Выход

Рис. 1.1. а) Схема с общим эмиттером; б) эмиттерный повторитель е) схема с общей базой

Если иа входе уровень Н соответствует примерно нулевому потенциалу, то на выходе будет уровень В, соответствующий положительному напряжению, и наоборот.

Таким образом, схема с общим эмиттером работает как усилитель мощности с инвертированием выходного сигнала и с точки зрения входных и выходных уровней является инвертором. Если обозначить усилитель треугольником, а уровень Н маленьким кружком, то инвертор можно обозначить двояко, как показано на рис. 1..1а справа, в зависимости от того, считается активным уровень В или Н. Понятие активности связано с предполагаемым состоянием покоя цепи. Если это состояние определяется входным уровнем Н, то активный



входной уровень В вызовет появление на выходе активного уровня Н. Вход треугольника в этом случае обозначается без кружка, а выход -с кружком. И наоборот, если состояние покоя определяется входным уровнем В, то активный входной уровень Н вызовет переход выхода на активный уровень В. Вход треугольника обозначается в этом случае кружком, а выход -без кружка.

Понятие уровней Н и В относительно, под ним подразумевается лишь различение двух дискретных уровней сигнала без учета конкретных величин напряжений или токов; например, -t-0,5 В = Н, -1-5 В = В; или -Ь0,5 В = В, -5 В = = Н; или -5 В=В, -10 В=Н и т. п. Из этих примеров видно, что более положительное напряжение определяем как относительно высокое с уровнем В, а более отрицательное определяем как относительно низкое напряжение с уровнем Н.

В схеме с общим коллектором (рис. 1.16) транзистор работает как эмит-тернын повторитель без инвертирования выходного сигнала. Основной особенностью этой схемы являются большое входное сопротивление .и маленькое выходное, коэффициент усиления тока больше единицы, а напряжения меньше единицы. Реже всего используется схема с общей базой (рис. Ijle), она имеет очень маленькое входное сопротивление, большое выходное, коэффициент усиления тока меньше единицы, а напряжения больше единицы. Основные схемы на транзисторах р-п-р аналогичны перечисленным и отличаются только обратной полярностью сигналов.

В зависимости от режима работы в обоих граничных состояниях транзистора, соответствующих уровням сигнала Н и В, цифровые схемы разделяются на три группы.

В первую группу включены так называемые насыщенные схемы, характеризуемые тем, что в одном из крайних состояний транзистор работает в области насыщения. Этой области соответствует режим, в котором оба перехода - эмит-терный и коллекторный - имеют смещение в проводящем направлении. В простой схеме на рис. \.2а достаточное насыщение будет обеспечено в случае, если

Рис. J.2. а) Обеспечение насьш1ения транзистора в установившемся состоянии; б) временное увеличение глубины насьш1ения транзистора за счет .С-связи; в) классическая схема с нелинейной отрицательной обратной связью для ограничения насыщения транзистора; е) ограничение насыщения транзистора с помощью диода Шоттки

Ток Возужде- ниявпвре- X ходтмрежи-

устмВидшшср 6) ток Возбуждения

коэффициент усиления тока транзистора Р будет значительно больше коэффициента усиления тока в схеме В, зависящего от величин сопротивлений резисторов /?в и /?„. Для кремниевых транзисторов типичны следующие напряжения в состоянии насыщения: •[/б.в.Е=0,7 В и [/н.в.н=0,2 В. Схема на рис. 1.26 обычно используется с дискретными элементами. При положительном изменении входного управляющего напряжения транзистор временно перейдет в область глубокого насыщения под влиянием большого тока, идущего л базу транзистора через конденсатор, включенный параллельно резистору Rt. Это сокращает



время перехода в насыщенное состояние. В установившемся режиме глубина насыщения транзистора зависит от величины тока, текущего в базу через Яб.

Схемы с управляемым насыщением отличаются тем, что глубина насыщения автоматически ограничивается до минимально допустимой величины. Так как время переключения из области насьш1ения в область отсечки увеличивается на время, необходимое для рассасывания избыточного заряда, накапливающегося при насыщении в базе и коллекторе, то схемы с управляемым насьш1,е-нием обеспечивают большие скорости переключения. Для управления насьпце-нием на входах схем используются диоды, ограничивающие накопление большого избыточного заряда в транзисторах. Принцип управляемого насыщения был разработан для схем на дискретных элементах, однако он может быть использован для увеличения скорости переключения и в интегральных насыщенных схемах.

На рис. 1.2е представлена классическая схема с нелинейной отрицательной обратной связью, используемая в схемах на дискретных элементах. Большая часть избыточного тока возбуждения проходит в цепь коллектора через германиевый диод, благодаря чему автоматически ограничивается величина избыточного заряда в транзисторе. Однако эта схема обеспечивает увеличение скорости переключения только при использовании достаточно быстродействующих диодов. В схеме на рис. 1.2г увеличение скорости переключения интегральных насыщенных схем достигается за счет применения диода с барьером Шоттки.

В ненасьпденных схемах транзисторы работают в линейной активной области. Стабильные перепады цифровых сигналов обеспечиваются переключением эмиттерного тока строго определенной величины. Такие схемы обычно называют схемами с эмиттерной Связью или переключателями тока. Так как транзисторы работают в ненасыщенном состоянии и перепады цифровых сигналов между уровнями Н и В составляют порядка десятых вольта, то такие схемы позволяют достигать самых высоких скоростей переключения.

В другом крайнем состоянии транзистор работает вблизи или в самой области отсечки. Основные способы запирания транзистора показаны на рис. 1.3а При определенном запирающем напряжении перехода эмиттер - база (около

+Е i

V 11И



luc. 1.3. а) Основные способы запирания транзистора; б) запирание транзистора с помощью источника запирающего напряжения; в) запирание транзистора в случае непосредственной связи; г) улучшение запирания транзистора с помощью кремниевого диода; д) с помощью перехода эмиттер -база транзистора Ti




[0] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128]

0.0122