Главная  Линейные элементы 

[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] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

(2.110) и насыщения (2.118); это, в частности, означает, что с их ростом растет влияние разброса сопротивлений и напряжений.

В различных конкретных задачах могут потребоваться критерии работоспособности, отличные от записанных в форме (2.110). Подобными критериями могут быть:

- минимально необходимый коэффициент усиления транзистора р = Рмин;

- относительная нагрузочная способность, т. е. максимально допустимое число Пмакс аналогичных ключей, которые можно подключить к выходу данного ключа;

- абсолютная нагрузочная способность, т. е. максимально возможная мощность, которая может быть отобрана в заданную нагрузку (усилители и т. д.).

Так, например, из ф-лы (2.116) после элементарных преобразований можно найти

мин ко макск мин 1 "б и макс I 2 117)

Ек мин , к мин /г. 4-\ и П >

Рмин /?бмин " бнмакс!; /?макс

. кмин "\/„ I 1,, 1\ Rkmhh

"Ж;;;""" И1"кнмш1-"бнмакс1)

Для эскизного расчета можно оценить Пмако если в ф-ле (2.117) пренебречь относительно малыми напряжениями на переходах и считать IkoRk <С Е:

Рмин ; макс

, I к мин Ебмакс о /?кмин

1 -1- -р---р-Рмин

мин Ск мин

, I /к о макс я к

1 + -f-Рмин

(2.118)

или, еще более грубо,

П < "макс Рмин - /?макс ?к мин- (2.119)

Однако, как видно из (2.118), Пмакс ограничено: даже при Р-> схэ

Очевидно, что Пмакс меньше р [см. ф-лу (2.119)].

Из ф-лы (2.117) следует, что рост Ямакс (а также тмакс) происходит прежде всего при увеличении Ек, Р и уменьшении допусков на сопротивления.

Схема с фиксирующим диодом

На рис. 2.46г приведена схема, в которой при помощи диода выходное напряжение закрытого транзистора фиксируется на уровне, величина которого близка к < Е. Действительно, при



открытом диоде напряжение на коллекторе «кэ = + ыд1 и при «д1-С£ф. 1ика«£ф. Это позволяет стабилизировать ток, отпирающий следующий транзистор. Теперь этот ток [ср. ф-лу (2.112)]

Ы- -- - (-ii)

и не зависит от числа выходов п.

Следовательно, в этом случае можно -увеличивать число выходов п и при этом не ухудшатся условия отпирания транзистора следующей ступени. Однако число п ограничено величиной «маис, при которой ток через диод (и напряжение на диоде) становится равным нулю, диод запирается и напряжение «,o не фиксируется. • Действительно, ток нагрузки

/„ = П/;=--П =---п.

С ростом п растет ток /ц и уменьшаются ток через диод и напряжение на диоде. При IsRk - -ф ток диода равен нулю (так как «д:0) и, следовательно, максимальное число выходов не больше

- мин - Еф макс Rmi ""макс- р ,. "п • (Z.IZ)

ф макс 6II макс

При £к ф число выходов п может быть достаточно большим. Однако невозможно безгранично увеличивать £к и п, так как коллекторный ток открытого транзистора, примерно равный Ev/Rk, ограничен и выбирается из условия, что коэффициент усиления р транзистора при этом токе максимален (или достаточно велик). Обычно EJE -порядка 5.

Максимальное значение тока через диод (при токе /н = 0) равно приблизительно току через Rk, т. е. /дманс (ь - £ф)/Рк. Выбор параметров схемы с фиксирующим диодом во многом аналогичен выбору параметров в обычной схеме: после выбора транзистора выбирают £ф" С/к доп, затем Rk, строят в координатах {RbR) рабочую область, определяют /?б и и согласно ф-ле (2.122) по заданному п определяют Ек.

Быстродействие

Быстродействие резисторно-транзисторных схем с т входами и п выходами определяется в основном так же, как и в ключе ОЭ с т = 1 и п = I. Отметим только некоторые особенности. В этих схемах включение ускоряющих конденсаторов С часто нецелесообразно, так как приводит к росту емкостной нагрузки на коллектор запирающегося транзистора и удлинению фронта отрицательного скачка. Правда, в схеме с фиксирующим диодом при Ек 1S> £ф растягивание фронта относительно невелико, так как Стремится к -Ек, а фиксируется на уровне, примерно равном -£ф.



Следует также отметить неблагоприятные условия во входной цепи транзистора; пусть, например, на всех т входах действуют высокие по абсолютной величине потенциалы, транзистор насыщен, а в момент / = О на большинстве входов (на k входах, где m/2<km-1) потенциал становится низким (почти равным нулю). Тогда через базу транзистора пройдет большой обратный ток разряда k конденсаторов. При этом возможно временное запирание транзистора, хотя на один или несколько входов подан высокий потенциал. На коллекторе этого транзистора появится ложный сигнал, который может привести к сбою работы схемы.

Поэтому реальное повышение быстродействия в резисторно-транзисторных схемах возможно лишь путем применения высокочастотных транзисторов и выбора сопротивлений связи R, /?б, обеспечивающих достаточные уровни управляющих токов; существенное увеличение быстродействия достигается также применением ненасыщенных ключей с отрицательной обратной связью.

Характеристики элементов РТЛ

Проведенное выше рассмотрение позволяет дать оценку основным характеристикам элементов РТЛ.

Нагрузочная способность (п) ограничена практически только выполнением условия насыщения транзистора; в элементах РТЛ, построенных на ИС, п 5.

Коэффициент объединения по входу (т) ограничен выполнением условий запирания и насыщения транзистора; кроме того, с ростом т растет возможная глубина насыщения транзистора (когда на всех т входах элемента действуют высокие по абсолютной величине уровни напряжения), что ведет к ухудшению быстродействия (из-за увеличения 4ср); обычно т4.

Быстродействие элемента РТЛ невелико (4ср - порядка сотен не).

Помехоустойчивость элемента может быть весьма значительной; для этого достаточно увеличить запасы по запиранию (например,-путем увеличения смещения £б) и по насыщению (например, путем увеличения Рк). Однако при этом возрастают длительности задержек включения и выключения элемента и, следовательно, ухудшается быстродействие.

Потребляемая мощность в элементах РТЛ на ИС достигает десятков и сотен милливатт; в основном мощность рассеивается на резисторах.

2.6.3. ДИОДНО-ТРАНЗИСТОРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Схема

Типовая интегральная диодно-транзисторная схема (ДТЛ) приведена на рис. 2.47. Эта схема реализует логич<?скую функцию И -НЕ положительных сигналов--«положительная логика») i 148



[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] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0013