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]

Если, однако, считать <Стс (т. е. предположить, что в процессе отпирания транзистора Гг ток его базы ie 2 изменяется незначительно), то, очевидно, получим порядка единиц т; таким образом, в этом случае ф -С ф.

Напряжение Нкг На отпирающемся транзисторе начинает практически изменяться, лишь начиная с момента 4, т. е. после завершения процесса регенерации (в течение /рег "кг не изменяется, так как напряжение на конденсаторе Ci в этом малом интервале не меняется и входное сопротивление открытого транзистора Tj мало); т. е. задержка включения здесь tl = 4 вкл = U + 4 + А)ег.

Из приведенной оценки длительности фронтов ф и 4 следует, что увеличение емкости С приводит к увеличению и уменьшению t%.

С установлением стационарных уровней коллекторных напряжений и завершением заряда конденсатора Сг переходный процесс переключения триггера не завершается. Конденсатор С\, подключенный к коллектору отпирающегося транзистора Tg, после опрокидывания разряжается от начального уровня, равного почти Е-, до уровня Нин - W63 ~ - Нбз С ПОСТОЯННОЙ времени C{R\\Re) = =CRRel{R -\- Re). Вследствие разряда С] = С напряжение Нб i на базе запертого транзистора оказывается положительным и большим стационарного значения иез- По мере разряда С\ разрядный ток убывает и од i стремится к из- Длительность установления напряжений Ыб 1 и Не 1

ty = ZC{R\\Re).

Если за период запускающих импульсов емкость С не успевает разрядиться, то из-за различия постоянных времени заряда {CR) и разряда С(/?/?б) ускоряющей емкости в схеме возникает динамическое смеиение (т. е. стационарный остаточиый заряд емкости С), влияние которого на переходный процесс в триггере аналогично влиянию статического смещения; рост положительного смещения на базе запертого транзистора ведет к увеличению интервала подготовки и к росту длительности t% фронта перепада напряжения на отпирающемся транзисторе, т. е. к ухудшению быстродействия триггера.

4.3.2. БЫСТРОДЕЙСТВИЕ ТРИГГЕРА

Разрешающее время

Длительностью переходного процесса определяется разрешающее время мин триггера, т. е. тот минимальный интервал времени между запускающими импульсами, при котором обеспечивается надежное срабатывание от каждого импульса. Чем меньше мин. тем больше может быть частота запускающих импульсов fmauc = 1/мин, т. е. тем больше возможное число срабатываний (переключений) триггера в единицу времени и выше быстродействие триггера.



Если динамическое смещение практически отсутствует, то

tu = tp + tn + to + tф. (4.4)

где под tф следует понимать наибольшую из длительностей

/ф, у. Обычно наибольшей является длительность разряда ускоряющего конденсатора (так как обычно ReWR" Ru). Однако при использовании специальных методов, например при шунтировании резисторов Re диодами "(см. схему рис. 4.7в), ty оказывается того же порядка, что и ф.

Выше было отмечено, что 4 и t% изменяются с изменением емкости С в разных направлениях. Если выбрать тс так, что ф = ф, то разрешающее время будет минимальным (при прочих равных условиях); однако при уменьшении постоянной времени CR ниже (2-3)тц конденсатор будет заряжаться столь быстро, что транзистор Тг может не успеть перейти в режим насыщеиия. Поэтому целесообразно выбрать оптимальную величину постоянной времени Тс опт порядка 2тц. При этом с ont~a и. учитывая получен- ные выше оценки для р, п, рег, найдем

мин = (S - 1) т„ + (0,1 0,2) т„ + т„ -f 6т„ « (S + 6) т„

/макс - 5 j 5 /а- (45)

Формула (4.5) может служить критерием выбора транзисторов (по частоте fa) триггера, работающего в режиме раздельного запуска.

Если открытый транзистор работает в режиме неглубокого насыщения (i- = 2-f-3), то ?мин = 8тс, и fмакс » 0,8/. Однако при значительном разбросе параметров схемы и прежде всего коэффициента усиления 3 (разброс 3 возможен в пределах одного порядка; измерения показывают, что, например, среди транзисторов, для которых в справочнике указано р 15, имеется много экземпляров с р = 90 и больше) степень насыщения открытого транзистора может достигать значений s= 10 4-20; при этом

- (16 26) т„, /макс-(0,2 ч-0,3)(4.6)

При расчете триггеров на худший случай, т. е. на случай наи-более неблагоприятного сочетания разбросов параметров ф-ла (4.6) служит частотным критерием выбора транзистора: при заданной разрешающей способности /макс триггера следует выбрать транзистор, у которого /„ удовлетворяет условию (4.6).

В случае применения в триггере дрейфовых транзисторов полученные количественные оценки остаются справедливыми, если только учесть влияние барьерной емкости Ск коллекторного перехода путем замены на величину Таэ - т + CRj,. Нередко можно считать Та э ~ Скк; например, при Ск = 2 пФ, /?к = 3 кОм и /а - порядка 100 МГц CR = 6 -10- с, а т„ ~ 10- с,



Переходные процессы, возникающие в триггере при счетном запуске, в основном аналогичны процессам при раздельном запуске, так как обычно счетный запуск реализуется в условиях, характерных для раздельного запуска (запускающий импульс благодаря специальной схеме управления направляется только на базу или коллектор запертого транзистора).

Повышение быстродействия триггера

Анализ переходных процессов при переключении триггера показывает, что основными методами повышения быстродействия являются:

- применение высокочастотных импульсных транзисторов;

- устранение (или уменьшение) запаздывания, обусловленного рассасыванием неосновных носителей в базе насыщенного транзистора;

- уменьшение времени установления напряжений на коллекторах и ускоряющих конденсаторах;

- применение различных способов управляемого и форсированного запусков.

Рассмотрим некоторые схемные реализации указанных методов повышения быстродействия.

1. Для устранения насыщения открытого транзистора триггера вместо обычных ключей ОЭ применяются рассмотренные в параграфе 2.3.4 ключи с нелинейной отрицательной обратной связью. Пример схемы ненасыщенного триггера с нелинейной обратной связью показан на рис. 4.7 а.

Ненасыщенный триггер обладает более высокой чувствительностью к запускающим импульсам (даже при использовании транзисторов с большим разбросом по Р триггер запускается импульсами малой длительности и амплитуды); но следствием этого является и худшая помехоустойчивость триггера.

2. Для сокращения длительности фронта напряжения на коллекторе запирающегося транзистора применяют фиксацию потенциала запертого транзистора на уровне Еф < Ек при помощи германиевого точечного диода (рис. 4.4) или кремниевого стабилитрона.

При фиксации потенциала запертого транзистора на уровне ф = (0,6-0,7)£к примерно в три раза сокращается длительность фронта /ф и соответственно увеличивается быстродействие.

Для того чтобы при фиксации не уменьшалась амплитуда выходных перепадов, можно выбрать ф по величине допустимого Коллекторного напряжения транзистора С/к доп, а Ек - более высоким: £к = (1,3-М,6)£ф.

3. Существенное увеличение быстродействия можно получить при использовании в схеме триггера эмиттерных повторителей в коллекторно-базовых цепях (транзисторы Гз. Ti на рис. 4.76).



[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]

0.0012