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]

Заметим, что при подключении нагрузки к выходу ЭП нагрузочная способность триггера повышается.

4. Для ускорения процессов роста и спада напряжений на коллекторах применяются различные способы высокочастотной коррекции; чаще всего используется простая высокочастотная коррекция (включение дросселя показано на рис. 4.7 6 пунктиоом).

I Л U}


5. Для устранения или уменьшения влияния динамического смещения применяется фиксация потенциалов баз запертых транзисторов на некотором уровне i (рис. 4.7 е), причем Ее 1 > «бз. В частном случае резистор Re просто шунтируют диодом, т. е. б! = (рис. 4.7е, пунктир). Если потеициал базы достигает уровня Eei, диод отпирается и разряд ускоряющего конденсатора осуществляется через него.

6. Для построения ненасыщенных триггеров применяются переключатели тока; именно такими являются схемы триггеров в ряде комплексов интегральных элементов.

7. Для ускорения процессов запуска применяются специальные схемы, рассмотрение которых приводится в разд. 4.5.

4.4. РАСЧЕТ СИММЕТРИЧНЫХ ТРИГГЕРОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ

4.4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В зависимости от функций, выполняемых триггером, и требований к нему (по быстродействию, надежности и т. д.) возможен различный порядок проектирования. Можно, однако, привести некоторые общие соображения относительно выбора основных параметров схемы триггера.



Прежде всего отметим, что транзисторы триггера выбирают по тем же критериям, что и в рассмотренных в гл. 2 ключевых схемах, а именно: по критерию быстродействия, т. е. по требуемому значению fa> которое, в свою очередь, определяется требованиями к разрешающей способности триггера и к длительности фронта, и по критериям надежности, т. е. по допустимым значениям коллекторного напряжения t/кдоп, коллекторного тока /к доп, напряжения база-эмиттер Обздол, мощности рассеяния. Конечно, не все эти допустимые величины можно оценить по исходным данным до расчета, так что предварительно можно выбрать транзистор только по одному из критериев надежности с последующей проверкой выполнения других.

Далее выбирают схему триггера; по соображениям, изложенным в предыдущих разделах, следует выбрать режим включенного транзистора - насыщенный или ненасыщенный - и применить соответствующие ключи, а затем выбрать режим выключенного транзистора: с фиксацией или без фиксации уровня коллекторного напряжения запертого транзистора (имея в виду, что при переменной нагрузке такая фиксация весьма желательна), а также с фиксацией или без фиксации уровня запирающего смещения иа базу транзистора. При выборе схемы с фиксацией напряжений следует использовать диоды (при помощи которых реализуется фиксация), обладающие малым прямым и большим обратным сопротивлениями и малым временем переключения.

Выбор Ек, Ее, R, Re производится аналогично выбору этих параметров в транзисторных ключах. Если это требуется по условиям задачи, расчет должен быть проведен на наихудший случай с учетом допусков на параметры схемы (параграф 2.2.3).

При применении диодной фиксации коллекторных напряжений запертых транзисторов следует выбрать фиксирующее напряжение Гф, как указано в гл. 2 и в разд. 4.2, 4.3; это н.чпряжение и должно быть учтено в условиях работоспособности схемы как напряжение на коллекторе запертого транзистора.

Емкость С ускоряющих конденсаторов должна быть выбрана так, чтобы обеспечивалось максимальное быстродействие в условиях выбранного (или заданного) способа запуска (разд. 4.3).

Цепь запуска выбирается и рассчитывается так, как указано в разд. 4.5.

После выбора схемы и параметров триггера обычно производится проверочный расчет для установления близости основных выходных характеристик триггера- длительности фронтов, разрешающего времени, амплитуды перепада напряжений и т. д. - поставленным требованиям.

4.4.2. РАСЧЕТ НАСЫЩЕННОГО ТРИГГЕРА

Пусть требуется рассчитать триггер с раздельным запуском, работающий в диапазоне температур „„ -ь tnKc заданы амплитуда перепадов Um, максимальная рабочая частота /"макс, максимальный разброс сопротивлений бл и напряжений источников питания бв.

Расчет параметров схемы можно вести в следующем порядке.

1. Оценка напряжения Ек. Из ф-лы (4.1а) следует, что Ек л: « Um{l + Rk/R). Отношение Rv/R зависит от Рмии транзистора [см., например, ф-лу (4.2)] и заданных разбросов бл и 6е, причем Rk/R > I/Pmhh. Поэтому £„ можно выбрать порядка £„ « (1,1 -f- 1,4){7я1-

2. Выбор типа транзисторов. Транзисторы триггера должны иметь допустимое коллекторное напряжение t/к доп £к(1-Ь б) и обеспечивать заданное быстродействие триггера: граничная частота транзисторов должна соглас-

,, „. г макс

но ф-ле (4.6) удовлетворять условию Га > р 2 р 3 •

3. Выбор Rk- Находим значение /кн, при котором р близко к Рмакс, и затем определяем Rk = ЕкПкп. При этом следует иметь в виду, что:

- при меньшем токе /ки триггер более экономичен, но обладает большим выходным сопротивлением /?вых = Rk, т. е. меньшей нагрузочной способностью;

- при меньшем токе /ки (т. е. большем Rk) амплитуда ,„ выходного перепада напряжения триггера сильнее зависит от изменения температуры; для



уменьшения этой зависимости [см. ф-лу (4.1)] нужно выбрать /ко макск < £к, т. е. должно выполняться условие Ek/Rk = /кн /ко макс!

- выбранное значение /кн должно удовлетворять неравенству /кн < /к доп для выбранного типа транзистора;

- при меньшем токе /кн (т. е. большем Rk) сильнее сказывается влияние паразитных емкостей и ускоряющих конденсаторов триггера на длительность переходных процессов в триггере (см. разд. 2.2 и 4.3).

4. Выбор напряжении Еб- Для надежного запирания транзистора, как указывалось в параграфе 2.2.3, выбирают Ее > 1 В. Выбор слишком больших значений £б нецелесообразен с точки зрения быстродействия триггера (см. разд. 4.3).

5. Расчет сопротивлений Re и R. Расчет сопротивлений Re к R можно произвести на наихудший случай согласно ф-лам (2.77) и (2.78) по методике, приведенной в параграфе 2.2.3. Заметим только, что величину аби можно найти по входной характеристике транзистора при токе /а = /кн/амии..

6. Уточнение напряжения к. После выбора параметров следует проверить, удовлетворяются ли требования к амплитуде перепадов напряжения на выходе Um при /„о = /ко макс; если амплитуда получается меньше требуемой, то необходимо соответственно увеличить к.

7. Проверка выполнения условий запирания транзистора проводится при уточненном значении 1ыкн (другого транзистора), найденном при уточненных /„и и степени насыщения.

8. Выбор емкости С ускоряющих конденсаторов. Так как

С опт (С?к)опт = 2а - ™ 0,3/f„/?„

причем под /„ здесь следует понимать некоторую усредненную величину fa ср транзистора в ключевом режиме (с учетом влияния изменения коллекторного напряжения и тока на fa).

4.4.3. РАСЧЕТ НЕНАСЫЩЕННОГО ТРИГГЕРА НА КЛЮЧАХ С ООС

Расчет величин £„, Ее и Rk и выбор типа транзистора в ненасыщенном триггере производятся из тех же соображений, что и в симметричном насыщенном триггере. При расчете сопротивлений Re к R необходимо учитывать коллекторное напряжение открытого транзистора «и от; условия работоспособности триггеров в ООС можно записать в форме

I "к от макс I I Еб мин г . ia7\

ГТ г ~Г -ко макс. У-)

мин Ag макс

Ек мин £б макс ~Ь I Ибэ макс I Ек мин gj

к макс + макс б мни Рмиик мин

где R = R + Ro.

Для вычисления Rmku, Re мин, Ro можно было бы в ф-лах (4.7) и (4.8) сохранить лишь знаки равенства. Однако округление вычисленных величин сопротивлений /?ыии. Re мин, Ro до стандартных значений может привести к невыполнению этих условий. Поэтому введем в указанные равенства коэффициент запаса d > 1:

; 1/мии + -б мни/макс = О макс«1> (*-)

кмин Еб макс + I "б э макс I £к ми

к макс + макс мин Рминк i

й,. (4.10)

Если соседние стандартные значения номиналов сопротивлений отличаются друг от друга на 10%, то наибольшая ошибка при округлении величины сопро-



[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