- •146 Цифровая схемотехника Конспект цифровая схемотехника
- •2. Формирователи прямоугольных импульсов
- •10. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы.
- •1.2 Прохождение импульсов через rc-цепи.
- •1.2.1 Напряжение и ток в rc-цепях под воздействием единичного скачка.
- •1.2.2 Дифференцирующая (укорачивающая) и разделительная rc-цепи.
- •1.2.3 Реальные rc-цепи при импульсном воздействии.
- •1.3 Фиксаторы уровня в дифференцирующих rc-цепях.
- •1.4 Интегрирующие rc-цепи.
- •Погрешности интегрирующей цепи:
- •2. Формирователи прямоугольных импульсов
- •2.1 Диодные ограничители последовательного и параллельного типа.
- •2.2 Линейные модели транзистора в режиме большого сигнала.
- •2.3 Расчет транзисторных ключей.
- •2.4 Транзисторный усилитель ограничитель.
- •2.5 Динамические характеристики транзисторных ключей.
- •3. Мультивибраторы
- •3.2 Транзисторный мультивибратор. Принцип действия, осциллограм-мы работы мультивибратора
- •3.3 Расчет периода колебаний мультивибратора
- •3.4 Регулировка частоты, термостабилизация и улучшение формы выходного напряжения мультивибратора.
- •3.5 Транзисторный одновибратор. Принцип действия, осциллограммы.
- •4. Потенциальные логичекие элементы
- •4.2 Диодная логика. Логика «и»
- •Логика «или»
- •Недостатки диодной логики: схемы критичны к внутреннему сопротивлению источников эдс (), обладают нестабильными уровнями логического «0» и «1».
- •4.3 Диодно-транзисторная логика (дтл)
- •4.4 Транзистор-транзисторная логика (ттл)
- •4.5 Логические элементы на моп и кмоп-структурах.
- •5.1 Мультивибраторы на потенциальных логических элементах.
- •5.2 Одновибраторы на потенциальных логических элементах.
- •5.2 Одновибраторы на потенциальных логических элементах.
- •Расчет длительности импульса одновибратора.
- •6.1 Кодирование временных интервалов.
- •6.2 Кодирование напряжение.
- •6.3 Аналогово-цифровые преобразователи (ацп). Основные характеристики и параметры.
- •6.3.1 Ацп на параллельных компараторах;
- •6.3.2 Ацп поразрядного кодирования.
- •6.4 Цифро-аналоговые преобразователи (цап). Структура, основные характеристики и параметры.
- •6.4.1 Взвешенная схема, управляющая напряжением.
- •6.5 Устройство выборки хранения.
- •7.1 Общая характеристика и принципы построения глин.
- •7.2 Автоколебательные глин на транзисторах.
- •7.3 Ждущие глин на транзисторах.
- •7.4 Глин на оупт.
- •8.2 Автоколебательный блокинг-генератор.
- •8.3 Ждущий блокинг-генератор.
- •8.4 Синхронизация блокинг-генератора.
- •9.1 Оперативные запоминающие устройства (озу) с произвольным доступом.
- •9.2 Статические и динамические зу.
- •9.3 Построение плат памяти.
- •9.4 Программируемые запоминающие устройства (пзу).
- •10. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы.
- •10.2 Программируемые логические матрицы (плм).
- •10.2.1 Схемотехника плм
- •10.2.2 Подготовка задачи к решению с помощью плм
- •10.2.3 Программирование плм
- •10.2.4 Упрощенное изображение схем плм
- •10.2.5 Воспроизведение скобочных форм переключательных функций
- •10.2.6 Наращивание (расширение) плм
2.3 Расчет транзисторных ключей.
Рассмотрим методику расчёта ключа в режиме насыщения. Принципиальная схема ключа приведена на рис.2.23. Для насыщения ключа необходимо отрицательные входные импульсы определённой амплитуды. В результате расчётов нужно получить: тип транзистора, ,,.
Для положительных входных импульсов применяют транзисторы типа n-p-n, схема ключа аналогична.
Рис. 2.23 Транзисторный ключ в режиме насыщения
Расчёт схемы по постоянному току традиционен, однако учитывается входная характеристика транзистора в режиме насыщения (2).
; (1)
; (2)
Нагрузочная линия (1) строится по двум точкам (Х.Х и К.З.).
Х.Х.: ,.
К.З.: ,.
Пересечение нагрузочной прямой (1) с линией насыщения (2) – точка «А», определяющая ,и. В данном случае(см. рис.2.24). При проектировании ключей ток коллектора в режиме насыщения обычно задан, что определяет выбор типа транзистора по допустимому току и положение точки «А» (значит и тока). По значению этого тока рассчитывают резистор().
;
Рис. 2.24 Расчёт ключа по постоянному току
Для расчёта резистора воспользуемся входной характеристикой транзистора в режиме насыщения (). Ток базы, определяемыйи резисторомдолжен быть:.
Рис. 2.25
Установим положение точки «А» на входной характеристики по значению тока базы в точке «А» на выходных характеристиках (см. рис.2.25). Если задано, то нагрузочная линия ко входным характеристикам должна прейти из точки Х.Х. () через точку «А» и определить значение тока К.З. (). Поскольку ток, то отсюда можно определить значение резистора(). Есливелико (более 35В), то построение нагрузочной линии неудачно. В этом случае запишем систему уравнений для точки «А» из которой без построения нагрузочной линии можно определить значение резистора:
;
; (1)
; (2)
Для ускорения процесса насыщения иногда ключа вводят понятие коэффициент насыщения.
Коэффициент насыщения ,.
Рекомендованное значение коэффициента , т.к. с увеличениемSуменьшается время включения ключа, однако при этом увеличивается время выключения.
Простейший расчёт ключа.
– (координата точки «А», изаданна потребителем.
;.
Примем, что ;
.
Примем , тогда;
Рассчитаем
при ,получим
;.
Ориентировочные требования к транзистору:
;;.
Полная модель ключа для области насыщения имеет вид (см. рис.2.26):
Рис. 2.26 Полная модель ключа при
При этом , что обеспечивает.
Упрощённая модель ключа имеет вид (рис.2.27).
Рис. 2.27 Упрощённая модель ключа при
В упрощённом варианте можно считать, что зажимы транзистора К,Э и Б – однопотенциальные.
Расчёт ключа в режиме отсечки.
Схема ключа и фрагменты расчёта по постоянному току приведены на рис.2.28.
Рис. 2.28 Модель схемы ключа в режиме отсечки и элементы расчётов по постоянному току
На вход схемы поступают положительные импульсы, запирающие транзистор. Рабочая точка А1 для полного запирания транзистора должна располагаться на самой нижнеё характеристике (). При этом. Расчёт режима по постоянному току аналогичен. Модель ключа в режиме отсечки приведена на рис.2.27.
Рис. 2.27 Модель ключа в режиме отсечки
Рассчитаем амплитуду импульсов () поступающих на вход ключа, обеспечивающих запирание транзистора (точку А1).
Известно описание входной характеристики транзистора
,
где - значение тока базы при обратном включении входного перехода транзистора;
- тепловой потенциал (25мВ при нормальных условиях, Т=293К);
в режиме отсечки.
Тогда
.
Если , то, что обеспечивает работу транзисторного ключа в точке А1. Для обеспечениянеобходимо чтобы.
;
Найдём амплитуду импульсов
.
Значение напряжения - порядка десятков милливольт, поэтому.
Упрощённая модель ключа представляет собой разомкнутые коллектор и эмиттер, при напряжении на базе (0,30,5)В.
ВЫВОДЫ:
Транзисторный ключ в основном находится в двух состояниях (отсечка и насыщение):
Ключ в режиме насыщения. Его упрощённая модель К и Э замкнуты. При этом . Еслизадано, то рассчитывают.
Ключ в режиме отсечки К и Э разомкнуты, для этого на базу необходимо подавать запирающие напряжение .
Преимущество транзисторных ключей: управление большими токами с помощью малых токов базы. Следовательно, ключ КЭ является безискровым выключателем.