Знакомство с программой Micro-cap. Изучение характеристик и логических элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)

Управляющее напряжение в ключе рис.2 однополярное (положительное). При условии, что напряжение есть выходное напряжение другого ключа такого же типа, оно может изменяться от до "images/referats/2556/image013.png">В ключе рис.2 в отличие от ключа рис.1 токи выходного транзистора Т2 в статических состояниях от напряжения практически не зависят.

При транзистор Т1 находится в насыщенном состоянии, т.к. оба его перехода смещены в прямом направлении (потенциал базы транзистора Т1 выше потенциала его эмиттера и коллектора, т.к. , а ). Для насыщенного транзистора Т1 имеем , тогда <, поэтому транзистор Т2 закрыт и Ток базы транзистора Т2 при этом отсутствует. Вытекающий ток замыкается через источник управляющего напряжения и задается резистором :

( 6 )

Если , транзистор Т1 находится в статическом состоянии инверсного усиления, т.к. его эмиттерный переход смещен в обратном направлении (потенциал эмиттера Т1 выше потенциала базы, т.к. , а ), а его коллекторный переход – в прямом (>). В режиме инверсного усиления “нормальный” коллектор Т1 фактически является эмиттером, “нормальный” эмиттер – коллектором, поэтому в данном случае (ток - вытекающий, а токи и - втекающие). Из-за существенной асимметрии структуры транзистора коэффициент передачи тока базы в режиме инверсного усиления мал (<<1), поэтому втекающий ток тоже мал (), а вытекающий ток практически равен току :

. ( 7 )

Для насыщения транзистора Т2 требуется, чтобы (s > 1).

Влияние нагрузки на работу ключа рис.2 рассмотрим при условии, что нагружают анализируемый ключ один или несколько ключей такого же типа, рис.5. Анализ показывает, что на режим работы ключа, когда транзистор Т2 закрыт, нагрузка практически не влияет, т.к. все входные транзисторы внешних ключей нагрузки имеют на эмиттерах высокий потенциал и работают в режиме инверсного усиления с весьма малыми входными токами, которые практически не нагружают анализируемый ключ.

В состоянии, когда транзистор Т2 насыщен, входные транзисторы внешних ключей также насыщены, вытекающие эмиттерные токи внешних ключей в сумме образуют дополнительную составляющую коллекторного тока транзистора Т2, обусловленную нагрузкой. Внешнюю цепь нагрузки можно заменить эквивалентным резистором нагрузки , включенным параллельно резистору . Коэффициент насыщения нагруженного ключа меньше, чем у не нагруженного (sн < s). Если сопротивление слишком мало, открытый транзистор Т2 работает в активном режиме при соответствующем увеличении уровня выходного напряжения.

3.2 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ КЛЮЧЕЙ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Быстродействие ключевого элемента определяется максимально допустимой частотой входных переключающих сигналов. Быстродействие зависит от общей длительности переходного процесса, обусловленной двумя факторами: собственной инерционностью ключевого транзистора (конечной скоростью изменения заряда в базе) и влиянием паразитных параметров (конечной скоростью изменения напряжения на барьерных и паразитных емкостях).

Переходный процесс переключения транзистора из запертого состояния в насыщенное содержит три стадии: задержки отпирания эмиттерного перехода, формирования фронта включения, накопление заряда в базе.

Задержка отпирания транзистора равна времени заряда барьерных емкостей до напряжения отпирания транзистора U0. Практически задержка проявляется в сдвиге фронта включения относительно фронта входного отпирающего сигнала (импульса). В большинстве практических случаев задержка отпирания невелика и существенно меньше длительности фронта включения.

Формирование фронта включения начинается с появления ступеньки базового тока вследствие отпирания эмиттерного перехода. В насыщенных ключах ступенька тока достаточна для последующего насыщения транзистора: >.

Если пренебречь влиянием емкостей на переходный процесс, поведение ключа на стадии формирования фронта включения непосредственно обусловлено процессом изменения заряда неосновных носителей в базе транзистора, который описывается уравнением:

( 8 )

где - время переноса заряда через базу в нормальном режиме (время жизни неосновных носителей в базе), которое проявляется как постоянная времени переходной характеристики транзистора.

Формирование фронта включения происходит при существовании активного режима работы пока выполняется условие <. Окончание фронта включения соответствует моменту, когда заряд становится равным .

 Скачать реферат