Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
і 28
> 1 1 }l3=0;IK
Рис. 3.13. ТТЛ-схема И — HE со сложным насыщенным ключом (а) и эквивалентная схема, поясняющая работу многоэмиттерного транзистора (б)
и далее в ба {у T2. Транзистор Тч в этом случае находится в насыщенном состоянии, и черс{ ІК'ІЧ) течет ток.
IIa траишстре T2 (рис. 3 13,«) выполнен фазорасщепляющий каскад сложного ключа, п который входит іакжс двухтактный выходной каскад Гз, TV Если T2 заперт, то потенциал его коллектора близок напряжению источника, и в этом случае открыт транзистор Гз и на выходе схемы высокий потенциал <У=1).
При открытом T2 поступает ток в цепь базы Г4, последний насыщается и на выходе схемы низкий потенциал (F=O). Таким образом, в схеме сложного ключа как заряд, так и разряд паразитных емкостей происходит через низко-омную выходную цепь. Этим объясняется способность схемы работать на большую емкостную нагрузку при высоких скоростях переключения, т. е. схема имеет высокий коэффициент разветвления.
Недостаток схемы — возникновение «бросков» тока в цепи питания в моменты переключения, что приводит к увеличению потребляемой мощности в динамическом режиме. Эти броски появляются в выходном каскаде, когда транзистор Г4 уже открылся, а транзистор Г3 еще не заперт. Чтобы броски тока не нарушали работу устройства, следует применять блокировку цепей и низкоомные источники питания.
3.2.4. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ СХЕМЫ С НЕНАСЫЩЕННЫМИ КЛЮЧАМИ
Быстродействие схем с насыщенными ключами в значительной степени ограничивается временем рассасывания избыточной концентрации неосновных носителей в базе после перехода транзистора из открытого в запертое состояние. При помощи ограничивающих RC-цепей, вводимых в цепь эмиттера или базы транзистора, удается частично уменьшить затягивание выходного импульса. Более эффективны специальные схемы.
5 Зак. 1319
129
Рис. 3.14. Схемы ненасыщенных ключей с нелинейной обратной связью, в которых смещающее напряжение создается:
а — изолированным источником; б — делителем, в — диодом Дп с в интегральном ДТЛ-эле-менге И—HE
Схемы с нелинейной обратной связью. Принцип метода показан на рис. 3.14,а. Между коллектором и базой триода включается цепь обратной связи, состоящая из диода Д() 0 и источника ЭДС ?о.с- При запертом триоде потенциал коллектора равен Ek и диод До.с также заперт. При увеличении входного сигнала и, следовательно, тока коллектора диод Д0.с будет оставаться запертым до тех пор, пока потенциал коллектора не станет равным
I^kI= |?о.с+^1 .
При дальнейшем увеличении входного сигнала включается диод, через который в генератор источника начинает ответвляться ток коллектора; в результате ток базы увеличится незначительно. Таким образом, осуществляется автоматическое ограничение тока базы и предотвращается переход триода в область насыщения.
Детальный анализ этой схемы показывает, что расширение выходного импульса определяется временем рассасывания избыточных носителей из базовой области диода. У современных импульсных диодов постоянная времени накопления значительно меньше, чем у транзисторов, поэтому введение схемы нелинейной обратной связи позволяет значительно уменьшить затягивание выходного импульса. В быстродействующих интегральных логических схемах для предотвращения насыщения применяют диоды Шоттки, в которых практически не происходит накопления носителей.
В реальных транзисторных схемах вместо изолированного источника смещения (рис. 3.14,а) иногда используется падение напряжения на одном из элементов. В схеме, приведенной на рис*
3.14,6, напряжение смещения создается на резисторе Rx за счет протекания тока через делитель R\y R2.
В интегральном ДТЛ-элементе И — HE (рис. 3.14,в) смещающее напряжение создастся диодом ДСм> имеющим большее напряжение отпирания, чем ДИОД В цепи обратной СВЯЗИ До.с.
В качество диодов обратной связи Д0.с, как уже отмечалось, лучше всего применять диоды Шоттки, в которых практически не происходит накопления носителей; время переключения этих диодов ие превышает 0,1 не. Кроме того, они обладают низким напря-
130
жением отпирания (0,25 В) и очень небольшим сопротивлением в проводящем состоянии (10 Ом). Эти свойства диодов Шоттки широко используют в быстродействующих ТТЛ интегральных схемах, переход база— коллектор которых имеет большее прямое падение напряжения, чем шунтирующий его диод. Избыточный ток базы течет через диод, и не происходит насыщения. Схема логического ТТЛ-элемента И—HE с диодами Шоттки (ТТЛШ) приведена на рис. 3.15. В ней все транзисторы «объединены» с диодами Шоттки. Заметим, что процесс формирования таких структур совпадает со стандартной технологией изготовления монолитных интегральных схем. В схеме логического элемента функция И выполняется многоэмит-терным транзистором Т\. Параллельно эмиттерным входам включены диоды Д\—Д4 для предотвращения ударных (звенящих) колебаний, возникающих при плохом согласовании с линией передачи сигналов. Инвертор построен по схеме сложного ключа, T2— фазорасщепительный каскад, в схеме выходного каскада Tz J5 для увеличения нагрузочной способности применен составной эмиттерный повторитель (Гз, T5). Корректирующая цепь на Ta служит для улучшения передаточной характеристики схем: она выполняет функции резистора Rz в схеме, приведенной на рис. 3.13,а, и имеет меньшую температурную зависимость. Ненасыщенная логическая ТТЛ-схема с диодами Шоттки и сложными ключами обеспечивает высокое быстродействие: она имеет задержку распространения порядка 3—4 не.
