Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 3.6 Таблица 3.7
5 R Q Q T Q Q
0 0 Сохраняется преды- 0 0 1
дущее состояние 1 1 0
1 0 I I I 0
0 1 v; 1
1 1 Запрещенное сос-
тояние
Была рассмотрена достаточно надежная диодная схема счетного запуска по коллекторным цепям. В ней имеется своеобразная блокировка, обеспечивающая прохождение входного импульса только через один из диодов. Благодаря этому обеспечивается уверенный переход схемы в новое состояние. Такие схемы хорошо работают в микросекундном диапазоне, где легко сформировать входные импульсы. Логические элементы и триггеры в сложных цифровых устройствах, как правило, связываются между собой гальванически. При этом для получения высокого быстродействия и надежности применяются более сложные специальные схемы триггеров и управления.
Выбор параметров схемы триггера. Процессы, протекающие в схеме триггера на биполярных транзисторах, имеют особенности. Открытое и закрытое состояния транзисторов триггера определяются токами, поступающими с делителей на их базы. Допустим, что открыт триод Т\ и заперт триод T2 (см. рис. 3.19,а), тогда потенциал коллектора T2 будет близок Ek и ток базы Tx будет течь через Ru значение этого тока определяет открытое состояние Ti. Потенциал коллектора Tx близок потенциалу земли, поэтому средняя точка делителя R\R2} подключенная к базе T2, имеет положительный потенциал и триод T2 заперт.
В схеме триггера транзистор работает в ключевом режиме. Он или полностью проводит, или заперт. Такой режим выгоден, так как позволяет устранить влияние изменений температуры. У запертого транзистора потенциал кол-
138
Рис. 3.20. Эквивалентные схемы триггера для определения условий запирания Ti (а) и для определения условий насыщенного состояния T2 (б)
(3.6)
ректора близок к напряжению питания у полностью открытого транзистора наряжение на коллекторе составляет несколько процентов Ек. У насыщенного транзистора падение напряжения на участке эмиттер — коллектор мало. Также мало падение напряжения между базой и эмиттером, поэтому говорят, что в области насыщения транзистор как бы «стягивается в точку». В эквивалентных схемах этому состоянию соответствует короткое замыкание между коллектором и эмиттером и базой и эмиттером. Условие насыщения транзистора выполняется при токе базы, удовлетворяющем неравенству
/б Лс.н/Р >
где /„.н — ток насыщения, IK.n = EJRK.
Для запертого состояния транзистора с большой точностью выполняется равенство /б=/ко. Поэтому вход закрытого триода можно рассматривать как генератор тока. Неуправляемый ток коллектора Ik0 имеет сильную температурную зависимость, поэтому сопротивление нагрузки коллектора Rk должно быть достаточно низкоомным. Тогда падение напряжения от /ко будет значительно меньше напряжения питания
^ ?к. (3*7)
Для уверенного запирания транзистора потенциал базы должен быть больше нуля
U6m э>0. (3.8)
Триггер будет находиться в двух устойчивых состояниях при выполнении определенных условий. Их можно найти при помощи эквивалентных схем.
Для исследования условия запирания триода Ti воспользуемся эквивалентной схемой (рис. 3.20,а). В ней вход закрытого триода Ti рассматривается как генератор тока /ко, а насыщенный триод T2 заменяется точкой с нулевым потенциалом. Составляя уравнение Кирхгофа, получаем для потенциала базы закрытого триода следующее выражение:
Ri г’ г ^1^2
иб.э
Ek-
R1+ R2 Ri+R2
Подставляя это выражение в условие запирания (3.8), находим
Еб/^2 > Лео
или
R2 <С. E^IIko. (3.9)
Последнее неравенство показывает, что ток короткого замыкания источника Eк на сопротивлении R2 должен превышать неуправляемый ток коллектора /ко.
Для определения условия насыщения открытого триода T2 воспользуемся эквивалентной схемой (рис. 3.20,6). Полагая, что потенциал базы открытого триода равен нулю, находим ток его базы
139
?к , Rk /Q 1П\
'б~ Ri + Rk ' ко Ri + Rk Ri Принимая во внимание требование к величине Rk [см. неравенство (3.7)] и сравнивая между собой два первых члена выражения (3.10), приходим к выводу, что второй член может быть опущен. Затем, воспользовавшись неравенством (3.6), получим условие насыщения открытого триода:
Ek Efi ^ Ik.h Ek
Ri -j- Rii R2 P Р^к
откуда
*¦</------1—I3-11)
При расчете транзисторных схем необходимо учитывать температурные зависимости параметров триодов. В данном случае для того, чтобы неравенства (3.9), (3 11 j выполнялись в диапазоне рабочих температур, необходимо использовать значение /ко, соответствующее максимальной температуре (/,, о макс), и значение р, соответствующее минимальной температуре (Рмин).
При малых значениях Ik 0 макс, например у кремниевых триодов, может оказаться, что определенная из выражения (3.9) величина R2 будет ограничивать быстродействие схемы. Тогда R2 следует выбирать из условия необходимого временного разрешения, а затем, подставляя значение R2 в выражение (3.11), находить Ri.
Были рассмотрены условия, при которых схема может надежно находиться в каждом устойчивом состоянии. Теперь определим условия, при которых триггер скачком переходит из одного состояния в другое. Для скачкообразного перехода схемы из одного состояния в другое необходимо, чтобы, во-первых, была положительная обратная связь и, во-вторых, чтобы сигнал обратной связи U0X был больше запускающего сигнала U3aп.
