Эмиттерными повторителями

сопротивления полупроводника и геометрических размеров резисторов. Сопротивления резисторов обычно не превышают нескольких килоом. В качестве более высокоомных резисторов иногда используют входные сопротивления эмиттерных повторителей, которые могут достигать десятков и даже сотен килоом. Температурная стабильность таких резисторов удовлетворительна во всем рабочем диапазоне. Отклонение сопротивления резистора от номинального составляет ±20% и более.

Дополнение схемы переключателя тока эмиттер-ными повторителями играет важную роль. Благодаря малому выходному сопротивлению эмиттерного повторителя повышается нагрузочная способность схемы и ускоряется перезаряд нагрузочной емкости. Транзисторы ЭСЛ-схемы ( 5.21) работают в активном режиме, что исключает время рассасывания носителей заряда в базе транзистора, т. е. существенно повышается быстродействие схемы. В отсутствие эмиттерных повторителей активный режим работы транзисторов обеспечить крайне сложно, так как коллектор транзистора основной схемы оказывается непосредственно связан с базой входного транзистора нагрузочной схемы, что неизбежно приводит к насыщению последнего. В случае применения эмиттерных повторителей напряжение на базе открытого нагрузочного транзистора, например, VT± нагр равно

напряжение l/i, то транзистор Тг закрыт и на каждом выходе транзистора Тг создается напряжение l/i, что соответствует выполнению функции И. При подключении к одному или каждому эмиттеру Т 2 источника сигнала (эмиттерных повторителей, аналогичных 7\) реализуется логическая функция Монтажное ИЛИ. Таким образом, элемент выполняет логическую функцию И — ИЛИ. Для осуществления переключения тока между Т2 и ТУ последующего каскада в цепи последовательно соединенных элементов необходимо выполнение основного условия Е„ = 0,5А U6.f, где Д?/б2 — перепад напряжения по базе Т2. Этот перепад Д?/С2 так же, как и в элементах ЭСЛ, составляет примерно 0,8 В. При закрытом транзисторе 7\ транзистор Г2 открыт; выходное напряжение составляет — 0,8 В. При открытом транзисторе 7\ на его коллекторе создается напряжение—0,8 В, транзистор Т2 закрывается. В этих условиях напряжение на выходе элемента ограничивается эмиттерным переходом TI последующего элемента на уровне \U6a + E0\. Таким образом, для данного элемента напряжение логической «1» определяется значением (7бз, а логического «О» — 1,5 U6a.

В состав серии 435 включены: усилитель ВЧ и ПЧ с АРУ 435УВ1, имеющий крутизну проходной характеристики не менее 60 мА/В; экономичный усилитель ПЧ 435УР1 с крутизной проходной характеристики до 120 мА/В; три усилителя НЧ (435УН1, 435УН2 и 435УНЗ), первый из которых характеризуется высокой универсальностью, а последний повышенной выходной мощностью (40 мВт); усилитель-ограничитель 435УП1, нашедший применение в схемах с амплитудными детекторами для частотных дискриминаторов; ИМС 435УП2, предназначенная для усиления и создания двух независимых генераторов или четырех коммутируемых эмиттерных повторителей; ИМС 435К.Н1 с шестью независимыми транзисторными ключами и ИМС 435К.Н2 с двумя идентичными независимыми коммутаторами; универсальная микросхема 435ХП1, работающая на частотах до 200 МГц; двойной балансный смеситель (435ХА1); кольцевой модулятор (453МА1); формирователь импульсных сигналов (435АГ1), выполненный на триггере Шмитта; детектор АМ-сигналов с усилителем постоянного тока и эмиттер-ным повторителем (435ДА1). Микросхемы этой серии имеют напряжение питания 6 В ±10 %.

Схема ЭСТЛ, реализующая логические операции ИЛИ-НЕ и ИЛИ ( 10.9), состоит из дифференциального усилителя (транзисторы V1-V4 и V5), источника внутреннего опорного напряжения (транзистор V6, диоды V9, V10 и резисторы R8, R9, R10) и двух эмиттерных повторителей (транзисторы V7, V8 и резисторы R11, R12). Схема подключается к отрицательному напряжению источника питания 1/и п = — 5 В, коллекторные цепи логической части и

эмиттерных повторителей подсоединяются к двум шинам для улучшения помехоустойчивости. Эмиттерный повторитель подключается к источнику смещения уровня 1/см = — 2 В.

В справочниках по транзисторам входные и выходные характеристики для схемы с ОК обычно не приводятся, так как эта схема применяется редко, главным образом для согласования малого сопротивления с большим выходным сопротивлением предыдущего каскада, в схемах так называемых эмиттерных повторителей.

Электрическая схема двухвходового элемента ИЛИ-НЕ/ИЛИ типа ЭСЛ показана на 98, б. Входами этого элемента являются выводы базы двух параллельно включенных транзисторов VT1 и VT2. Резистор R3 выполняет роль генератора тока. Источник опорного напряжения Uon построен на транзисторе VT6, диодах VD1 и VD2 и резисторах R6, R7 и R8. Схема имеет два выхода: инвертирующий (ИЛИ-НЕ) и неинвертирующий (ИЛИ). Выходные уровни снимаются с двух эмиттерных повторителей на транзисторах VT4 и VT5, снижающих выходное сопротивление логического элемента и сдвигающих (понижающих) напряжения, снимаемые с выводов коллекторов транзисторов VT2 и VT3, на значение падения напряжения на эмиттером переходе.

На 134, б приведена принципиальная схема двухтактного транзисторного инвертора, состоящего из задающего генератора (/о = 5-г-Ю кГц), выполненного в виде автоколебательного мультивибратора на трех инвертирующих усилительных каскадах (в качестве которых используются три двухвходовых элемента И-НЕ с параллельно соединенными входами), D-триггера и усилителя мощности. Триггер необходим для получения двух прямоугольных противофазных напряжений (выходы Q и Q), которые поочередно отпирают транзисторы VT1 ... VT4 усилителя мощности. Каждое плечо двухтактного усилителя мощности собрано на двух транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. Транзисторы VT1 и VT3 — маломощные, работают в режиме эмиттерных повторителей и являются усилителями тока, необходимыми для управления мощными выходными транзисторами VT2, VT4. Транзисторы работают в режиме переключения. При этом, когда на выходе триггера напряжение логического 0, то при Ец = +5 В действует напряжение +(0,3—0,4 В) и для запирания выходных транзисторов используется напряжение смещения, получаемое за счет падения напряжения (0,5—0,6 В) на включенном в прямом направлении диоде VD5. В цепь коллекторов транзисторов VT2, VT4 включен трансформатор Т с ферритовым сердечником, к выходным обмоткам /, 2, 3 которого подключаются выпрямители.

Все входы базового логического элемента через резисторы утечки /?з—Rs с сопротивлением примерно 50 кОм подключены к источнику питания ?/„.„=—5,2 В±5%. Такое включение позволяет оставлять в аппаратуре неиспользованные входы неприсоединенными. Для исключения влияния на логическую часть схемы импульсных помех, возникающих в коллекторных цепях эмит-терных повторителей в момент переключения схемы при работе на низкоомную нагрузку, используются две шины «земля»: одна для входных эмиттерных повторителей, другая — для внутренней логической части схемы.

При подаче на один из входов (или на все входы Х\ — Х4) напряжения высокого уровня (1/вх=— 0,81 В) входной транзистор открывается, так как опорное напряжение выбрано более отрицательным, чем минимальное напряжение «1». Транзистор Ts, закрывается образовавшимся перепадом напряжений, и весь ток /э протекает через открывшийся входной транзистор (один из цепочки Т\—Г4) и резисторы R\, Ri. Отрицательный потенциал на объединенных коллекторах входных транзисторов повышается до уровня —0,97 В, и на входе эмиттерного повторителя Т» устанавливается уровень «О», а на входе эмиттерного повторителя TI — уровень «1». Таким образом, по выходу транзистора Tj схема выполняет логическую функцию ИЛИ, а по выходу транзистора Т» — ИЛИ — НЕ. Следовательно, скачки входного сигнала приводят к переключению тока /э, который протекает в зависимости от перепада входного сигнала то через транзистор ГБ, то через транзисторы Т\—T^. Поэтому схему с объединенными эмиттерами часто называют токовым ключом. Парафазные выходы базового ключа ЭСЛ сокращают путь распределения сигналов в цифровых устройствах. Наличие на выходах схемы эмиттерных повторителей, имеющих низкое выходное сопротивление, обеспечивает значительную нагрузочную способность схем ЭСЛ (*Р.,>15).

Многоступенчатые схемы ЭСЛ. Схемотехника ЭСЛ позволяет расширять функциональные возможности (логическую мощность) за счет использования многоступенчатых логических схем. При этом достигается уменьшение мощности рассеяния и площади, занимаемой схемой на кристалле БИС. На 1.36 показана двухступенчатая схема ЭСЛ. Первая ступень схемы, состоящая из резисторов RKi> Rut и транзисторов 7\ — Т3, представляет собой часть традиционной схемы, вторая образуется эмиттерными повторителями Т6, 7\, R32 с транзисторами Т4, Т5 и /?nl. При подаче на один из входов (С или D) напряжения U1 ток /! течет через Т5. Если при этом на входах А или В имеется напряжение Ut, то на инверсном выходе создается напряжение U0, а на прямом — U0. При наличии на. входах А и В напряжения ток /5 течет через 7\ и на инверсный выход подается напряжение (/„, а на прямой — U0. Когда на входах С и D имеет место напряжение U0, ток /! течет через Tt и 7V При этом на прямом выходе создается напряжение (/0, а на инверсном — 1/х независимо от состояния входов А и В. Таким образом, схема реализует

Наряду с этим мощность, потребляемая элементом ЭСЛ, в 3...5 раз выше, чем МЭСЛ, так как дополнительная мощность потребляется эмиттерными повторителями и элемент ЭСЛ используется при большем напряжении питания (/„.„ = —(4...5) В. Для уменьшения потребляемой мощности эмиттерные повторители могут подключаться к источнику питания с меньшим напряжением, например —2 В При заданной мощности элемента ЭСЛ можно перераспределять ее между переключателем тока Рп>т и эмиттерными повторителями Рэ „ изменяя отношение сопротивлений RK/R».a. При этом, как показываю! расчеты и измерения, существуют оптимальные отношения указанных сопротивлений (RK/_R^oar =-- (0,1...0,15) 1/СусГ и мощностей ("п.т'/'э.пЬпт « 2 1/Cj/C.j, при которых обеспечивается наименьшая средняя задержка. Здесь С, — емкость между базой транзистора и общей шиной, С2 — выходная емкость ЛЭ.

Вследствие больших значений потребляемой мощности и площади занимаемой на кристалле, элементы ЭСЛ с эмиттерными повторителями применяются в сверхбыстродействующих цифровых микросхемах малой и средней степеней интеграции. При потребляемой мощности РСр = Ш...20 мВт эти элементы ЭСЛ имеют /зд.ср = 0,5... 1 не.

Дальнейшее усовершенствование логических элементов на переключателях тока привело к разработке ИМС эмиттерно-связанной логики с эмиттерными повторителями на входе (сокращенно ЭЭСЛ элементы). В микросхеме элемента ЭСЛ ( 7.27) эмиттерные повторители подключаются к выходам элемента для съема информации. При этом переключатель тока состоит из /эс входных транзисторов, которые используются для ввода информации и транзистора с опорным напряжением. К выходу каждого повторителя подключаются пэс транзисторов, каждый из которых является входным элементом последующих переключателей тока.

В тактируемых системах триггер на переключателях тока, как правило, строят на двухступенчатых логических элементах (см. 7.31). При этом наличие дополнительной ступени переключателя тока позволяет сравнительно просто решать проблему включения и отключения собственно триггера от схемы управления. На 8.19 приведена схема такого триггера. Триггер управляется переключателем тока на транзисторах Гц и Т12- Во время паузы тактовых импульсов транзистор Гц запирается и отключает транзисторы Т$ и Гб, через которые вводится информация в триггер. В схеме на 8.19 триггер построен на переключателях тока на Ть Гз и на Т2, Т$ с эмиттерными повторителями на Т->, Гд и на Т%, T\Q. Входные транзисторы Гз и Тц предназначены для предварительной записи 0 и 1. Триггер образуется инверторами на Т\ и Т2, охваченными перекрестными связями через встроенные повторители на Т-] и Tg, к выходам которых подключены резистивные делители напряжения RI, #;>. Триггер оказывается в рабочем состоянии тогда, когда проводит транзистор Т\2. Во время действия тактового импульса транзистор Т\2 перестает проводить ток, поэтому транзисторы Т\ и Г2 запираются и собствен-388

ратора тщательно экранируются, развязываются фильтрами в цепях питания и отделяются от остальной части схемы буферными эмиттерными повторителями ЭП

5.14. Схема ненасыщенного триггера с встроенными эмиттерными повторителями.

В мультивибраторе с встроенными эмиттерными повторителями ( 6.7) за счет уменьшения эквивалентного сопротивления цепи заряда конденсатора удается уменьшить длительность среза н увеличить скважность импульсов:

Методические указания. Схема представляет собой мультивибратор 6.18, б, дополненный встроенными эмиттерными повторителями, включенными вместе с отсекающими диодами Д2, ДЗ (параллельные). Нагрузка подключается к коллектору транзистора, в базовую цепь которого включен ИМЭ с меньшими постоянными времени.

Триггер с эмиттерными повторителями в цепи обратной связи ( 5.35).' Транзисторы Т3 и Г4 включены по схеме эмиттерных повторителей, повторяющих напряжение на базе транзистора в его эмиттерной цепи. Включение эмит-. терных повторителей не изменяет условий переключения транзисторов в триггере, однако позволяет сократить разрешающее время триггера и повысить его Загрузочную способность.

Широкополосный усилитель состоит из входного каскада с аттенюатором, трех каскадов видеусилителей с эмиттерными повторителями, блока питания, калибратора и четырех выносных детекторных головок.