Коллекторе запертого

состоянии транзистор Т\ заперт, а транзистор T-i открыт и находится в состоянии насыщения, так как через резистор R3 проходит достаточно большой базовый ток /62. За счет эмиттерного тока транзистора Г2 на общем резисторе R3 создается падение напряжения U3 = l3iR, с указанной на рисунке полярностью, а за счет источника питания ?к на нижнем плече делителя R\R2 — падение напряжения UR2. При выполнении условия t/3> >\URi\ на базу транзистора Т\ подается положительное напряжение t/6i, запирающее его. Конденсатор С при этом оказывается заряженным до напряжения ис = = Ек — U3. При подаче на вход одновибратора в момент времени /, (см. 6.26, б) запускающего отрицательного импульса с амплитудой, превышающей напряжение на базе ( (Увх > U6\ \), транзистор Г, начинает открываться и напряжение на его коллекторе увеличивается. Положительное приращение напряжения передается через конденсатор С на базу транзистора Г2, запирая его. Уменьшение падения напряжения на резисторе R3 способствует дальнейшему отпиранию транзистора Т\, и процесс нарастает лавинообразно, заканчиваясь полным запиранием транзистора 7*2 и насыщением транзистора Т\.

При подаче на любой из входов логического нуля откроется диод этого входа и на выходе схемы И в точке а будет низкий уровень напряжения, который запирает транзистор Т. Напряжение на его коллекторе увеличивается до напряжения источника питания +Е. Это напряжение соответствует уровню логической единицы. При поступлении на все входы сигнала 1 диоды схемы И будут закрыты, и на ее выходе (точка а) установится1 высокий уровень напряжения, который откроет диоды Д4 и Д5. К базе транзистора Т оказывается приложенным положительное напряжение. Транзистор Т входит в насыщение, и напряжение на его коллекторе падает до уровня, соответствующего логическому нулю.

коя О прямую линию под углом, определяемым Rw. При положительном входном сигнале ток коллектора растет, увеличивается падение напряжения на первичной обмотке трансформатора, снижается напряжение на коллекторе (отрезок О А, 2.32, б). При уменьшении ит снижается iK, напряжение на коллекторе увеличивается (отрезок 0В)' и к транзистору прикладывается не только ЭДС источника питания Ек, но и противо-ЭДС трансформатора. При большом «в* величина ык в пределе достигает 2?к, что необходимо учитывать при выборе транзисторов. На 2.32, в показаны кривые напряжений ип, ик, !г,ш* и коллекторного тока г'к при передаче двухполярного прямоугольного сигнала.

После выхода транзистора Т из режима насыщения напряжение на его коллекторе увеличивается и становится больше UKn. Соответственно напряжение на коллекторной обмотке уменьшается, получая отрицательное приращение. Благодаря тому, что начала обмоток включены так, как показано на 6.112, положительное приращение напряжения на коллекторе вызывает отрицательное приращение напряжения на базе транзистора. Начинается процесс запирания транзистора, который при выполнении условия (6.27) развивается лавинообразно и заканчивается его выключением. За короткое время выключения транзистора, соответствующее формированию среза выходного сигнала, ток намагничивания / не успевает существенно измениться и остается равным /тах.

ностью, а за счет источника питания Ек на нижнем плече делителя Л,К2 - падение напряжения URi. При выполнении условия 11/э > UR21 на базу транзистора Т{ подается положительное напряжение 1/б1, запирающее его. Конденсатор С при этом оказывается заряженным до напряжения Uc = = Ек — U3. При подаче на вход одновибратора запускающего отрицательного импульса с амплитудой, превышающей напряжение на базе ( 1/вх > 117611), транзистор Т, начинает открываться и напряжение на его коллекторе увеличивается. Положительное приращение напряжения передается через конденсатор С на базу транзистора Т2, запирая его. Уменьшение падения напряжения на резисторе R3 способствует дальнейшему отпиранию транзистора 7V Процесс нарастает лавинообразно, заканчиваясь полным запиранием транзистора Т2 и насыщением транзистора Т{ (квазиустойчивое состояние). Это состояние, как известно, не является устойчивым, так как постепенный перезаряд конденсатора С приводит к уменьшению напряжения на нем до нуля и отпиранию транзистора Т2. Лавинообразный процесс опрокидывания схемы возвращает одновибратор в исходное устойчивое состояние.

цйи трансформатора. Под действием напряжения t/б происходит заряд конденсатора С базовым током ( 7.21,д и е). По мере заряда конденсатора ток базы /б уменьшается по экспоненте с постоянной времени т—У?Их-С и уменьшается степень насыщения транзистора. Когда ток базы уменьшается настолько, что транзистор выходит из насыщения, напряжение на его коллекторе увеличивается, а ток /к несколько снижается. Как только коллекторный

На интервале 4 — U ток коллектора уменьшается от значения тока насыщения до нуля, а напряжение на коллекторе увеличивается от нуля до +ЕК.

НИУотсле~выхода транзистора Т из режима насыщения напряжение на его коллекторе увеличивается и становится больше Uка. Соответственно напряжение на коллекторной обмотке уменьшается, получая отрицательное приращение. Благодаря тому, что начала обмоток включены так, как показано на 5.110, положительное приращение напряжения на коллекторе вызывает отрицательное приращение напряжения на базе транзистора. Начинается процесс запирания транзистора, который при выполнении условия (5.24) развивается лавинообразно и заканчи-

Отрицательный полупериод входного сигнала ( 155,6) вызывает уменьшение тока базы транзистора VT1, который в момент а начинает закрываться. При этом напряжение на его коллекторе увеличивается и одновременно растет напряжение UKG на базе транзистора VT2, т. е. появляются его базовый и коллекторный токи, а на общем эмиттерном резисторе R4 увеличивается напряжение. Неравенство напряжений t//?2>f/s4 сначала обращается в равенство, а затем в неравенство противоположного знака, т. е. URI становится меньше .U^. В результате транзистор VT1 окончательно закрывается, а транзистор VT2 открывается и насыщается ( 155, в). Процесс переключения происходит лавинообразно и быстро, поэтому фронт выходного импульса отрицательной полярности короткий.

Существенное значение имеет характер зависимости тока в коллекторе от напряжения в цепи коллектора при заданном токе эмиттера. При увеличении напряжения сначала ток в коллекторе быстро возрастает ( 19.30), а затем наступает как бы истощение носителей тока в области коллектора, так как поступление их из эмиттера через р-п- и и-р-переходы ограничено током эмиттера, зависящим от значения потенциального барьера между эмиттером и Uk базой (см. 19.29). Соответственно, несмотря на значительное возрастание напряжения в цепи коллектора, ток в коллекторе увеличивается очень медленно, и, следовательно, сопротивление области коллектора резко возрастает, достигая весьма большого значения. Обычно напряжение UK батареи в цепи коллектора принимается достаточно большим, порядка нескольких десятков вольт, и, соответственно, сопротивление области коллектора достигает сотен тысяч и даже нескольких миллионов ом. Такой же порядок 19.30

сопротивление RH = Rnw\jw\, где W\ и w2—числа витков в первичной и нагрузочной обмотках трансформатора. Построим линию нагрузки по переменному току. Для этого, как и в § 2.2, проведем через точку покоя О прямую линию под углом, определяемым RH. При положительном входном сигнале ток коллектора растет, увеличивается падение напряжения на первичной обмотке трансформатора, снижается напряжение на коллекторе (отрезок О А, 2.32, б). При уменьшении usx снижается ?~к, напряжение на коллекторе увеличивается (отрезок ОВ) и к транзистору прикладывается не только ЭДС источника питания Ек, но и противо-ЭДС трансформатора. При большом «вх величина «к в пределе достигает 2?^, что необходимо учитывать при выборе транзисторов. На 2.32, з показаны кривые напряжений ивх, ик, ивы% и коллекторного тока i'K при передаче двухполярного прямоугольного сигнала.

Типовые элементы логических устройств служат основой для создания цифровых вычислительных машин и автоматов дискретного действия. В логических устройствах сигнал на входе и выходе каскада является двоичным, бинарным. Он может принимать только два значения — логического нуля «О» и логической единицы «1» (см. § 1.2). Значения «О» и «1» являются символическими (условными) и не соответствуют числовым значениям напряжения, выражаемым в вольтах. Например, при использовании выходного напряжения ключевого каскада уровнем логического «О» может служить напряжение на коллекторе насыщенного транзистора f/KH, уровнем логической «1» — напряжение на коллекторе запертого транзистора Е (или наоборот, в зависимости от того, какими символами предварительно условились обозначать уровни f/цн и Е). Входные сигналы логических каскадов обозначают буквами Xi, Х2, ..., Хп, где п — число входов логического каскада. Напряжение на каждом входе является бинарным; выходной сигнал логических каскадов обозначают буквой Y. В общем случае логический каскад может иметь несколько выходов; если выходов, например, два, то будем обозначать их буквами Р и Q.

Второй процесс, связанный с зарядкой конденсатора С2,— это процесс установления напряжения на коллекторе запертого транзистора Т4. При зарядке конденсатора С2 через /?w и входное сопротивление транзистора 7'2 напряжение на коллекторе Tj становится все более отрицательным. Этот процесс продолжается и после насыщения транзистора Т2. Он закончится через время, приблизительно равное трем постоянным времени цепи зарядки конденсатора С2, т. е. через 3/?КС. По истечении этого времени напряжение на кол-

После окончания формирования импульса, когда транзистор Т1 вновь оказывается запертым, а транзистор Г2 насыщенным, напряжение на разрядившемся конденсаторе С} практически равно нулю. По второму закону Кирхгофа напряжение на левой обкладке конденсатора и катоде диода Д ыкат = (Удна "Ь Uct. Так как в рассматриваемый момент времени и напряжение С/дна на базе Т2, и напряжение t/c, на конденсаторе Q близки к нулю, то напряжение на левой обкладке конденсатора С4 относительно корпуса устройства, а следовательно, и напряжение на катоде диода Д также близки к нулю. Напряжение на коллекторе запертого транзистора Tlt т. е. на аноде диода Д, близко к —Е. Диод Д заперт практически всем напряжением источника питания и отключает коллектор TI от конденсатора Q. Восстановление напряжения на конденсаторе С1 происходит путем его заряда через резистор /?2. В течение всего времени восстановления коллектор Г( отключен от конденсатора С(.

транзистора Т по сравнению с уровнем +?. Такое увеличение существенно в первый момент после запирания транзистора, когда ток / еще близок к максимальному значению jmax. Максимальное напряжение на коллекторе запертого транзистора Т

Увеличение коллекторного напряжения до С/ктах, иногда в несколько раз превышающего значение Е, может привести к пробою транзистора. Для нормальной работы транзистора необходимо, чтобы напряжение на его коллекторе не превосходило U к д0п. являющегося паспортным параметром прибора. Для уменьшения напряжения на коллекторе запертого транзистора в схему вводят демпфирующий диод ( 6.118, а). В процессе восстановления ток намагничивания в этой схеме замыкается через диод Д, напряжение на котором ИДПР~ еоа- Напряжение на коллекторе запертого транзистора UK max^ fat Е -\- еод, т. е. незначительно превышает напряжение питания Е. Следует иметь в виду, что уменьшение напряжения на коллекторе запертого транзистора достигнуто ценой увеличения времени восстановления. Поскольку при использовании трансформатора площадь импульса (заштрихована на 6.118, б) должна быть равна площади выброса коллекторного напряжения (отмечена на 6.118, б обратной штриховкой), то (7тт =еод/в, где Um — амплитуда выходного импульса на коллекторе Т; /в — время восстановления. Отсюда / = ?/тт./еод, или поскольку Um =Е — 1/кя « Е, то /„ =iElec

биполярных транзисторах 256 •----------------------------с цепью фиксации напряжения на коллекторе запертого транзистора 265

Напряжение U кэз на коллекторе запертого транзистора равно

Второй процесс, связанный с зарядом конденсатора С2 — это процесс установления напряжения на коллекторе запертого транзистора 7\. При заряде конденсатора С2 через #К1 и входное сопротивление транзистора Т2 напряжение на коллекторе Т1 становится все более отрицательным. Этот процесс продолжается и после

Типовые элементы логических устройств служат основой для создания цифровых вычислительных машин и автоматов дискретного действия. В логических устройствах сигнал на входе и выходе каскада является двоичным, бинарным. Он может принимать только два значения — логического нуля «О» и логической единицы «1» (см. § 1.2). Значения «О» и «1» являются символическими (условными) и не соответствуют численным значениям напряжения, выражаемым в вольтах. Например, при использовании выходного напряжения ключевого каскада уровнем логического «О» может служить напряжение на коллекторе насыщенного транзистора ?/ки, уровнем логической «1»—напряжение на коллекторе запертого транзистора Е (или наоборот, в зависимости от того, какими символами предварительно условились обозначать уровни Uкп и Е). Входные сигналы логических каскадов обозначают буквами Хг, Хг, ..., Х„, где я— число входов логического каскада. Напряжение на каждом входе является бинарным; выходной сигнал логических каскадов обозначают буквой Y'. В общем случае логический каскад может иметь несколько выходов; если выходов, например, два,— будем обозначать их буквами Р и Q.

после запирания транзистора, когда ток / еще близок к максимальному значению /тах. Максимальное напряжение на коллекторе запертого транзистора Т

Увеличение коллекторного напряжения до величины t/Kmax, иногда в несколько раз превышающей значение Е, может привести к пробою транзистора. Для нормальной работы транзистора необходимо, чтобы напряжение на его коллекторе не превосходило значения ?/кдоп, являющегося паспортным параметром прибора. Для уменьшения напряжения на коллекторе запертого транзистора часто включают демпфирующий диод ( 5.116, а). В процессе восстановления ток намагничивания в этой схеме замыкается через диод Д, напряжение на котором мдпр~еод. Напряжение на коллекторе запертого транзистора UK max л^Е-^~еол, т. е. незначительно' превышает напряжение питания Е. Следует иметь в виду, что уменьшение напряжения на коллекторе запертого транзистора достигнуто ценой увеличения времени восстановления. Поскольку при использовании трансформатора площадь импульса (заштрихована на 5.116,6) должна быть равна площади выброса кол-