Нагрузочных устройств

насыщения БТ настолько мало, что его недостаточно для открывания нагрузочных транзисторов, базы которых подсоединены к коллектору этого транзистора. Кроме того, в режиме отсечки коллекторный ток БТ практически равен нулю. Эти два свойства БТ делают возможной работу в ключевом режиме, когда насыщенный управляющий транзистор закрывает нагрузочные транзисторы и, наоборот, когда управляющий транзистор в режиме отсечки открывает нагрузочные БТ. Большое различие в значениях коллекторных токов в открытом и закрытом состояниях оказывается достаточным для создания на нагрузке необходимого перепада логических уровней. Напряжение U0 выбирают равным остаточному напряжению транзистора в режиме насыщения f/кэв- В схеме, приведенной на 1.11, значения ?п и Ra выбирают из условий

Схема ИЛИ — НЕ, показанная на 1.11, работает следующим образом. При наличии хотя бы на одном из т входов напряжения иг соответствующий переключательный транзистор входит в режим насыщения и напряжение на выходе схемы уменьшается до (70 = UK3H. Если на всех входах устанавливается напряжение U0, то ток источника питания через нагрузочный резистор поступает на базы нагрузочных транзисторов, открывая их. Неравномерное распределение тока между базами транзисторов, подключенных к одному выходу инвертора, и создает главную трудность реализации данного класса схем. Входные характеристики транзисторов имеют разброс, обусловленный разбросом технологических параметров, различиями в режимах работы и неодинаковость температур транзисторов. Так с увеличением тока коллектора в режиме насыщения (входная характеристика) зависимость тока базы от напряжения база — эмиттер сдвигается в область малых токов согласно выражению

Исторически первым было семейство ЦИС типа ТЛНС. Базовые элементы имеют технические решения, приведенные в табл. 20.1. Следует учитывать, что нагрузками логических элементов являются входные цепи аналогичных элементов. Серьезный недостаток ТЛНС неравномерное распределение тока между базами нагрузочных транзисторов. Такая неравномерность связана с различием входных характеристик транзисторов, обусловленным не технологическим разбросом (который в ИС мал), а неизбежным различием коллекторных токов насыщенных транзисторов. Токи насыщения существенно зависят от числа транзисторов базового элемента, находящихся в открытом состоянии. При подключении нескольких нагрузок к базовому элементу снижается логический перепад выходных уровней и, следовательно, допустимое значение статической помехи (до значения {/„„„* 0,2 В).

Недостатком инверторов семейства МДП ( 20 3) является нахождение нагрузочных транзисторов (VT2) в открытом состоянии, независимо от состояния ключевых транзисторов (УТ1). Существенно лучшими показателями обладает инвертор КМДП логики ( 20.4, а), у которого нагрузочный транзистор VT2 включается и выключается в противофазе с транзистором УТ1. Для упрощения схемы управления удобно использовать транзисторы VTl и VT2 с разными типами проводимости каналов. Это позволяет соединить их затворы между собой и управлять однополярными импульсами. Рассмотрим принцип действия инвертора.

После момента времени 1 1 (когда завершается переключение тока /о в эмиттер опорного транзистора элементов II группы) изменение выходного напряжения элемента I группы приближенно можно оценить по (7.39). В действительности в моменты времени t > fi при определении выходного напряжения C/Buxi(0 надо учитывать изменение входной емкости Свх нагрузочных транзисторов (так как они переходят из проводящего состояния в закрытое). Однако емкость Свх не так существенно влияет на крутизну изменения выходного напряжения, так как благодаря включению эмиттерного повторителя ее влияние ослабляется в Рдг раз [см. (7.40) для т]. Аналогично после момента времени t2 можно считать, что дальнейшее нарастание выходного напряжения элементов II группы происходит по экспоненте с постоянной времени т.

На 8.23 приведены схемы триггеров, состоящих из двух логических элементов на МДП-транзисторах с одноименной •проводимостью (п. 7.7.1). Собственно триггер образуется путем охвата перекрестными связями инверторов на транзисторах Т\ и Т2 с квазилинейными резисторами Тз и Т/\ в стоковых цепях. На практике используется также триггер с нелинейными резисторами, отличающийся от рассматриваемого триггера тем, что в нем затворы нагрузочных транзисторов Гз и Тц подключаются к общему источнику питания Еи.„. Это позволяет ис-394

где *?наив; ^зи пор наиб! /состнаиб'-максимальныезначения Удельной крутизны транзистора 7Y, порогового напряжения и остаточного тока в стоковой цепи транзистора 77; т) — коэффициент влияния подложки. Расчет ключевых схем с нелинейным и квазилинейным резисторами можно свести к расчету схем с линейным резистором, если нелинейное сопротивление нагрузочного транзистора заменить эквивалентным линейным сопротивлением. Для нагрузочных транзисторов в схемах 2.18, б и в их эквивалентные сопротивления рассчитываются по формулам соответственно

Преимущество КМДП-ИМС перед МДП-ИМС заключается, в частности, в том, что для них в меньшей степени сказывается алия-ние подложки. При использовании КМДП-структур для выполнения некоторых схемных функций (например, в качестве нагрузочных транзисторов) это влияние удается полностью исключить. С точки зрения выхода годных-изделий необходимость дополнительных операций маскирования и диффузии снижает преимущества КМДП-структур по сравнению с р-канальными МДП-структурами. Кроме того, в КМДП-структурах менее эффективно используется площадь исходной подложки. Значительную площадь подложки занимают изолированные р-области, что обусловлено сильным влиянием диффузии примеси р-типа в боковых направлениях. Следовательно, по основным параметрам преимущества КМДП-ИМС снижаются из-за повышенной сложности технологического процесса и уменьшения топологической плотности компоновки элементов.

Исторически первым было семейство ЦИСтипа ТЛНС. Базовые элементы имеют технические решения, приведенные в табл. 20.1. Следует учитывать, что нагрузками логических элементов являются входные цепи аналогичных элементов. Серьезный недостаток ТЛНС — неравномерное распределение тока между базами нагрузочных транзисторов. Такая неравномерность связана с различием входных характеристик транзисторов, обусловленным не технологическим разбросом (который в ИС мал), а неизбежным различием коллекторных токов насыщенных транзисторов. Токи насыщения существенно зависят от числа транзисторов базового элемента, находящихся в открытом состоянии. При подключении нескольких нагрузок к базовому элементу снижается логический перепад выходных уровней и, следовательно, допустимое значение статической помехи (до значения {/пом«0,2 В).

Недостатком инверторов семейства МДП ( 20.3J является нахождение нагрузочных транзисторов (VT2) в открытом состоянии, независимо от состояния ключевых транзисторов (VT1). Существенно лучшими показателями обладает инвертор КМДП логики ( 20.4, а), у которого нагрузочный транзистор VT2 включается и выключается в противофазе с транзистором VT1. Для упрощения схемы управления удобно использовать транзисторы VT1 и VT2 с разными типами проводимости каналов. Это позволяет соединить их затворы между собой и управлять однополярными импульсами. Рассмотрим принцип действия инвертора.

Выходное сопротивление усилительных каскадов с общим эмиттером и общим истоком составляет обычно сотни ом и единицы ки-лоом, а сопротивление нагрузочных устройств, как отмечалось, часто оказывается в несколько десятков раз меньше. Для согласования сопротивлений нагрузочного устройства с выходным сопротивлением усилителя мощности служат понижающие трансформаторы ( 6.41).

Однополупериодный выпрямитель применяют обычно для питания высокоомных нагрузочных устройств (например, электроннолучевых трубок), допускающих повышенную пульсацию; мощность не более 10 — 15 Вт.

Двухполупериодные выпрямители применяют для питания нагрузочных устройств малой и средней мощностей.

Трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом служит для питания нагрузочных устройств, в которых средние значения вы-

Ламповые и проволочные секционированные реостаты с однополюсными выключателями ( 4, а и б) применяют в качестве нагрузочных устройств, допускающих продолжительный режим работы и скачкообразное регулирование тока. Наличие в одной из секций проволочного реостата с ползунком дает возможность

Вхождение системы в синхронизм после непродолжительного (допустимого по условиям работы оборудования и остальной части системы) времени должно происходить под действием регуляторов скорости, возбуждения, ресинхронизаторов, иногда автоматов АЧР и специальных тормозящих или нагрузочных устройств. В отдельных случаях для ресинхронизации в процессе асинхронного хода может быть отключено некоторое количество выпавших из синхронизма генераторов.

Проблеме создания испытательных установок в нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание. Сложность проблемы обусловлена тем, что в систему электроснабжения необходимо передавать электроэнергию только стандартных параметров (напряжение, частота), в то время как необходимость приблизить стендовые испытания двигателей к реальным условиям эксплуатации требует широкого диапазона изменения частоты вращения вала двигателя и его нагрузок. Удовлетворительное решение второй части проблемы получается при использовании в качестве нагрузочных устройств тиристорных преобразователей. При этом поддержание постоянного момента при заданной частоте вращения вала двигателя обеспечивают стабилизацией тока якоря (ротора) нагрузочной машины путем изменения угла включения тиристоров. Последнее ведет к искажению формы кривой напряжения и тока. Коэффициент несинусоидальности напряжения при этом достигает 10— 12% одного тиристор-ного преобразователя, устанавливаемого .на стендах с дизелями большой мощности, а при параллельной работе стендов он превышает 25%. Чтобы добиться допустимого качества электроэнергии, необходимо устанавливать ФКУ, мощность которых согласно расчетам становится соизмеримой с рекуперируемой мощностью. Эффективность такого решения вызывает сомнения, так как в этих устройствах возникают дополнительные потери электроэнергии, а сложность настройки фильтра на ток определенной гармоники не гарантирует полной его компенсации.

используют нагрузочные и регулирующие устройства. В качестве нагрузочных устройств применяют различные сопротивления (активные и индуктивные) и трансформаторы, регулируемые и нерегулируемые, однофазные и трехфазные, а также трансформаторы безопасности, сварочные генераторы и трансформаторы, пускоретулирую-щие реостаты электрических мащин и др.

5. На уставке 4 А убедиться в отсутствии вибрации контактов реле при плавном изменении тока от 5 до 40 А (эту часть работы следует проводить быстро, чтобы избежать перегрева обмоток реле, регулирующих и нагрузочных устройств).

них питания от нагрузочных устройств по заранее составленной схеме приводит к вполне определенному распределению токов и напряжений в этих цепях.

ное, форсированное воздушное или жидкостное охлаждение нагрузочных устройств.

При втором способе в качестве нагрузочных устройств используются балансирные машины и моментомеры, при выборе которых необходимо, чтобы область критического скольжения механической характеристики двигателя была для них статически устойчивой. Если не удается определить Мтах при номинальном напряжении, то опыт проводят при пониженном напряжении питания.