Паразитными параметрами

ференциальной или мостовой. На практике чувствительность трансформаторной схемы оказывается намного ниже, так как обмотки о большим числом витков обладают значительными утечками и паразитными емкостями, величина которых зависит от многих факторов и меняется со временем. Различное значение сопротивления и емкости утечки вторичных обмоток плеч приводит к тому, что на выходе в отсутствие сигнала на входе появляется сравнительно большое значение напряжения разбаланса.

2) емкостная (электростатическая) связь, обусловленная паразитными емкостями между выходом и входом усилителя;

денсаторы с "низким сопротивлением и малой емкостью. При этом резисторы начинают заметно нагружать усилитель (потреблять значительные токи), а емкости конденсаторов становятся соизмеримыми с паразитными емкостями монтажа, входной и выходной емкостью усилителя, что ухудшает характеристики избирательного усилителя и снижает стабильность его работы. Поэтому на частотах /о>1-:-5 МГц и до самых высоких частот, достигающих десятков мегагерц, применяют избирательные усилители с LC-фильтрами (резонансными контурами).

Из этой формулы следует, что для уменьшения Pta целесообразно использовать транзисторы с достаточно хорошими усилительными свойствами, малыми паразитными емкостями при минимально возможных напряжении питания и запасе помехоустойчивости. При современном уровне развития технологии с использованием боковой диэлектрической изоляции тонкослойных структур достижимо значение Pt3 — 1пДж (при Р = = 1 мВт обеспечивается время задержки ta = 1нс).

Для многих логических схем микроэлектроники характерно использование принципа дополнительной симметрии на транзисторах с и- и р-каналами, что предопределяет ничтожно малое потребление мощности (несколько микроватт) . Быстродействие таких схем ограничивается входной емкостью промежутка затвор-исток, а также различными паразитными емкостями.

Смешанная П-образная высокочастотная резистивно-емкост-ная схема замещения ( 9.11, г), обычно применяемая для наиболее распространенного включения по схеме с общим эмиттером, дающего наибольшее усиление мощности. Получают эту схему путем эквивалентного преобразования части Т-образной схемы с присоединенными параллельно элементам г'к и г'э паразитными емкостями коллекторного и эмиттерного переходов (принимается ЛкАасо). Параллельно выходу присоединен зависимый источник тока, управляемый напряжением между внутренним узлом б' и эмиттерным выводом, т. е. на сопротивлении г'э, с управляющим параметром <х/г'э.

Туннельный эффект практически безынерционен, так как развивается за 10~14 — 10~13 с. Действительный частотный предел работы туннельных диодов ограничивается только собственными паразитными емкостями p-n-перехода и корпуса, а также индуктивностью выводов.

5. Сравнивая БИС на основе БМК и программируемые с помощью заказных фотошаблонов ПЛМ и ПЗУ, необходимо отметить, что БМК выгодно применять при проектировании БИС высокого быстродействия, достигаемого благодаря минимизации длины пленочных проводников. В ПЛМ и ПЗУ используются длинные соединительные шины с большими паразитными емкостями, снижающими быстродействие БИС. В БИС на основе БМК можно реализовать более широкий класс сложных функций.

Для построения БМК применяют усовершенствованные КМОП-элементы с оксидной изоляцией и поликремниевыми затворами ( 2.27), характеризующиеся малыми паразитными емкостями и высоким быстродействием. Легированные поликремниевые слои используются также в качестве «погруженных» в оксид соединительных проводников, что позволяет повысить плотность компоновки элементов на кристалле. Наиболее совершенные БМК с оксидной изоляцией содержат до 10 000 логических элементов и характеризуются средним временем задержки 2 не на элемент.

Это положение неустойчиво, как только конденсатор С2 несколько разрядится и ток заряда уменьшится настолько, что падение напряжения на резисторе R2 будет уже недостаточным для запирания транзистора VT2, в нем начнет протекать ток. Напряжение на его стоке уменьшится, и конденсатор С1 начнет разряжаться через транзистор VT2 и резистор R1. При этом ток разряда создает падение напряжения на резисторе R1 с полярностью плюс на затвор, минус на исток. Поэтому ранее открытый транзистор VT1 начнет запираться, что приведет к еще большему открыванию VT2, а следовательно, к еще большему запиранию VT1. В итоге VT1 окажется полностью запертым, VT2 — полностью открытым. Это положение также неустойчиво, и процесс становится циклическим. Процессы переброса схемы из одного состояния в другое совершаются весьма быстро (определяясь в основном инерционностью процессов в транзистора^ их усилительной способностью и паразитными емкостями схемы). Поэтому форма выходного напряжения приближается к прямоугольной.

На 20.8 изображена схема динамического триггера на основе двух инверторов VTi, УТ3 и VT2, КГ4 с взаимными перекрестными связями. В триггере используются МДП транзисторы с каналом /?-типа. Питание и синхронизация работы триггера производятся импульсными последовательностями, подаваемыми в разрядные шины РШ0 и РШ, (в них потенциалы могут принимать значения — Un, О В). Хранение информации обеспечивается паразитными емкостями МДП транзисторов, для удобства обозначенными С, и С2.

Введенные элементы пассивных цепей являются идеализированными элементами или математическими моделями. Их не следует смешивать с реальными прообразами — угольным сопротивлением, катушкой, конденсатором или батареей и генератором, которые наряду с главным, определяющим параметром, отображаемым одним из идеализированных элементов, обладают также другими, побочными или «паразитными» параметрами. Однако, составляя соответствующую схему замещения из идеальных элементов, можно приближенно передать поведение любого реального устройства по отношению к интересующим нас внешним выводам. Увеличение числа элементов, каждый из которых учитывает свойственные ему электромагнитные процессы, повышает точность схемы замещения и одновременно усложняет ее анализ. Составление схем замещения является в общем случае трудным делом, требующим точного знания процессов и режимов работы устройств, учета целей и точности расчетов.

Следует заметить, что чисто индуктивные сечения и чисто емкостные контуры в цепи появляются вследствие идеализации и пренебрежения малыми паразитными параметрами, которые

Обычно потери, обусловленные неидеальностью преобразования сигнала и паразитными параметрами, полагают детерминированными. Потери же, обусловленные разбросом параметров узлов и деталей, носят случайный характер и характеризуются функциями распределения ш(ош) и ш(Е). Однако на практике более удобно оценить потери вероятностью того, что реальные потери не будут превышать ожидаемых ?ош.ож и ЕОЖ, т. е.

Применение конденсаторов на основе р-и-перехода ограничивается двумя паразитными параметрами: эквивалентным последовательным сопротивлением и параллельной емкостью. Паразитные элементы интегрального конденсатора, сформированного на основе коллекторного p-n-перехода, показаны на эквивалентной схеме ( 2.35, а). Эта схема содержит полезную емкость С\, паразитную емкость изолирующего перехода коллектор — подложка Ci, диоды Д\, Д2, образующие полезную и паразитную емкости, и последовательное сопротивление R. Для получения максимального коэффициента передачи сигнала от вывода/к выводу 2 необходимо стремиться к получению максимального отношения Ci/Cz. На 2.35,6 показана зависимость этого отношения от запирающего напряжения V\\, приложенного к переходу коллектор — подложка, для двух значений напряжения смещения перехода база — коллектор.

Блокинг-генераторы. Блокинг-генератором называется однокас-кадный релаксационный генератор с сильной ПОС, осуществляемой импульсными трансформаторами (обычно с ферромагнитными сердечниками (см. § 4.5), обладающими малыми паразитными параметрами).

Выведем условие лавинного переключения транзистора в блокинг-генераторе. Пренебрегая паразитными параметрами импульсного трансформатора, заменим его индуктивным элементом намагничивания LM. Ток намагничивания / в этом элементе при переключении практически не изменяется, оставаясь равным нулю. Выходную цепь «коллектор — эмиттер» транзистора Т, находящегося в активном режиме, можно заменить генератором тока AiK- Нагрузкой базовой обмотки трансформатора Тр является суммарное сопротивление, состоящее из сопротивления гвха транзистора Т и сопротивления Re- При пересчете суммарного сопротивления гвх а -f R6 в цепь коллекторной обмотки получаем RQ = (R6 + гвх а)/п2 к Яб/"2*

Прямопоказывающий прибор, схему которого мы рассмотрели, называется фазометром. Диапазон рабочих частот фазометра, работающего на принципе преобразования фазового сдвига в импульсы тока, ограничен снизу инерционными свойствами магнитоэлектрического индикатора (20 Гц), а сверху — паразитными параметрами схемы и инерционностью транзисторов, ухудшающими фронт импульса и четкость срабатывания триггера. Применение туннельных диодов позволяет увеличить верхнюю границу частот до 1 МГц. Погрешность измерения составляет 1,5—3°.

Частотный диапазон определяется свойствами трансформатора — индуктивностью (снизу) .и 'паразитными параметрами диодной цепочки (сверху) « составляет интервал от нескольких герц до 1 МГц.

Выше мы рассмотрели два вида преобразователей с квадратичной характеристикой: детектор с диодной цепочкой и термоэлектрический преобразователь. Детектор с диодной цепочкой обладает значительной нестабильностью параметров, обусловленной нестабильностями элементов. Частотный диапазон ограничен снизу свойствами трансформатора, сверху паразитными параметрами цепочки, индуктивностью проводов, собственной емкостью и составляет 20 Гц... 100 кГц. Для создания вольтметров общего применения такой диапазон узок.

Измерение наносекундных импульсов требует применения быстродействующих элементов. Быстродействие обычных полупроводниковых импульсных диодов в значительной степени снижается за счет конечной величины заряда переключения. Увеличить полосу импульсных вольтметров можно применением в них туннельных диодов, быстродействие которых ограничивается лишь паразитными параметрами. В большинстве вольтметров на туннельных диодах используется схема уравновешивающего преобразования с автоматическим уравновешиванием. Основным узлом такого вольтметра является дискриминатор на туннельном диоде, выдающий сигнал в момент равенства амплитуды измеряемого импульса и компенсирующего напряжения. Обычно спектр этого сигнала значительно уже спектра измеряемого импульса, поэтому индикация срабатывания может быть сделана весьма узкополосной.

Паразитными параметрами конденсатора является сопротивление потерь RC, обусловленное диэлектрическими потерями, и индуктивность вводов и обкладок конденсатора LC. Эквивалентная схема представлена на 12.1,0. В рабочем диапазоне частот со<(ор= l/y^LcC конденсатор 'представляют как параллельной, так и последовательной схемами ( \2Л,г,д), параметры которых связаны выражениями