Транзистора оказываются

Диодно-транзисторная логика (ДТЛ). Этот тип логики широко применялся и ранее, в схемах на дискретных элементах, особенно в схемах автоматики ( 3.6). Он осуществляет логическую операцию И — НЕ. Схема работает следующим образом: в исходном состоянии, когда на все входы поданы логические «О», прямое падение напряжения на диодах во входных цепях не превышает 0,5 В. При этом потенциал базы транзистора оказывается ниже нуля, так как в цепи базы включены последовательно два диода. Транзистор надежно заперт, напряжение на выходе схемы соответствует логической «1». Такое положение сохранится и при подаче на часть входов логической «1»; и лишь .тогда, когда на все входы будут поданы «1», потенциал базы возрастает и транзистор откроется. На выходе схемы установится логический «О». Таким образом, схема осуществляет логическую функцию И — НЕ. Возможны и более сложные схемы ДТЛ, выполняющие логическую функцию И — ИЛИ—НЕ. Представителями этого широко распространенного типа логики являются серии 104, 109, 121, 152, 156 и 217.

В эмиттерном (см. 3.14) и истоковом (см. 3.20) повторителях имеет место 100%-ная последовательная ООС по напряжению. Прежде всего рассмотрим еще раз эмиттерный повторитель. Напомним, что входное напряжение в нем прикладывается между базой транзистора и общей шиной, а выходное напряжение снимается между эмиттером и общей шиной. Таким образом, к эмиттерному переходу транзистора оказывается приложенным управляющее напряжение, равное UBl—UKMK. Поскольку во входной цепи происходит алгебраическое сложение напряжений, то данная обратная связь является последовательной. Так как сигнал обратной

Однотактные УПТ прямого усиления являются обычными многокаскадными усилителями с непосредственной связью. В многокаскадном УПТ наблюдается последовательное повышение потенциала на эмиттере транзистора каждого последующего каскада. Необходимость повышения потенциалов эмиттера от каскада к каскаду обусловлена тем, что за счет непосредственной связи потенциал коллектора у каждого последующего транзистора оказывается выше, чем у предыдущего. Обеспечить необходимый режим покоя в каскадах такого УПТ можно за счет последовательного уменьшения номиналов коллекторных резисторов от каскада к каскаду. Однако в этом случае будет падать усиление УПТ.

Принимаем наибольшее температурное отклонение 6в2=0,078 (в тех случаях, если расчетный режим из-за необходимости учета параметров других элементов схемы, например обратного тока коллектора транзистора, оказывается при максимальной рабочей температуре, принимается б^2)-

Такой диод тоже представляет собой четырехслойную структуру ( 6.8, а), образующую два транзистора. Однако в данном случае вход паразитного транзистора оказывается закороченным - это коллекторный переход рабочего транзистора, При этом практически перестает сказываться активное действие паразитного транзистора, что, во-первых, приводит к заметному уменьшению тока утечки 7ут и, во-вторых, к упрощению анализа модели диоца ( 6.8,6). 216

Внешний импульс ывх(/) длительностью т = /пх запирает транзистор Tt, в результате чего запирающее напряжение — Еъ перестает подаваться на базу транзистора 7Y Так как база этого транзистора оказывается связанной через резистор R с источником питания +?, то в цепи базы Т2 появляется прямой ток, и транзистор переходит в активный режим работы. Напряжение на базе Tz имеет небольшое положительное значение Ц'ъч, близкое к напряжению отсечки входной характеристики транзистора еоб. Скачок напряжения на базе TZ, вызванный воздействием входного сигнала, равен \ЕЭ\ + ?/«• По второму закону Кирхгофа напряжение на коллекторе Tz после переключения UK2 = ll'62 4- Uco. Скачок напряжения на коллекторе f/K2 — ик2, вызванный переключением транзисторов, имеет то же значение, что и скачок напряжения на базе^ результате напряжение на коллекторе может превысить напряжение питания Е ( 8.16).

Однако даже при наличии скрытого «+-слоя сопротивление коллекторной области интегрального транзистора оказывается больше аналогичного сопротивления дискретного транзистора, так как скрытый п + -слой отделен от коллекторного электрода высокоомным слоем коллекторной области. Это приводит к некоторому ухудшению частотных свойств интегрального транзисто-'"' ра в связи с увеличением постоянной

Один из важных результатов использования такой технологии заключается в том, что база транзистора оказывается неравномерно легированной: концентрация донорных примесей, достаточно высокая у эмиттерного перехода, постепенно снижается по направлению к коллектору. В базе с таким распределением

С увеличением ?/вх рабочая точка лампы или транзистора оказывается на нелинейных участках характеристик (в области отсечки или насыщения) и рост ?/Вых замедляется; при этом амплитудная характеристика искривляется в сторону оси абсцисс.

Один из важных результатов использования такой технологии заключается в том, что база транзистора оказывается неравномерно легированной: концентрация донорных примесей, достаточно высокая у эмиттерного перехода, постепенно снижается по направлению к коллектору. В базе с таким распределением

Внешний импульс мвх (t) длительностью t = /nx запирает транзистор 7\. Запирающее напряжение — Еэ отключается от базы транзиетора Г8. Так как база этого транзистора оказывается связанной через резистор R с источником питания -\~Е, в цепи базы Т2 появляется прямой ток, и транзистор переходит в активный режим. Напряжение на базе Т2 имеет небольшую положительную величину t/бз, близкую к напряжению отсечки входной характеристики транзистора ео6. Скачок напряжения на базе Т2, вызван-

Поскольку в полевых транзисторах ток стока обусловлен носителями заряда одного знака (только электроны или только дырки), причем эти носители являются основными для области канала, параметры транзистора оказываются независящими от времени жизни неосновных носителей заряда в канале, благодаря чему полевые транзисторы довольно устойчивы к воздействию радиации. Практически по тем же причинам полевые транзисторы с переходом характеризуются чрезвычайно низким уровнем собственных шумов (при высокоомных источниках сигнала).

В двухтактном усилителе мощности проявляются «сквозные» токи. Это связано с тем, что открывается один транзистор схемы быстрее, чем закрывается другой (из-за длительности эффекта рассасывания). Какой-то небольшой промежуток времени оба транзистора оказываются открытыми и источник питания ( IX.3, б) закорачивается через них. Эти токи («сквозные») достигают больших значений и могут вывести из строя транзисторы.

Как было показано ранее, в транзисторе токи, проходящие в выводах, взаимно связаны, поэтому статические характеристики для каждой из трех схем включения транзистора оказываются разными.

Переходный процесс при зарядке и ]эазрядке конденсаторов называют релаксационным. Поэтому можно встретить другое название мультивибраторов — генераторы релаксационных колебаний. По окончании релаксационного процесса оба транзистора оказываются открытыми и вновь начинается скачкообразное изменение токов коллекторов, т. е. в схеме протекает новый лавинообразный процесс. На 20.2 показаны эпюры напряжений на базах «Бь «Б2 и коллекторах мкь ик2 транзисторов Т\ и Т2. Напряжения на коллекторах - это выходные напряжения мультивибратора.

для чего на базу закрытого транзистора Ti подают запускающий импульс. Оба транзистора оказываются открытыми, поэтому в цепи развивается лавинообразный процесс изменения токов iK1 и iK2- В результате этого схема опрокидывается: транзистор 7\ открывается и переходит в режим насыщения, а транзистор Т2 закрывается и переходит в режим отсечки, удерживаясь в этом состоянии, так как его база оказалась подключенной через конденсатор С\ я открытый транзистор Т2 к нулевому зажиму источника ?к. Теперь конденсатор оказывается подсоединенным к источнику ?к по другой цепи: 0, открытый транзистор Ть Сь КБ2, — Ек — и начнет перезаряжаться с постоянной времени тп = R^Ci. По мере его разрядки в процессе перезарядки, как только напряжение на нем упадет до нуля, потенциал базы фБ2 транзистор Т2 станет равен нулю и транзистор Т2 откроется.

Пусть триггер ( 20.4, а) находится в таком устойчивом состоянии, когда транзистор Tt открыт, а транзистор Т2 закрыт. Если на базу открытого транзистора подать запускающий импульс положительной полярности, то за некоторый очень малый промежуток времени транзистор Ti выйдет из режима насыщения и перейдет в активный режим. При этом ток базы, а следовательно, и коллектора транзистора TI (I'KI) уменьшится, что вызовет изменение потенциала коллектора ФК, = uKi = — Ек + Кк,г'К1, он станет более отрицательным. Отрицательный скачок напряжения на коллекторе вызовет примерно такой же скачок напряжения на базе закрытого транзистора Т2 и под действием изменившегося на его базе напряжения Т2 из режима отсечки перейдет в активный режим. Таким образом, за очень малый промежуток оба транзистора оказываются в активном режиме, в котором они обладают усилительными свойствами.

Рассмотренная схема автоколебательного мультивибратора имеет ряд недостатков: большая длительность фронта, невозможность получения больших скваж-ностей, трудность обеспечения мягкого режима возбуждения. О последнем недостатке следует сказать особо. В мультивибраторе, выполненном по схеме 5.89, возможен режим, когда оба транзистора, и 7\ и Тг, насыщены. Предположим, что цепь обратной связи разомкнута, например отключен конденсатор С±, Так как условие насыщения транзисторов выбранной группы (5.19) должно выполняться для минимального значения коэффициента В==Вт\п, то при использовании транзисторов той же группы с В = Вшах это условие тем более выполняется. Если при В = Вт\п степень насыщения транзисторов была принята равной единице, то при В = Втах степень насыщения s=5max/5mjn. При Втах^> Вт-т транзисторы с В = Втак сильно насыщены. При разомкнутой цепи обратной связи оба транзистора оказываются глубоко насыщенными: s^>l. В этих условиях замыкание цепи обратной связи путем подключения конденсатора Cj не приведет к возникновению колебаний. Изменение коллекторного тока транзистора Т±,

•«ой связи по току усилительные свойства транзистора оказываются заниженными. Практически этот способ связи удобен между каскадами ОЭ и ОК; в этом .случае резистор Rc2 отсутствует, а напряжения питания каскадов становятся равными (такого рода связь была показана на 6.43в, а для лампового варианта — на -6.45в).

Переходный процесс при зарядке и разрядке конденсаторов называют релаксационным. Поэтому можно встретить другое название мультивибраторов - генераторы релаксационных колебаний. По окончании релаксационного процесса оба транзистора оказываются открытыми и вновь начинается скачкообразное изменение токов коллекторов, т.е. в схеме протекает новый лавинообразный процесс. На 1.10 показаны эпюры напряжений на базах и коллекторах транзисторов Г, и Т7 . Напряжения на коллекторах - это выходные напряжения мультивибратора.

Для генерации импульса схему выводят из устойчивого состояния, для чего на базу закрытого транзистора Г, подают запускающий импульс. Оба транзистора оказываются открытыми, поэтому в цепи развивается лавинообразный процесс изменения токов iK],iK2 • В результате этого схема опрокидывается: транзистор Г, открывается и переходит в режим насыщения, а транзистор Т2 закрывается и переходит в режим отсечки, удерживаясь в этом состоянии, так как его база оказалась подключенной через конденсатор С, и открытый транзистор Г, к нулевому зажиму источника Ек . Теперь конденсатор оказывается подсоединенным к источнику Ек по другой цепи: 0, открытый транзистор Г,, С,, КБ-,, - Ек и начнет перезаряжаться с постоянной времени тп — RE^Ct. По мере его разрядки в процессе перезарядки, как только напряжение на нем упадет до нуля, потенциал базы транзистора Т~, станет равен нулю и транзистор Т2 откроется.

режим. При этом ток базы, а следовательно, и коллектора транзистора Г, уменьшится, что вызовет изменение потенциала коллектора (он станет более отрицательным). Отрицательный скачок напряжения на коллекторе вызовет примерно такой же скачок напряжения на базе закрытого транзистора Г2 и под действием изменившегося на его базе напряжения Т7 из режима отсечки перейдет в активный режим. Таким образом, за очень малый промежуток оба транзистора оказываются в активном режиме, в котором они обладают усилительными свойствами. За счет положительной обратной связи в схеме начнется регенеративный процесс. Ток коллектора закрывающегося транзистора Т} будет уменьшаться. За счет этого будет более отрицательным потенциал коллектора Т{ . Небольшой отрицательный скачок напряжения на коллекторе транзистора Г, через резистор обратной связи R{ приложится к базе транзистора Т2 и приоткроет его. Это вызовет значительное увеличение тока коллектора транзистора Г, за счет большого коэффициента усиления по току в схеме с ОЭ. Потенциал коллектора транзистора Т2 станет положительнее, и положительный скачок напряжения на коллекторе Г9 будет значительно больше вызвавшего его отрицательного скачка напряжения на коллекторе транзистора Т1 . Усиленный положительный скачок напряжения через резистор обратной связи R2 приложится к базе транзистора Т1 и еще более призакроет его и т.д. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится закрыванием открытого транзистора Г, и открыванием закрытого транзистора Т2 . Чтобы вывести схему из этого устойчивого состояния, нужно подать запускающий импульс на базу открытого теперь транзистора Г, . Имеющиеся в схеме конденсаторы С, и Сг шунтируют резисторы /?j и R2 . Их обычно называют ускоряющими.