Транзисторов значительно

Для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ, ,02 /Б (/-б-)2 + 0,02 /к у~1,

Для полевых транзисторов, включенных по схеме с ОИ, Rm = 0,75/5,

В настоящее время выпускаются КМОП БМК, содержащие от 200 до 10 000 логических элементов. Ячейка матрицы кристалла содержит обычно набор из двух-трех л-канальных МОП-транзисторов, включенных последовательно, и двух-трех р-канальных МОП-транзисторов ( 2.24), а также несколько диффузионных шин с контактными окнами. Такой набор транзисторов определяется особенностями схемотехники типовых логических элементов.

Один из важнейших аналоговых функциональных узлов — логарифмический преобразователь, напряжение на выходе которого равно логарифму входного напряжения. Наиболее часто логарифмические преобразователи выполняются на основе полупроводниковых диодов или биполярных транзисторов, включенных в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя ( 76, а, б). В самом деле, ток через полупроводниковый диод

Напомним, что возможный предел генерируемой частоты для транзисторных автогенераторов определяется граничной частотой транзистора. С приближением рабочей частоты к граничной фазовой сдвиг между токами коллектора и базы возрастает, а входное сопротивление транзистора становится комплексным. В результате нарушается баланс фаз и самовозбуждение становится невозможным. Как известно, граничная частота транзисторов, включенных по схеме с общей базой, значительно выше, чем транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером. Поэтому в диапазоне коротких волн чаще применяют автогенераторы, построенные по схеме с общей базой. Одна из таких схем приведена на 8.10,6. База через конденсатор С3 по переменной составляющей замкнута на корпус, а эмиттер - нет (емкость Сэ отсутствует). Поскольку средняя точка колебательного контура непосредственно соединена с эмиттером, соблюдается баланс фаз (напряжения ик и кб сдвинуты по фазе на 180°).

В мостовой схеме на биполярных транзисторах одного типа проводимости одна пара транзисторов включается по схеме с ОЭ, а другая — по схеме с ОК. При этом базы транзисторов противоположных плеч моста либо объединяются и на них подается синфазный сигнал, либо пара-фазное входное напряжение подается на базы транзисторов, включенных по схеме с ОК, а напряжение для управления транзисторами противоположных плеч, которые включены по схеме с ОЭ, снимается с эмиттеров соответствующих транзисторов.

Вольт-амперные характеристики фототранзисторов, включенных с оборванной базой, аналогичны выходным характеристикам обычных транзисторов, включенных по схеме ОЭ. Изменяющаяся интенсивность светового потока выполняет роль управляющего базового тока.

Параметры схем замещения на 6.12—6.14 определяются путем кусочно-линейной аппроксимации ВАХ транзистора для соответствующих областей работы. Так, для транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, в справочной литературе приводятся два семейства ВАХ: выходных /к (UK3) и входных /Б ({/БЭ). В соответствии со схемой замещения на 6.12, а эти ВАХ можно описать аналитически выражениями

Управляемый счетный запуск схемы не отличается от раздельного запуска с помощью двух транзисторов, включенных параллельно транзисторам собственно триггера, поэтому приводимые далее формулы для расчета параметров схемы применимы к обоим типам триггеров.

Автогенератор состоит из двух транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, и трансформатора, имеющего коллекторную WK, базовую И^Б и выходную ИРВЫХ обмотки. Сердечник трансформатора выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Делитель напряжения R1R2 служит для запуска преобразователя при включении питающего напряжения Е. В этом случае на сопротивлении R1, шунтированном конденсатором С, появляется неболь-

Так бестрансформаторные усилители работают в режиме А. Кроме того, они могут работать в режимах В и АВ. Основными достоинствами этих усилителей является отсутствие согласующего трансформатора, так как выходное сопротивление транзисторов, включенных с ОК, составляет несколько ом, и управление двумя транзисторами общим сигналом, а недостаток — необходимость в двух одинаковых источниках питания, Такую схему применяют для высококачественных усилителей мощности.

Задачей расчета является выбор элементов схемы с учетом разброса их параметров и изменения температуры окружающей среды. При расчете не будем учитывать время переключения транзисторов, т.е. ограничимся только статическим расчетом, так как скорость переключения транзисторов значительно превышает скорость изменения входного сигнала.

Необходимо отметить, что при выборе параметров элементов транзисторных схем УРЗ достаточно ограничиться только статическим расчетом без учета времени перехода транзисторного ключа из одного состояния в другое. Такое допущение, как уже отмечалось в § 3.3, возможно, так как скорость переключения даже наиболее низкочастотных транзисторов значительно превышает максимальную скорость изменения сигналов управления. Подбор типа транзистора по допустимой рабочей частоте и учет времени переключения иногда необходимы в импульсных схемах при продолжительности импульса, измеряемой микросекундами.

Интегральные микросхемы на МДП-транзисторах (МДП-ИМС) в настоящее время получили очень широкое распространение для создания устройств со средней и высокой степенями интеграции. К устройствам со средней степенью интеграции относятся широко используемые регистры, счетчики, сумматоры, а к устройствам с высокой степенью интеграции — постоянные и оперативные запоминающие устройства, электронные калькуляторы, микропроцессоры, аналого-цифровые, цифроаналоговые преобразователи и др. Важное преимущество МДП-ИМС связано с технологией их изготовления, которая позволяет с меньшими затратами средств по сравнению с биполярной технологией изготовлять гораздо более сложные схемы. МДП-ИМС имеют сравнительно простую конструкцию, обеспечивают получение высокого процента выхода годных схем и не требуют дополнительной изоляции элементов в схеме. Геометрические размеры МДП-транзисторов значительно меньше по сравнению с биполярными транзисторами, что позволяет существенно повысить степень

Как было показано в главе 1, полевые транзисторы, в отличие от биполярных, управляются напряжением. Эта особенность накладывает свои отпечатки на структуру построения к-параметры схемы обеспечения рабочих режимов усилительных, каскадов на полевых транзисторах и параметры самого каскада. Так же как и биполярные полевые транзисторы, имеют три схемы включения: с общим стоком (ОС), общим истоком (ОИ) и общим затвором (ОЗ). Для конкретности характеристики каскадов рассмотрим полевой транзистор с р—• «-переходом с ка--налом л-типа. Наиболее распространен каскад с ОИ, эквивалентный каскаду с ОЭ на биполярном транзисторе. Принципиальная схема этого каскада показана на 4.7, а. Здесь при выбранной величине сопротивления R3 подбирается напряжение источника —Е3, чтобы обеспечить заданный режим работы каскада. В частности, для работы в режиме А и получения на выходе максимального неискаженного сигнала это напряжение выбирается так, чтобы напряжение на резисторе Rc составляло бы половину питающего напряжения Ес. Конденсаторы Cpi и. Ср2 выбираются так же, как для усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Так как входное сопротивление и сопротивление нагрузки у полевых транзисторов значительно больше, чем у биполярных, то при прочих равных условиях величины используемых конденсаторов в этих схемах значительно' меньше.

тока, но предназначены для усиления переменного тока, получили название усилителей с гальваническими связями (УГС). В таких усилителях стабильность задания режимов транзисторов значительно более низка, чем в усилителях постоянного тока, так как в УГС она необходима лишь для получения без ограничения заданных выходных напряжений и токов. Возможны три различных способа построения усилителей с гальваническими связями:

Рассмотрим дифференциальный каскад, выполненный на полевых транзисторах с р—«-переходом ( 4.22, а). Как видно из рисунка, каскад выполнен на двух полевых транзисторах с р—«-переходом с каналом «-типа, включенных по схеме с ОИ. В цепи истока установлен генератор тока /„, от которого требуется (так же как и для дифференциального каскада на биполярных транзисторах) высокая стабильность тока и максимально возможное выходное сопротивление. В цепях стока установлены сопротивления ^?ci и ^С2, между которыми и снимается выходное напряжение иъых. При необходимости оно может сниматься между любой из этих точек и общей шиной схемы. Так как выходное сопротивление полевых транзисторов значительно, то для увеличения коэффициента усиления применение динамических нагрузок особенно целесообразно. В исходном состоянии потенциалы обоих затворов транзисторов ?/вх! и [/вх2 относительно общей шины равны нулю. Питание схемы осуществляется также от двух независимых источников Е\ и ЕЪ относительно общей шины. Входные сигналы, так же как в дифференциальном каскаде на биполярных транзисторах, могут подаваться как между входами f/Bxi и ?/вх2, так и к каждому входу независимо относительно общей шины.

Однако, несмотря на целый ряд преимуществ полевых транзисторов перед биполярными, они не могут заменить их полностью. Это, в частности, связано с малым коэффициентом усиления полевых транзисторов. Рабочий диапазон частот полевых транзисторов значительно меньше, чем биполярных: их чаще всего используют до частот в несколько мегагерц.

Так как основными транзисторами современных микросхем являются транзисторы п-р-п типа, то в микросхемах чаще всего находят применение не источники тока, а токоотводы, поскольку их параметры в силу лучших показателей п-р-п транзисторов значительно превосходят параметры источников тока. В связи с этим рассматриваются только схемы токоотводов. Теоретический анализ токоотводов может быть полностью перенесен и на источники тока, но с учетом полярности транзисторов и источников питания. Таким образом, все

Наряду с биполярными, в полупроводниковых ИМС широко применяются полевые МДП-транзисторы (с изолированным затвором). В основе изготовления МДП-транзисторов так же, как и биполярных, лежит планарная технология, однако число технологических операций, необходимых для создания МДП-транзисторов, значительно сокращается. Принцип действия МДП-транзисторов описан в параграфе 7.11 (рис, 7.23).

Однако, несмотря на целый ряд преимуществ полевых транзисторов перед биполярными, они не могут заменить их полностью. Это, в частности, связано с малым коэффициентом усиления полевых транзисторов. Рабочий диапазон частот полевых транзисторов значительно меньше, чем биполярных: их чаще всего используют до частот в несколько мегагерц.

3. Почему входное сопротивление полевых транзисторов значительно больше входного сопротивления биполярных транзисторов?