Выключенное состояние

При выключении транзистора импульсом отрицательного входного напряжения в течение времени рассасывания fpac транзистор остается в режиме насыщения, ток коллектора сохраняется почти равным /к.нас. ток базы определяется ее внешней цепью. По окончании этого периода значительная часть избыточных носителей удалена из базы и в течение времени спада гсп ток коллектора уменьшается до 0,1-/к нас. Полное время выключения ?Выкл = fpac + fcn-

В логических ИС применяют более совершенный вариант инвертора ТТЛ увеличенных быстродействия, помехоустойчивости и нагрузочной способности ( 96, б). Транзисторы VT3 и VT4 образуют двухтактный выходной каскад, обеспечивающий большой выходной ток при логических 0 и 1 на выходе. Диод VD предотвращает открывание транзистора VT3 при логическом 0 на выходе (повышает на 0,6 В потенциал транзистора VT4). Каскад на транзисторе VT2 является фазорас-щепителем. При включении (выключении) транзистора VT2 потенциал его эмиттера повышается (понижается), а коллектора — понижается (повышается).

При выключении транзистора без ДШ ?рас в основном определяется эффективным временем жизни дырок в коллекторе и отчасти эффективным временем жизни электронов в пассивной базе. В этомслу-

Одним из существенных недостатков простейшего элемента ТТЛ (см. 7.7) является жесткое ограничение емкости нагрузки: при большой С„ время нарастания выходного напряжения определяется постоянной времени R2CH, с которой заряжается эта емкость. Для ЛЭ со сложным инвертором допустима значительно большая емкость нагрузки (С„ =50 ... 150 пФ), поскольку она заряжается большим эмит-терным током транзистора VT4, включающегося при выключении транзистора VT2.

При выключении транзистора на его базу подается обратное напряжение, в результате чего ток базы меняет свое направление и становится равным /б„ык. Пока происходит рассасывание неосновных носителей заряда в базе, этот ток не меняет своего значения.' Это время называется временем рассасывания twe. После окончания процесса рассасывания происходит спад тока базы, который продолжается в течение времени tcn. Таким образом, время выключения транзистора равно

Следует особо отметить, что при выключении транзистора, несмотря на изменение направления тока базы, транзистор в течение времени грас остается включенным и коллекторный ток не меняет своего значения. Спад тока коллектора начинается одновременно со спадом тока базы и заканчиваются они практически одновременно.

Следует отметить, что в результате процесса включения выходной импульс тока стока задерживается относительно поступления импульса управления на время /зад.вкл, а его фронт растягивается на время ttm. Аналогичный процесс происходит при выключении транзистора: имеется время задержки выключения ?зад.вык, время выключения /вык, в течение которого спадает импульс тока стока, и время 'уст установления исходного состояния.

Схема повышающего импульсного стабилизатора состоит из индуктивности L, ключевого транзистора Т, диода Z)c и емкости Сф сглаживающего фильтра. В соответствии с принципом действия повышающего стабилизатора напряжения при включении транзистора Т через индуктивность L начинает протекать ток, который нарастает по линейному закону. При выключении транзистора Т ток в индуктивности L начинает спадать по линейному закону, заряжая через диод ?>с емкость фильтра Сф.

Процессы при включении и выключении транзистора обусловлены движением носителей заряда (см. п. 2.3.4), из-за чего возможны большие импульсные потери мощности, плотность тока может быть значительной. Оптимальное регулирование тока базы позволяет уменьшить влияние этих нежелательных процессов.

Управление транзисторами. Для расчета предварительного каскада, управляющего силовым транзистором, необходимо знать допустимые напряжения база — эмиттер в режиме насыщения UBEsat и пробивное напряжение эмиттер — база U(br)ebo- Процессы при включении и выключении транзистора зависят от амплитуды и формы кривой положительного и отрицательного импульсов базового тока, предельные значения которого ни в коем случае не должны

2.28. Изменение во времени коллекторного тока ic (а) и тока базы 1в {б) при включении и выключении транзистора при активной нагрузке:

Напряжение переключения имеет максимальное значение при отсутствии тока в цепи управляющего электрода (ty3==0). В этом случае оно составляет несколько сотен вольт. При увеличении тока управления величина fAImax снижается. Практически при силе тока iy3 порядка 100 мА она уменьшается до нескольких десятков вольт. Выключенное состояние тиристора при обратном смещении (участок 4) характеризуется допустимым обратным напряжением f/06p, равным нескольким сотням вольт. Естественно, что указанные значения ?/0бр, Uamax, tya Для разных типов тиристоров различны и что здесь указаны лишь приблизительные их значения. Тиристор может оставаться включенным длительное время даже при отсутствии тока в цепи управляющего электрода. Тиристоры открываются при токах в несколько десятков миллиампер, а номинальные токи их определяются сотнями ампер. Тиристор обычно выключается по току в анодной цепи; он переходит в выключенное состояние при анодном токе, равном нулю. Однако при небольшом анодном

1. Средняя задержка распространения сигнала характеризует быстродействие микросхемы. Задержка распространения возникает вследствие задержки переключения логической микросхемы из одного крайнего состояния в другое и обратно. Эти задержки обычно не совпадают, поэтому различают задержку включения Р*, т. е. задержку перехода логической схемы из выключенного во включенное состояние (из положения У = О в Y = 1), и задержку выключения tl3° — время перехода из включенного в выключенное состояние. Отсчет времени производится на половинном уровне фронта и спада выходного сигнала. Средняя задержка распространения находится как

Для перевода ключа в выключенное состояние ко входу транзистора следует приложить запирающее напряжение, превышающее сумму напряжения отсечки и входного напряжения сигнала ?/вх. При подаче запирающего напряжения уменьшается наклон выходных характеристик ПТ в омической области и, следовательно, увеличивается выходное сопротивление. В выключенном состоянии выходная цепь представляет очень большое сопротивление /?,-закр, обычно превышающее 107 Ом, шунтированное емкостями Сс и и См.

Любая электрическая цепь может иметь любое число различных состояний: выключенное состояние и состояния при различных токах и приложенных напряжениях.

Любая электрическая цепь может иметь множество различных состояний: выключенное состояние и состояния при различных токах и приложенных напряжениях.

Выходные характеристики транзисторною ключа показаны на 19.30, б. Для того чтобы в отсутствие управляющего импульса напряжения транзистор надежно находился в отключенном состоянии (режим отсечки), между базой и эмиттером включают специальный источник питания Ек. Выключенное состояние транзистора p-n-p-типа обеспечивается подачей на базу положительного запирающего напряжения от этого источника. В этом случае коллекторный ток транзистора минимален и р>авен обратному току коллекторного перехода /Ко- Ток /Ко образуется неосновными носителями заряда. Напряжение на коллекторе транзистора С/ю = ?к — Лс^к, т. е. оно несколько меньше напряжения источника питания. Рабочая точка А ( 19.30, б) пересечения нагрузочной прямой с характеристикой, соответствующей току базы /Г) = — 1Ко, является точкой отсечки и соответствует закрытому состоянию транзистора. В режиме отсечки по цепи + ?Б, RE, коллекторный переход Т, RK, -?к, О, — ?Б протекает обратный ток. Для обеспечения надежносги режима отсечки необходимо, чтобы соблюдалось неравенство

Биполярный транзистор в цифровых интегральнных микросхемах обычно выполняет функцию ключа и все время работает либо в режиме насыщения, либо в режиме отсечки. В режиме насыщения происходит накопление неосновных носителей заряда в базе транзистора, а также в коллекторной области (см. § 4.15). Процессы накопления неосновных носителей и их последующего рассасывания при переводе транзистора в режим отсечки или в выключенное состояние связаны с относительно медленным процессом диффузии неосновных носителей заряда. Инерционность этих процессов определяет скорость переключения транзистора из включенного состояния в выключенное и обратно, т. е. скорость срабатывания схемы.

При работе в схеме ключа транзистор может -находиться в двух состояниях: включенном (транзистор открыт) и выключенном (транзистор закрыт и находится в режиме отсечки). Выключенное состояние транзистора р-п-р-тшпа обеспечивается подачей на базу положительного запирающего напряжения от источника Ее. При этом 1'к=/ктш и Мкэ~?к [точка А на линии нагрузки ( 7.8,6)]. Из уравнений (4.11) при глубокой отсечке, т. е. при ыкэ « ?к » »ФТ и «эб ~ ?б 3>фт, можно получить с учетом (4.1) следующие значения токов транзистора: /э~0, гк=/кбо и г'б =—/Кбо- Следовательно, в режиме отсечки через транзистор в направлении, указанном пунктирной стрелкой на 7.8, а, 'Протекает обратный ток коллектора /Кбо-

Управление состоянием повторителей осуществляется элементами ИЛИ-НЕ / и 2 с помощью управляющих сигналов ВК и Т. Если на входе ВК установлен высокий уровень лог. 1, то независимо от значения сигнала Т на выходах элементов ИЛИ-НЕ устанавливается низкий уровень лог. О и во всех разрядах оба повторителя оказываются установленными в выключенное состояние, и не происходит передачи информации ни в прямом, ни в обратном направлениях. При комбинации сигналов ВК=0 и Т = 1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ / образуется высокий уровень лог. 1 и повторители / во всех разрядах оказываются во включенном состоянии; на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 — низкий уровень лог. О, устанавливающий повторители 2 в выключенное состояние. Происходит передача 8-разрядных данных в направлении от А к В. При комбинации сигналов ВК = 0 и Т = 0, наоборот, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 устанавливается напряжение уровня лог. 1, открываются повторители 2, на выходе элемента ИЛИ-НЕ / устанавливается напряжение уровня лог. О и повторители / оказываются в выключенном состоянии. Происходит передача 8-разрядных данных от стороны В к стороне А. Таким образом, шинный формирователь обеспечивает управляемую двунаправленную передачу 8-разрядных данных в соответствии с табл. 3.20.

микросхем шинных формирователей подключены к источнику питающего напряжения + 5 В. К выводам ВК микросхем подается формируемый микропроцессором сигнал Подтверждение захвата. Передача адреса с выхода микропроцессора через шинный формирователь происходит при низком уровне сигнала Подтверждение захвата. В режиме захвата микропроцессор выдает сигнал Подтверждение захвата высокого уровня, этим сигналом выходы шинных формирователей переводятся в высокоомное (выключенное) состояние, микропроцессор оказывается отключенным от шины адреса. Элемент 1/4 К155ЛИ1 (один из четырех двухвходовых элементов И в микросхеме) используется для увеличения нагрузочной способности выхода Подтверждение захвата.

В режиме хранения или записи буфер устанавливается в выключенное состояние. В шину данных информация может поступать из микропроцессора либо из устройств ввода. В режиме чтения буфер устанавливается в открытое состояние и считанная из ОЗУ информация поступает в шину данных. Режим микросхем ОЗУ устанавливается сигнала-