6)Транзисторний ключ з нелінійним зворотним зв’язком

Для підвищення швидкодії у цифрових пристроях часто застосовується нелінійний колекторно-базовий від’ємний зворотний зв’язок.

U₁ = U_БЕ + U_{D1 пряме}

U₂ = U₁ − U_{D2 пряме}

Рис. 23. Транзисторний ключ з нелінійним зворотним зв’язком

Призначення елементів:

R_Б – обмежує струм у колі бази транзистора;

R_К – обмежує струм у колекторному колі транзистора;

R_ЗМ – резистор зміщення, забезпечує надійне вимикання транзистора при подачі на вхід низького рівня;

D₁ – забезпечує гальванічну розв’язку в колі бази;

D₂ – забезпечує нелінійний зворотний зв’язок.

Діод зворотного зв’язку D₂ перебуває під напругою U₁-U₂. До моменту, поки напруга в точці 2 перевищує напругу в точці 1, діод закритий. При подачі на вхід високого рівня, струм проходить через резистор R_Б та діод D₁ на базу транзистора T1. Під час відкриття транзистора напруга в точці 2 зменшується. Коли напруга в точці 2 стає менша за напругу в точці 1, діод D₂ включається у прямому напрямку (відкривається). Включення діода замикає вузли 1 та 2 через малий опір відкритого діода D₂. Наявність нелінійного зворотного зв’язку (НЗЗ) знижує коефіцієнт підсилення струму каскаду так, що подальше збільшення вхідного струму I_Rб мало впливає на підвищення струму на колекторі. На колекторі зберігається позитивна напруга і транзистор T1 не заходить у режим насичення.

При наявності НЗЗ транзистор не може зайти в режим насичення. НЗЗ модернізує схему транзисторного ключа. Як тільки напруга відкриває діод, струм розділяється і йде як на колектор, так і на емітер. Якщо D₁ та D₂ однакові, то U_KЕ=U_БЕ (теоретична границя насичення).

При подачі замикаючого сигналу спочатку відключається діод D₂, а потім змінюється колекторна напруга. При закритому транзисторі нелінійний зворотний зв’язок розірваний. Так як при використанні НЗЗ у базі транзистора не відбувається надлишкове накопичення зарядів, то при закритті транзистора спостерігається мінімальний струм розсмоктування, що забезпечує швидке закриття транзистора.

7) Схемы транзисторных ключей

В цифровых устройствах применяются все виды и типы транзисторных ключей. В настоящее время, используется только npn транзисторы. В комбинированных и аналоговых схемах используются элементы pnp транзисторах. Npn имеют большее быстродействие в сравнении с pnp, объясняется подвижностью носителей заряда. Общая цепь должна иметь минимальную индуктивность. Rб — сопротивление цепи базы.

С общим коллектором

ki>1, ku < 1. Обратная связь по напряжению. Аналогия — эмиттерный повторитель. В нем действует 100% отрицательная последовательная обратная связь по напряжению. Поэтому каскады не обладают формирующими свойствами (сигнал затухает при последовательной передаче через несколько каскадов). У этого каскада очень маленькое выходное сопротивление. Используется как буферный. Используется при работе на низкоомную нагрузку и нагрузку с большой паразитной емкостью и индуктивностью, т.е. линии электрических интерфейсов. Rk — сопротивление, включенное в цепь коллектора. Rб — сопротивление в цепи базы. Rг — внутренне сопротивление источника сигнала. Ег — эдс генератора сигнала.

8) Основна базова схема ттл

В Інтегральній техніці знайшли застосування декілька типів основних логічних схем, які відрізняються елементами, що реалізують логічну операцію "1" чи "АБО", а також методом зв'язку між схемами в послідовних колах. Найбільшого поширення при виготовленні елементів малої і середньої степені інтеграції набула транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ). Елементи ТТЛ характерні тим. що з для зменшення впливу ємнісного навантаження (тобто з для підвищення швидкодії) вхідне коло таких елементів виконується на основі багатоемітерного транзистора по схемі з спільною базою, який має низький вхідний опір. В таких схемах необхідно, щоб коло, яке є генератором для багатоемітерного транзистора, при відключенні останнього було низькоомним і забезпечувало б швидке розсмоктування неосновних носіїв, накопичених в базі багатоемітерного транзистора. Для цього вихідний каскад попереднього однотипного елементу повинен бути достатньо потужним і низькоомним. Схема типового базового елемента ТТЛ представлена на рис 2. Даний елемент реалізує функцію "І-НІ в додатній логіці і функцію "АБО-НІ у від'ємній логіці, причому на транзисторах VТ2–VТ4 реалізовано складний інвентор, який здійснює операцію "НІ". Таке схемне рішення дозволило забеспечити високу навантажувальну здатність, достатню швидкодію і завадостійкість схеми, оскільки струм в закритому стані схеми створюється малим вихідним опором емітерного повторювача, зібраного на транзисторі VТЗ. а у відкритому стані струм, що поступає в схему, забезпечується малим вихідним опором відкритого транзистора VТ4. Якщо на всі входи багатоемітерного транзистора VТ1 подані напруги, що відповідають рівню логічної одиниці, то струм через резистор НІ тече в базу транзистора VТ2, а потім підсилений струм з емітера VТ2 поступає в базу вихідного інвертуючого транзистора VТ4, відкриваючи його; при цьому транзистор VТЗ буде закритий і напруга на виході буде відповідати рівню логічного нуля. Якщо хоча б на одному вході багатоемітерного транзистора появиться вхідна напруга, що відповідає рівню логічного нуля, то відкриється відповідний перехід база-емітер, багатоемітерний транзистор перейде в стан насичення і потенціал його колектора стане близьким до нуля. Тобто. VТ2 закриється, VТЗ відкриється, а на виході схеми встановиться напруга, яка відповідає рівню логічної одиниці.

Рис. 2. Базова схема елемента "І–НІ" ТТЛ схеми з резистором в колекторі