1.Входные и выходные и передаточные характеристики биполярного транзистора с общим эммитером.

.Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы Iб, и напряжение на коллекторе Uк, а выходными характеристиками будут ток коллектора Iк и напряжение на эмиттере Uэ.

Ранее при анализе биполярного транзистора в схеме с общей базой была получена связь между током коллектора и током эмиттера в следующем виде:

В схеме с общим эмиттером (в соответствии с первым законом Кирхгофа) .

после перегруппирования сомножителей получаем:

Рис. 5.15. Схема включения транзистора с общим эмиттером

Коэффициент α/(1-α) перед сомножителем Iб показывает, как изменяется ток коллектора Iк при единичном изменении тока базы Iб. Он называется коэффициентом усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Обозначим этот коэффициент значком β.

(5.31)

Поскольку величина коэффициента передачи α близка к единице (α < 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >> 1). При значениях коэффициента передачи α = 0,98÷0,99 коэффициент усиления будет лежать в диапазоне β = 50÷100.

С учетом (5.31), а также Iк0* = Iк0/(1-α) выражение (5.30) можно переписать в виде:

где Iк0* = (1+β)Iк0 - тепловой ток отдельно взятого p-n перехода, который много больше теплового тока коллектора Iк0, а величина rк определяется как rк* = rк/(1+β).

Продифференцировав уравнение (5.32) по току базы Iб, получаем β = ΔIк/ΔIб. Отсюда следует, что коэффициент усиления β показывает, во сколько раз изменяется ток коллектора Iк при изменении тока базы Iб.

Для характеристики величины β как функции параметров биполярного транзистора вспомним, что коэффициент передачи эмиттерного тока определяется как α = γ·κ, где . Следовательно, . Для величины β было получено значение: β = α/(1-α). Поскольку W/L << 1, а γ ≈ 1, получаем:

(5.33)

На рисунке 5.16а приведены вольт-амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером с током базы, как параметром кривых. Сравнивая эти характеристики с аналогичными характеристиками для биполярного транзистора в схеме с общей базой, можно видеть, что они качественно подобны.

Проанализируем, почему малые изменения тока базы Iб вызывают значительные изменения коллекторного тока Iк. Значение коэффициента β, существенно большее единицы, означает, что коэффициент передачи α близок к единице. В этом случае коллекторный ток близок к эмиттерному току, а ток базы (по физической природе рекомбинационный) существенно меньше и коллекторного и эмиттерного тока. При значении коэффициента α = 0,99 из 100 дырок, инжектированных через эмиттерный переход, 99 экстрагируются через коллекторный переход, и лишь одна прорекомбинирует с электронами в базе и даст вклад в базовый ток.

Рис. 5.16. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора КТ215В, включенного по схеме с общим эмиттером [24, 29]:

а) входные характеристики; б) выходные характеристики

2.КМДП ИС ИЛИ-НЕ.Схемы и принцип работы.Схема логического элемента ИЛИ-НЕ на основе КМДП-ключа приведена на рисунке 3.18. Если на оба входа поданы сигналы низкого уровня, то транзисторы VT₃ и VT₄ будут открыты, так как имеют канал с проводимостью р-типа, а транзисторы VT₁ и VT₂ — закрыты, так как имеют канал с проводимостью n-типа. Таким образом, на выходе установится напряжение высокого уровня (логическая единица). При подаче напряжения высокого уровня хотя бы на один из входов соответствующий транзистор VT₃ или VT₄ закроется, т.е. ток через них не течет, а транзистор VT₁ или VT₂ соответственно откроется. На выходе установится напряжение низкого уровня (логический ноль). Видно, что данная схема реализует логическую функцию ИЛИ—НЕ

3. Составные части базового элемента ЭСЛ ИС К500 серии и хи назначения Функционально схема ЭСЛ состоит из трех узлов (см. рисунок 3.13): а) токового переключателя на транзисторах VT₁  VT₄ и резисторах         R₁R₃. Содержит две ветви: входную ‑ на транзисторах VТ₁  VТ₃ (максимально может быть до 9 входов) и резисторе R₁ и опорную на VТ₄ и резисторе R₂. Транзисторы работают в ключевом режиме, а именно: открыт – активный режим, не входит в насыщенный, и заперт. Ветви имеют общее сопротивление R₃. Источник питания En и резистор R₃ образуют генератор тока, причем  R3 >> R₁, R₂. Это дает постоянство эмиттерного тока ;

б) источника опорного напряжения, включающего

б) источника опорного напряжения, включающего параметрический стабилизатор на элементах R₅, VD₁, VD₂, R₆ и эмиттерный повторитель на VT₅  и R ₄. VD₁, VD₂ – обеспечивают температурную компенсацию U_оп;

в) выходных эмиттерных повторителей на транзисторах VT₆ и VT₇. Цепь нагрузок транзисторов VT₆ и VT₇ вынесена из ИС ЭСЛ, что способствует снижению рассеиваемой в ней мощности и расширению функциональных возможностей. Эмиттерные повторители на VT₆ и VT₇ также являются сдвигателями уровней, повторяют Uвх, но сдвигают его на 0,7 В для обеспечения входа и выхода низкого  и высокого  уровней.

Таким образом, эмиттерные повторители на VT₆ и VT₇ обеспечивают:

1)    формирование выходных сигналов;

2)    развязку между переключателями  тока и нагрузкой;

3)    высокую нагрузочную способность;

4)    быстрый перезаряд емкости нагрузки  за счет малого выходного сопротивления.

В схеме общей шиной является шина +Е_п, в результате чего потенциалы точек схемы отрицательны относительно общей шины. Однако в схеме ЭСЛ так же, как и в схемах ТТЛ, реализован принцип положительной логики, при которой большему выходному напряжению соответствует сигнал логической единицы, а меньшему – сигнал логического нуля.

Быстродействие токового переключателя высокое, так как транзисторы не входят в насыщение и, кроме того, мал логический перепад напряжений между значениями логического нуля и логической единицы. Это обеспечивается выбором малых значений сопротивлений резисторов R₁ и R₂ схемы, что крайне полезно с точки зрения уменьшения постоянной времени перезаряда выходной емкости транзистора.

Нетрудно заметить, что рассмотренная схема реализует по выходу y₁ операцию ИЛИ-НЕ, а по выходу у₂ – операцию ИЛИ

;  .

Резисторы R_Б, включенные между базами транзисторов VТ₁  VТ₃ и – E_n, обеспечивают запертое состояние этих транзисторов при отсутствии входного сигнала. Это позволяет не беспокоиться о подключении неиспользуемых входов ИС к выводам источника питания. Условное обозначение ЭСЛ имеет вид (см. рисунок 3.13,б).

№23

1.Какие схемотехнические приемы применяются для расширения логических возможностей ЭСЛ элементов.

1) Расширение логических возможностей базового ЭСЛ элемента возможно путём объединения выводов 2-х или нескольких ЭСЛ элементов на общем сопротивлении.

2) Другим эффективным приёмом расширения логических возможностями ЭСЛ является применение двух- или трехуровневое переключение тока. Для этого на входе ставится эмиттерный повторитель, позволяющий сдвинуть уровень входного сигнала до значений, необходимых для переключения логического элемента. При этом ток может переключаться несколько раз, в зависимости от уровней смещения во входных эмиттерных повторителях.

2.Схемы включения транзисторов получили своё название в зависимости от того, какой из выводов транзисторов будет являться общим для входной и выходной цепи.

С хема включения транзистора с общей базой

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:1) коэффициент усиления по току Iвых / Iвх (для схемы с общей базой Iвых / Iвх = IК / IЭ = a);2) входное сопротивление RвхБ =

= Uвх / Iвх = UБЭ / IЭ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора. Эта схема имеет следующие недостатки: она не усиливает ток (a < 1), имеет малое входное сопротивление, и для ее питания требуется два разных источника напряжения. Но в то же время такая схема имеет хорошие температурные и частотные свойства.Схема включения с общим эмиттером Эта схема является наиболее распространённой, так как она даёт наибольшее усиление по мощности.Д остоинствами схемы с общим эмиттером являются:

· большой коэффициент усиления по току;

· большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление;

· для питания схемы требуются два однополярных источника, что позволяет на практике обходиться одним источником питания.

Недостатки: худшие, чем у схемы с общей базой, температурные и частотные свойства. Однако за счёт преимуществ схема с ОЭ применяется наиболее часто.

Схема включения транзистора с общим коллектором

В схеме с ОК коллектор является общей точкой входа и выхода, поскольку источники питания ЕБ и ЕЭ всегда шунтированы конденсаторами большой ёмкости и для переменного тока могут считаться короткозамкнутыми. Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, то есть очень сильна отрицательная обратная связь.

Схема включения	Коэффициент усиления
	по току	по напряжению	по мощности
С общей базой	,   < 1	, а так как RН  1…10 кОм, Rвх  1…10 Ом, тогда KU  100…1000
С общим коллектором
С общим эмиттером

3.Схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ на nМДП-транзисторах и принципы их работы

1)В двухходовой схеме ИЛИ-НЕ (1-ый рисунок) входные транзисторы T1 и T2 соединены параллельно. Если хотя бы на один из входов подан высокий уровень напряжения, соответствующий транзистор отпирается, и на выходе схемы будет низкий уровень. И только при подаче на все входы схемы низкого уровня транзисторы T1 и T2 запрутся и на выходе появится высокий уровень.

2)В двухходовой схеме И-НЕ (2-ой рисунок) входные транзисторы T1 и T2 соединены последовательно. Если хотя бы на один из входов подан низкий уровень напряжения, соответствующий транзистор запирается, ток через входные транзисторы не течет, и на выходе схемы будет высокий уровень. И только при подаче на все входы схемы высокого уровня транзисторы T1 и T2 откроются, течет ток, и на выходе будет низкий уровень.

№ 24