Динамика двухступенчатых элементов .

Для простоты будем считать, что элемент имеет один вход и две емкости.

Пусть на входе НУ.

Тогда VD₁ и VD₂ открыты и на выходе НУ

U_Y,Н=U_Х,Н+U_Д-U_Д=U_Х,Н. Емкости практически разряжены

Пусть сигнал на входе переключается в ВУ, тогда VD₁ закрывается и получается следующая схема замещения:

Если принебречь тепловым током диода и падением напряжения на диоде, то схема упростится и будет иметь следующий вид:

U_C,УСТ=((Е₁/R₁) - E₃)/(1/R₁ + 1/R₃) из формулы следует, что для того чтобы величина верхнего уровня была положительна нужно чтобы R₁>R₂ таким образом емкости заряжаются до величины U_C,УСТ .

Т = (C& + Cv)*(R1 R3) , если входные диоды работают в режиме А то время переключения t_НВ = 3Т , если входные диоды работают в режиме Б то когда напряжение на выходе достигнет U_Y,В входной диод откроется

и напряжение на выходе фиксируется и переходный процесс заканчивается . время переключения определяется частью экспоненты , смотри режим Б элемента И .

Переключение из ВУ в НУ :

С начала на входе ВУ , емкости заряжены в режиме А до Е_ЭКВ , смотри предыдущий режим (U_C,УСТ) , а в режиме Б емкости заряжены примерно до U_Х,В , когда напряжение на входе переключается в НУ то входной диод открывается но закрывается VD₂ . Если пренебречь тепловым током через VD₂ то получим следующую схему замещения:

Левая часть схемы повторяет переходный процесс для схемы И (может быть большой ток) . В соответствии со второй схемой напряжение на выходе стремится к Е3 . Емкость Uy стремится перезарядится до отрицательного напряжение , но когда напряжение на выходе достигает НУ диод VD5открывается и напряжение на выходе фиксируется на величине НУ и переходный процесс заканчивается . То естьчтобы найти время переключения с ВУ в НУ необходимо решить уравнение перезаряда емкости относительно t когда емкость заряжается от U_Y,В до U_YН.

Полупроводниковые транзисторы.

Транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные МОП, МДП ). Биполярные делятся на p-n-p-типа и n-p-n-типа. Полевые ‑ на n-канальные и p-канальные, а так же по типу канала ‑ с индуцированным или со встроенным каналом (в цифровой технике применяется с индуцированным каналом).

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы имеют три вывода ‑ база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э). Схема простейшего биполярного транзистора n-p-n-типа:

Диод между Б и К будем называть диодом коллектора (ДК), а диод между Б и Э будем называть диодом эмитера (ДЭ). В зависимости от состояния этих диодов возможны следующие четыре режима работы транзистора:

1. отсечка;

2. линейный (активный, усилительный );

3. насыщение ;

4. инверсный.

Если оба диода закрыты ‑ это режим отсечки; если оба диода открыты ‑ насыщение; если открыт ДЭ ‑ линейный; если открыт ДК ‑ инверсный;

Схемы замещения транзисторов. Модель Эберса-Молла.

Отсечка: Оба диода закрыты , оба источника тока отсутствуют . Решение уравнения Эберса - Молла дает следующей результат:

Всвязи с тем что _И (инверсное) _И<<  _И/=0.В разультате в базе протекает ток I_КТ. Когда транзистор находится в отсечке в Б и К течет почти одинаковый ток.

Схема замещения со стороны базы:

Тепловой ток ‑ величина постоянная и зависит от температуры: при увеличении t на 10С ток увеличивается в два раза.

Схема замещения со стороны коллектора :

Линейный режим: ДЭ открыт ДК закрыт.

I_К=*I_ДЭ; I_Э=I_ДЭ  I_К=*I_Э, где  - коэффициент усиления по току, его значение находится в пределах от 0,8 до 0,995.

В линейном режиме I_К=I_Э. Определим связь между I_К и I_Б: I_Б=I_Э-I_К= =I_К/(-I_К)=I_К((1-)/);

I_К=/(1-)*I_Б; /(1-)=, где  - коэффициент передачи по току.

I_Э=(+1)*I_Б; =/(+1);

Значение  можно получить из справочника.

I_Э=I_К+I_Б

Схема замещения со стороны базы:

Значение U_БЭ находится по справоч-

нику

Схема замещения со стороны коллектора:

Насыщение: открыты оба диода. Схема замещения со стороны базы такая же как в линейном режиме. Возможна следующая схема замещения всего транзистора:

Величина U_БК справочная но всегда U_БК<U_БЭ. Будем считать, что U_БК0.6 В, а U_БЭ0.7 В.

Исходя из этой схемы замещения можно построить схему замещения со стороны К:

Токи в режиме насыщения никак не связаны ‑ они всегда определяются внешней схемой. Если пренебречь падениями напряжения на диодах то можно условно считать, что транзистор стягивается в точку: I_Э=I_К+I_Б.

Инверсный режим: ДК открыт

I_Э=_И*I_К;

I_Э=_И*I_Б;

I_К=I_Э+I_Б;

_И находится в пределах от 0,3 до 0,4.

Схема замещения со стороны базы:

Схема замещения со стороны эмитера: