Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4603 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
Mikroskhemotekhnika_Mindeeva.pdf
Скачиваний:
697
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
1.26 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

U 0

»

1

 

;

R K

0

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ 2

K0

× RН

(U

ИП

-U

ПОР0

) -1

 

 

 

 

UП » UПОР0

+

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K0 × RН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

9.3. Передаточная характеристика и параметры инвертора с нелинейной нагрузкой

На рис.9.11 приведена электрическая схема инвертора с нелинейной нагрузкой.

 

UИП

MН

 

 

IН~f(UВЫХ)

 

UВЫХ

M0

IС0 ~ f (UВХ,UВЫХ)

UВХ

 

Рис.9.11. Электрическая схема инвертора с нелинейной нагрузкой

Распишем напряжения на транзисторах.

UСИ = UВЫХ ,

UЗИ = UВХ , UПИ = 0,

Для М0 → UПОР = UПОР0 .

169

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UСИ = UИП -UВЫХ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UЗИ = UИП -UВЫХ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UПИ = 0 -UВЫХ = -UВЫХ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Для МН →

U

ПОР = UПОР0 + hUВЫХ.

 

 

 

В инверторе с нелинейной нагрузкой транзистор МН всегда

работает в пологой области, так как

 

 

−UПОР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UСИН

>

UЗИ

Н

Н

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + η

 

 

 

 

 

 

 

После подстановки напряжений получим следующее выра-

жение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- hUВЫХ )2

IН =

K

Н

 

(UЗИ

Н

-U

ПОР

Н

)2

 

 

K

Н

 

(UИП -UВЫХ

-UПОР

0

 

×

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

(1+ h)

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

K

Н

×

[UИП -UПОР

0

- (1+ h)UВЫХ ]2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.3)

На рис.9.12 приведены совместная ВАХ и передаточная характеристики.

Рассмотрим более подробно режимы транзисторов на различных участках характеристик логического элемента.

Участок AB → 0 < UВХ < UВХB .

М0 работает в режиме отсечки, МН - в пологой области.

IC0,IН

 

1

 

UВЫХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВХ

 

UВЫХ1 A

B

 

 

 

 

 

IН

 

 

 

 

U

 

= U

 

 

 

P1

 

 

ВЫХ

 

ВХ

D

 

 

IС0

 

PП

U

 

= UВХ −UПОР0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫХ

D 1+ η

 

 

A,B

 

0

 

 

C P0

 

 

UВЫХ

UВЫХ

 

 

 

 

 

UВХ

UВЫХ0 UВЫХ

 

UВЫХ1

UВХ0 U

 

U

U1

С

 

 

U

а

 

 

ВХB

 

ВХС

 

ВХ

ВХD

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

Рис.9.12. Характеристики инвертора с нелинейной нагрузкой: а - совместная ВАХ; б - передаточная

170

Исходя из режимов работы и условия равенства токов, распишем систему уравнений и определим выходное напряжение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ìIC0 = 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

Н = (9.3);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

íI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

îIC0 = IН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВЫХ = U

1

 

 

 

 

 

 

UИП -UПОР0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫХ =

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Граничное условие: в точке В транзистор М0 переходит из

режима отсечки в режим пологой области, т.е. UВХB

 

= UПОР0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Участок BC → UВХB < UВХ < UВХC .

 

 

 

 

М0 работает в режиме пологой области, МН - в пологой об-

ласти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)2

 

 

ì

 

 

 

 

 

 

K

0

 

 

 

(UЗИ

 

-UПОР

0

)

 

 

 

 

K

0

 

(UВХ -UПОР

0

 

 

ï IC0

=

 

 

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

×

 

 

 

 

 

 

 

;

 

2

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

2

(1

+ h)

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

í

 

IН = (9.3);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

I

C0

= I

Н

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

0

×

(UВХ -UПОР

0

)2

=

 

K

Н

×

 

[U

ИП

-UПОР

0

- (1+ h)UВЫХ ]2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UИП -UПОР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(UВХ -UПОР

 

)

 

 

 

 

 

 

UВЫХ

=

0

 

 

-

 

 

 

K

0

×

0

.

 

 

 

 

 

 

 

1

+ h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.4)

На участке ВС передаточная характеристика имеет линейную зависимость.

Граничное условие: в точке С транзистор М0 переходит из режима пологой в режим крутой области:

UСИ =

UЗИ -UПОР0

1

+ h

 

или

171

 

 

 

 

 

UВЫХC

=

UВХ

C

-UПОР

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ h

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решив совместно уравнения (9.4) и (9.5), получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

UИП -UПОР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(U

 

 

 

 

-UПОР

 

)

 

 

UВХ

 

-U

 

 

 

U

ВЫХС

=

0

-

 

K

0

 

×

ВХ

C

0

=

C

ПОР

0

,

 

1

+ h

 

 

KН

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

1+ h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ИП

+

 

 

 

K0

 

×U

ПОР0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВХC

=

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

 

 

K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВЫХС =

 

 

 

UИП

-UПОР0

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+

 

 

 

K0

)(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C одной стороны точка переключения РП принадлежит участку BC, а с другой стороны в этой точке UВЫХ = UВХ = UП. Поэтому

 

UИП -UПОР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(UП -UПОР

)

 

UП =

0

-

 

K

0

 

 

×

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

+ h

 

 

KН

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ИП

- (1 -

 

 

K0

 

 

)U

ПОР0

 

 

 

U П =

 

 

KН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + h +

 

 

K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

 

 

Участок СD → UВХC < UВХ < UВХD .

М0 работает в режиме крутой области, МН - в пологой облас-

ти.

172

ì

 

 

 

 

 

éUВЫХ (UВХ -U

ПОР0 )

 

 

UВЫХ2

ù

 

 

 

 

 

ï IC0 = K0 ×

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

ú × (1+ h);

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ú

 

 

 

 

 

í

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

û

 

 

 

 

 

IН = (9.3);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

IC0 = IН .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

éUВЫХ

(UВХ -UПОР

0

)

 

 

U 2

 

 

 

ù

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K0 × ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

ВЫХ

ú

 

×(1+ h) =

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

û

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

K

Н

×

[UИП

-UПОР

0

- (1+ h)UВЫХ ]2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВХ = UПОР0

-

KН (UИП -UПОР

0

)

+

 

 

KН (UИП

-UПОР

0

)2

+

 

 

 

 

 

K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1+ h)UВЫХ

+

(1+ h)UВЫХ

(1+

 

KН

);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ВЫХ »

 

 

KН

(UИП -UПОР0

)2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2K0 (1+ h)UВХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На этом участке характер зависимости линейногиперболический.

Основные параметры:

U1 = UИП -UПОР0 ;

1+ h

U 0 » KН (UИП -UПОР0 ) ;

2K0

U

ИП

- (1 -

 

K0

 

)U

ПОР0

 

 

U П »

 

 

 

KН

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + h +

 

K0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KН

 

 

173

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности