Cборник_ЛР

1)открытый транзистор T1 (или T2), либо по первому, либо по второму эмиттеру в зависимости от режима работы ЭП находится в насыщении;

2)переключение ЭП начинается с отпирания ранее закрытого транзистора

итолько затем закрывается транзистор, бывший открытым;

3)из соотношений (3.12) и (3.13) видно, что переключение ЭП из состоя-

ния “0” в состояние “1” происходит при UД > Uoп, а из “1” в “0” - при

UД < Uoп. Это означает, что ЭП по входу UД имеет вольтамперную характери-

стику с гистерезисом (рис.3.5).

В таблице 3.1 приведены логические уровни на управляющих входах ЭП,

обеспечивающих его работу в различных режимах.

Таблица 3.1

Режимы работы ЭП

Переключательные характеристики ЭП

Для определения функциональных параметров ЭП (рис.3.1) необходимы следующие зависимости:

1.IД = f(UД);

2.UК1 = f(UД);

3.UК2 = f(UД).

63

На основании проведенного анализа режимов работы ЭП несложно полу-

чить соотношения, которые с определенной степенью точности позволят по-

строить указанные зависимости.

A

UД

B UК2

в

G

A F C

Рис.3.5. Вольт-амперная (а) и передаточные (б, в)

характеристики ЭП

64

Рассмотрим исходное состояние ЭП, когда напряжение UA UA1 UИП , а

UД = 0. В этом случае всегда по второму эмиттеру открыт транзистор Т1, так как Uоп > 0. В цепи источника напряжения UД течет ток IД. При увеличении UД

ток IД будет уменьшаться (линия АВ на рис.3.5,а) по закону

На графике (рис.3.5,а) этот ток имеет отрицательное значение, так как принято считать положительным втекающий в исследуемую схему ток, а ток

IД вытекает из ЭП.

Соотношение (3.14) справедливо, пока не начал открываться транзистор

Т2, а это произойдет при

Будем считать, что включение транзистора Т2 закончится, когда на его р-n

переходе установится напряжение UБЭн, т.е. Т2 войдет в насыщение. При этом напряжение на входе D необходимо увеличить до значения

Дальнейшее увеличение напряжения UД уже не изменяет величины тока

IД, который практически равен нулю (ток обратно смещенного р-n перехода).

Постепенное уменьшение напряжения UД приводит к отпиранию транзи-

стора T1. Происходит это при

На графике (рис.3.5,а) стрелками показано перемещение условной рабочей точки ЭП при его переключениях, вызванных изменением напряжения UД.

65

Построение характеристик переключения, приведенных на рис.3.5, облег-

чается тем, что для различных значений UД напряжения UКЭн и UБЭн насыщен-

ного транзистора изменяются незначительно. Лишь вблизи интервалов

{UД(B), UД(C)} и {UД(G), UД(F)}, где происходит переключение ЭП, напряжения

UБЭ и UКЭ транзисторов меняются существенно. В результате мы имеем воз-

можность построения кусочно-линейных зависимостей, одну из которых мы и построили (рис.3.5,а).

Когда задаем UA UA1 UИП , то ЭП (рис.3.1) опять будем рассматривать в виде рис.3.4.

Исходное состояние UД = 0, Uoп > 0. Следовательно транзистор Т1 открыт и насыщен.

Как и (3.14) соотношения (3.19), (3.20) справедливы пока UД UД(B) из

(3.15). Это линия АВ на графиках рис.3.5,б,в.

При возрастании напряжения UД на участке СЕ и при его уменьшении на участке EF (рис.3.5,б,в) транзистор T1 закрыт. Поэтому не наблюдается влия-

ние напряжения UД на величины UК1 и UК2, которые определяются как:

С учетом (3.15) - (3.18) соотношения (3.19) - (3.22) позволяют построить в кусочно-линейном виде зависимости UК1 = f(UД), и UК2 = f(UД).

Функциональные параметры ЭП Для численной характеристики работы ЭП в различных режимах исполь-

зуются следующие параметры:

66

1. IД0 сч , IД1 сч - ток, протекающий по цепи управления в режиме считывания

“0” и “1”.

2.IД0 зап , IД1 зап - ток, протекающий по цепи управления в режиме записи “0”

и“1”.

3.UД0 , UД1 - логические уровни на управляющем входе ЭП, обеспечиваю-

щие переключение соответственно в “0” и в “1”.

4.U DD - ширина петли гистерезиса.

5.Uп0 зап , Uп1 зап - запас помехоустойчивость в режиме записи.

6. U 0 , U1 - помехоустойчивость в режиме считывания.

п сч п сч

7.Uп0 хр , Uп1 хр - помехоустойчивость в режиме хранения.

8.Ixp - ток, протекающий через ЭП от источника питания в режиме хране-

ния.

На рис.3.6,а,б,в показано, как определяются первые шесть типов парамет-

ров по характеристикам переключения ЭП. Как и при анализе передаточных

характеристик вентилей в точках D1 и D2 (рис.3.6,б,в) зависимостей

UК1 = f(UД) и UК2 = f(UД) касательная к передаточной характеристике имеет с горизонталью угол в 450.

Для различных типов ЭП понятие помехоустойчивости в режиме хранения одного из состояний “0” или “1” может не иметь смысла. Так для ЭП рис.3.1

выполнение неравенства (3.1) является условием неразрушения информации.

Если окажется, что UД станет меньше U A0 , то произойдет переключение ЭП из “1” в состояние “0”. Наибольшая вероятность такого события, когда

UД UД0 , а разность UД0 UA0 и является мерой запаса помехоустойчивости

ЭП в состоянии “1”. Следовательно

Uп1 хр UД0 UA0 .

67

Когда ЭП (рис.3.1) находится в состоянии “0”, при выполнении условия

UA0 Uоп , никакое значение напряжения UД не сможет переключить ЭП в

состояниe “1”. Поэтому для данного типа ЭП величина Uп0 хр не определена,

если не рассматривать явления пробоя р-n переходов.

D1

UК1

б

UК2

в

Рис.3.6. Определение функциональных параметров ЭП

68

Величина тока, потребляемого ЭП от источника питания в режиме хране-

ния, определяется из соотношения (3.14) при подстановке вместо UД напряжения U A0 .

Задание на лабораторную работу

Предварительный расчет

Основные данные для расчета представлены в табл.3.2. Рассчитываются зависимости IД = f(UД); UК1 = f(UД); UК2 = f(UД) с использованием методики,

изложенной в теоретическом разделе.

Таблица 3.2

Варианты задания параметров по бригадам

Экспериментальная часть

Установить на макете номиналы резисторов R1...R4 и величины напряже-

ния UИП и Uoп в соответствии с вариантом (табл.3.2). Составить электрические схемы измерения вольт-амперной характеристики IД = f(UД) и передаточных характеристик UК1 = f(UД), UК2 = f(UД) схемы ЭП при использовании ПНСХ.

Получить на экране осциллографа указанные характеристики. Эксперимен-

тальные графики накладываются на расчетные.

69

Обработка результатов

По экспериментальным характеристикам ЭП определить функциональные параметры ЭП в соответствии с изложенной выше методикой и рис.3.6, ре-

зультаты внести в форму табл.3.3.

Таблица 3.3

Таблица представления результатов измерений

Контрольные вопросы

1.Из каких функциональных блоков состоит ЭП?

2.В каких режимах работает ЭП статического запоминающего устройства

спроизвольной выборкой?

3.Как выглядит электрическая схема бистабильной ячейки статического ЭП на биполярных транзисторах?

4.Каково назначение бистабильной ячейки (рис.3.2,а)?

5.В каком режиме работает открытый транзистор ЭП (рис.3.1) при

UД = Uoп = UA, если R1 = R3, R2 = R4 = 0,5R1?

6. Равны ли напряжения коллекторов транзисторов T1 и T2 в ЭП (рис.3.1)

при UD = Uoп = UA, если R1 = R3, R2 = R4?

7. Пусть UД = Uoп = UA. В каком соотношении находятся токи всех, равных по площади р-n переходов эмиттер-база транзисторов ЭП (рис.3.1)?

8. Первоначально Uoп = UA, а затем UA понижаeтся. Как при этом изменя-

ются токи эмиттеров транзисторов T1 и T2 ЭП (рис.3.1), если UД =Uoп?

9. Изменится ли режим работы открытого транзистора, если из схемы ЭП

(рис.3.4) исключить закрытый транзистор?

70

10. Пусть первоначально UA > Uoп и UД = Uoп. Как будет изменяться ток IД

при уменьшении напряжения UA если: а) открыт транзистор T1, б) открыт транзистор Т2?

11. Как, пользуясь амперметром или вольтметром можно определить со-

стояние ЭП, если UД = Uoп? Амперметр разрешается включать только в разрыв цепи подключения источников напряжения UД , Uoп, UA или UИП.

12. В исходном состоянии ЭП (рис.3.1) UA > UД > Uoп и открыт транзистор

Т2. Как будет изменяться потенциал коллектора транзистора Т2 при уменьше-

нии напряжения UД?

13. Пусть в исходном состоянии UA > UД > Uoп , а UИП = 0. Какое устано-

вится состояние ЭП (рис.3.1) после включения источников питания?

14.Сохранится ли работоспособность ЭП (рис.3.1), если R2 = R4 = 0?

15.При некотором значении сопротивления резисторов R1, R2, R3, R4 и

UA = UД = Uoп открыт транзистор Т1. Можно ли переключить ЭП в другое со-

стояние, если а) уменьшать сопротивление резистора R2 или R4, б) изменять сопротивление резистора R1 или R3?

16. Как по экспериментальным зависимостям IД = f(UД), UК = f(UД) опре-

делить минимально допустимую величину логического перепада напряжения UД для ЭП (рис.3.1), если UД UД1 Uоп Uоп UД0 ?

17.Как осуществляется запись информации в ЭП (рис.3.1)?

18.Как можно осуществить считывание информации из ЭП (рис.3.1)?

71

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Шишина Л.Ю. Основные устройства цифровой микросхемотехники.

Часть 2. Учебное пособие. Москва 2013, РИО МИЭТ.

2.Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. Лаборатория знаний. М.

Бином 2009.

72