Структури базових логічних елементів, страница 4

                t_с =2.2×0.25×10^-6 =0.55×10 ^–6 сек.

В прикладі маємо досить великі значення часових характеристик, які не являються характерними для цифрових пристроїв, але в той же час приведені цифри говорять про те, що підвищення швидкодії перемикання ключів являється дійсно важливою задачею. 

       В практицi побудови швидкодiючих ключiв iснує багато шляхiв вирiшення вказаних протирiч [5]. Розглянемо лише тi, якi широко використовуються в цифровiй схемотехнiцi.

       Ненасичений бiполярний ключ з нелi-нiйним зворотнiм зв’язком.

     6.  Розв’язання протирiч, якi вiдмiчались ранiше, досягається в схемi, в якiй транзистор не входить в режим насичення, а низький рiвень вихiдної напруги стабiлiзується (рис.2.5). В схемi використовується iдея дiодного обмежувача і її ро-бота полягає в слiдуючому.

                                  Рис.2.5.                                     

Якщо транзистор ненасичений, то напруга на його колекторi перевищує напругу на базi i дiод змiщується в зворотньому напрямку. Весь вхiдний струм I_ВХ замикається через базу – емiтер транзистора. Коли вхiдний струм досягає величини, при якiй транзистор входить в режим насичення, величина напруги на колекторi зменшується завдяки наявностi збиткового об’ємного заряду в базi, тобто виконується спiввiдношення:

                                                   U_КЕ £ U_БЕ

Рис. 2.5

       При такому спiввiдношеннi дiод вiдкривається i частина вхiдного струму (струм зворотнього зв’язку I₃₃) вiдгалуджується через нього, замикаючись через зовнiшнi кола схеми. Але це можливо лише в тому випадку, коли падiння напруги U_д на вiдкритому дiодi достатньо мале, а точнiше:

                                                   U_Д+U_КЕ £ U_БЕ                                                 (2.11)

       Умова (2.11) не може бути виконана при використаннi дiодiв з р-n переходом, оскільки падiння напруги на них рiвняється падiнню напруги U_БЕ.Тому для створення таких ключiв використовуються дiоди створені  не на основi р-n переходу, а на основi процесiв, що проходять в структурi метал-напiвпровiдник. Такi дiоди називаються дiодами Шоткi. Їх особливiсть полягає в тому, що швидкiсть переносу зарядiв струму через контакт метал-напiвпровiдник приблизно на три порядки вища нiж в р-n переходi. Час їх вимикання дуже малий (до 100 п.с.) i не залежить вiд температури (для р-n переходiв до 100 н.с.). Друга їх перевага полягає в тому, що напруга їх вiдкривання U=0.2 ¸0.4 B, що в 2-3 рази менше нiж в р-n переходi.

       Використання дiодiв Шоткi забезпечує роботу транзистора на межі насичення, а такий транзистор здобув назву транзистора Шоткі (рис. 2.5б.). Транзистор Шоткi звичайно має малий час вимикання i дає можливiсть необмежено форсувати вмикаючi та вимикаючi струми для зниження  t_Ф  і t_С.

Ключ з динамiчним навантаженням.

Як відомо, в аналоговій схемотехніці підсилювач класу А з динамічним

                      7.  Рис.2.6.                         навантаженням представляє собою схему, в якій колекторний резистор заміщений транзистором, що працює в режимі джерела струму. Перевага такої схеми полягає в тому, що низькоомний колекторний резистор в режимі підсилення замінюється динамічним високоомним колекторним опором транзистора-навантаження. Це дає можливість суттєво підняти коефіцієнт підсилення каскаду. В цифровій схемотехніці пiд термiном “динамiчне навантаження” мається на увазi таке колекторне навантаження транзистора, величина якого змiнюється зi змiною режиму роботи схеми.  Прикладом схеми з динамiчним навантаженням може бути пiдсилювач класу B. Особливiсть цих схем полягає в тому, що вiдкриваючи регулюючий транзистор, одночасно збiльшують (зменшують) величину колекторного опору. При використаннi в якостi навантаження транзистора того ж типу провiдностi, що i регулюючий, в такiй схемi повинно забезпечуватись протифазне керування ними. Для цiєї мети використовується спецiальний фазоiнверсний каскад. По такому ж принципу будується i ключ з тою лише рiзницею, що вiдкритому стану ключа вiдповiдає закритий стан транзистора - навантаження i навпаки. (рис. 2.6.).