Структури базових логічних елементів, страница 5

8.Використання такої схеми ключа дозволяє:

·  пiдвищити навантажувальну здiбнiсть логiчного елемента;

·  пiдвищити пороговий рiвень вхiдної напруги i перешкодостiйкiсть;

·  підвищити швидкість перемикання в динамічних режимах.

  Розглянемо особливостi роботи схеми. При U_ВХ=0 транзистори VT1 і VT3 знаходяться в закритому станi за рахунок змiщуючих потенцiалiв U_БЕ.1 i U_БЕ.3. Напруга на колекторi VТ1 U_К1=Е_К – I_К0R_К i близька до рiвня логiчної одиницi. Вона забезпечує нормальний активний режим транзистора VТ2, який в даному випадку працює на навантаження R_Н як емiттерний повторювач. Тобто

                             U_ВИХ= Е_К -  I_К.0 R_К – U_БЕ.2 »Е_К

При наростаннi вхiдної напруги транзистор VТ1 спочаткузнаходиться в закритому станi. З моменту, коли U_ВХ ³ U_БЕ.1 вiн переходить в активний режим роботи з струмом бази, який визначається по формулi:

                                             I_Б1 = (U_ВХ –U_Е1)/(b+1)R_Е

З ростом I_Б1 пiдвищується струм емiттера I_Е1, i напруга U_Е1. Коли створюється нерiвнiсть  U_Е1> U_БЕ3  вiдкривається транзистор VT3 i його перехiд база – емiттер шунтує резистор R_Е1. Струм I_Б1 зростає i транзистор VT1 входить в режим насичення. За рахунок струму вiд джерела Е_К через R_К1 i вiдкритий транзистор VT1 транзистор VT3 також входить в режим насичення.

       Вiдповiдно до умов роботи ключа з динамiчним навантаженням VT2 повинен закритись. Але в розглянутих умовах  це неможливо, так як потенцiал його бази вище нiж емiтера. Для вирiшення цiєї проблеми необхiдно пiдняти потенцiал емiтера VТ2, що робиться за рахунок допомiжного дiода, який вмикається вiдповiдно до рис.2.6. Пiсля закривання VТ2 напруга на виходi схеми стає близькою до “0”. Максимальний вихiдний струм ключа визначається струмом змiщеного в зворотньому напрямку переходу база- емiттер VТ2.

Рис. 2.7

 При зміні станів транзисторів VТ2 і VТ3 мають місце ситуації, коли на короткому інтервалі часу один з транзисторів ще не встиг закритись, а інший вже відкрився. В результаті через обидва транзистори проходить значний струм, який називається динамічним струмом перемикання ключа. Величина динамічного струму може досягти недопустимих величин для безопасної роботи транзисторів. Тому для їх захисту  в схемi передбачається резистор R_К2, який обмежує величини динамічних струмів на безопасному рівні.В схемi iснують i iншi поблеми в побудовi ключа, частина з яких буде розглянута при вивченнi конкретних схем логiчних елементiв.

    9.   Схеми з перемиканням струму.    Вiдома в практицi пiдсилювальної технiки схема диференцiйного каскаду (рис.2.7, схема на VТ1, VТ2) не могла не привернути увагу розробникiв логiчних схем. Повязано це з тим, що розглянутi вище схеми в тiй чи iншiй мiрi не задовольняють основним положенням, якi необхiдно закладати в структуру логiчних елементiв, тобто:

·  ненасиченнi транзисторнi схеми;

·  мiнiмальний перепад напруг;

·  величини струмiв повиннi забезпе

                                                                 -чити мiнiмальний час пперемикання.

                            Рис. 2.7.                            

   Розглянемо особливiсть роботи приведеної схеми з точки зору логiчного ключа. На вхiд бази транзистора VТ2 подається постійний потенціал Е₀ , а вхідний логічний сигнал подається  на базу VТ1.

       При нульовому вхiдному сигналi транзистор VТ2 вiдкритий i струм I_Е замикається через R_Е1, емiттер колектор VТ2, i R_К2. Падiння напруги на R_Е1 визначається потенцiалом U_Е, який приводить до запирання VТ1. В результатi напруга на колекторi VТ1 практично рiвняється напрузi живлення Е_К, а вихiдний сигнал U_ВИХ, що знiмається з резистора R_Е2 емiттерного повторювача, виконаного на VТ3, визначається рiвнем (рис.2.7):

                        U¹_ВИХ= Е_К – U_БЕ.3,                                                               (2.12)