. (4.5)
После перехода открывающегося транзистора в насыщение или закрывающегося в отсечку (в зависимости от того, что раньше наступит), коэффициент усиления обращается в нуль и регенеративный процесс прекращается. В наступившем статическом состоянии действие обратной связи обеспечивает функцию памяти триггера.
Таким образом, как было сказано, задача переключения принципиально не линейна, и её анализ проводится различными способами на различных этапах.
Длительность регенеративного процесса переключения. Воспользуемся операторным методом и представим функцию передачи двух последовательно соединённых транзисторных каскадов (рис.4.1) как
=
.
Для описания
процессов переключения триггера представляют интерес начальные интервалы
времени после открытия транзисторов. Для малых времён можно использовать
аппроксимацию функции передачи для высоких частот .
Тогда
.
Тогда функция передачи (4.4) после
замыкания обратной связи () равна:
.
Обратное преобразование Лапласа (
по таблицам или по теореме разложения с учётом кратности корня) от определяет временную зависимость нарастания
тока:
.
Диаграмма тока на рис.4.4 демонстрирует
лавинообразное увеличение скорости его нарастания и позволяет оценить
длительность регенеративного процесса как интервал возрастания тока, например,
в 20 раз, величиной , близкой к минимально возможной
для выбранного типа транзисторов.
Рис. 4.4
Этот результат
объясним рассмотренными ранее зависимостями времени переключения транзисторных
ключей. Согласно (2.21) время перехода транзистора в насыщение уменьшается до
величины , если открывающий ток базы равен току
коллектора насыщения. Именно это условие имеется в схеме рис.4.1, где коллектор
непосредственно присоединён к базе
и наоборот.
Влияние
сопротивлений в базовых цепях триггеров. В схеме RS
–триггера на интегральных схемах (рис.4.2) скорость регенеративного процесса
переключения уменьшена, поскольку уменьшены токи базы открываемых транзисторов
(4.1) из-за сопротивления резисторов . При анализе
транзисторных ключей рассматривался способ ускорения перехода транзистора в
насыщение путём шунтирования базового резистора конденсатором небольшой
ёмкости, представляющим собой короткое замыкание на стадии перехода в
насыщение.
В традиционных схемах триггеров на транзисторах в дискретном исполнении такое решение используется достаточно широко. Однако, в схемах триггеров в микроэлектронном исполнении «ускоряющие» конденсаторы не применяются, поскольку занимают значительную площадь и существенно снижают плотность компоновки микросхем, в первую очередь объём памяти запоминающих устройств.
4.5. Требования к параметрам управляющих воздействий при переключении триггеров
При переключении триггеров кроме рассмотренного регенеративного процесса действуют все причины инерционности, рассмотренные при анализе транзисторных ключей: рассасывание избыточного заряда, перезаряд паразитных ёмкостей и ёмкостей в цепях обратной связи. Как было показано, все эти причины объединяются в показателе среднего времени задержки распространения, который для интегральных микросхем является паспортным параметром (рис.3.4). Для наглядности описания процессов переключения во многих случаях пренебрегают длительностью фронта и спада и учитывают только задержку, обладающую свойством аддитивности при переключениях последовательных элементов.
Рис. 4.5
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.