Импульсные устройства. Электронные триггеры, страница 3

.                                                       (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