Характеристики и параметры электронных ключей.

Транзисторные ключи (ТК) – наиболее распространенные элементы импульсных устройств, на основе которых создаются триггеры, мультивибраторы, коммутаторы и т.д.

Режимы работы: режим отсечки, нормальный активный, инверсный активный, режим насыщения.

Входные (б) и выходные (в) характеристики ключа.

ТК – быстродействующий ключ и имеет 2 состояния: разомкнутое – режим

отсечки (транзистор заперт) и сомкнутое (режим насыщения или близкий к нему.

Статические характеристики ТК: Iк=f(U_КЭ), Iб=f(U_БЭ) – семейство выходных и входных характеристик.

Характеристики и параметры электронных ключей.

Характеристика отсечки – токи и напряжения при (Iэ=0): Iк≈I_КБО, Iб≈-I_КБО, U_КЭа=Ек-I_КБОRк≈ Ек,

Характеристика на границе отсечки (U_БЭ=0): Iб≈-I_КБО, Iэ≈h_21э_I I_КБО, Ir≈(1+h_21э_I) I_КБО

Область насыщения – линия ОН: Rнас=Rт=Uк.нас./Iк.нас (10-100 Ом); Iк.нас. ≈Eк/Rк.

Степень насыщения – оценка глубины насыщения – относительное превышение базовым током тока для границы насыщения: N=(I_Б- I_Бнас)/ I_Бнас.

ТКU (температурный коэффициент напряжения) = 0,15мВ/град

Входную цепь ТК характеризуют следующие параметры: 1) входной ток закрытого транзистора; 2) напряжения управления для надежного запирания; 3) минимальный перепад управляющего сигнала, необходимый для надежного отпирания ТК; 4) входное сопротивление в открытом состоянии.

Выходные параметры: 1) выходное сопротивление Rвых (при закр. и откр. ТК); 2) Iнас; 3) U_КЭнас – остаточное напряжение в откр. состоянии; 4) U_КЭзакр=Eк- I_КБО Rк – макс. напряжение при закр. ТК; 5) коэффициент использования напряжения притания K_E=(U_КЭзакр-U_КЭнас)

Анализ переходных процессов при отпирании и запирании ТК.

Используют метод заряда базы – принцип электростатической нейтральности базы. В любой точке базы «+» и «-» одинаковы и изменяются с одной скоростью.

dQ/dt+Q/τ=Iб (уравнение заряда базы, где Q и τ – заряд и время жизни неосновных носителей заряда)

Ток базы расходуется на рекомбинацию зарядов и на накопление заряда). В установившемся режиме уравнение: Q(∞)=Iб τ. Его решение Q(t)= Q(∞)-(Q(∞)-Q(0))e^(t/ τ), где Q(0) – заряд в базе при t=0, Q(∞) – заряд по окончании переходного процесса, Q(t) – текущее значение.

Qгр= τ/h_21э* Iк.нас – граничное значение – переход из активной области в область насыщения.

Метод заряда позволяет определить значения необходимых величин в статическом и динамическом режимах работы транзистора.

Процесс открывания транзистора имеет 3 стадии:

1. Задержка фронта – перезарядка барьерных емкостей Сэ и Ск под действием входного сигнала.

(нс), τвх=RбCвх; U_БЭпор- напряжение, при котором откр. эмиттерный переход.

2. Формирование фронта. Идет перепад I_б1, достаточный для следующего насыщения, увеличение коллекторного тока идет по экспотенциальному закону до Iк.нас= Eк/Rк. Q(t)= I_б1 τ_a(1-exp(-t/ τ_a)

3. Накопление носителей. Начиная с tфр токи к, э, б не меняются, но заряд в базе нарастает t_н=(3-5) τ_н, когда заряд в базе Q=I_б1 τ_н

1. Рассасывание избыточного заряда. Ток коллектора не меняется, I_Э уменьшается на дельта Iб

Подставим: Q(∞)=I_б2τ_н: Q(t)=Q(0)exp(-t/ τ_н)+I_б2τ_н(1- exp(-t/ τ_н)). Рассасывание заканчивается, когда Q(t)=Qгр. Время рассасывания:

2. Формирование отрицательного фронта – происходит по трем направлениям: либо рассасывание избыточного заряда может произойти одновременно у коллекторного и эмиттерного переходов, либо оно произойдет раньше у кого-то из них.

Рис. а-в – быстрее рассосалось у коллекторного перехода.

Рис. г-д – быстрее рассосалось у эмиттерного перехода.

Шифратор – кодовый преобразователь, который имеет n входов и k выходов, и при подаче сигнала на один из входов (обязаетельно только на один) на выходах появляется двоичный код возбужденного входа. Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением n=2^k.

Существует так называемый приоритетный шифратор в интегральном исполнении

Существуют аналогичные преобразователи двоичного кода семисегментного индикатора.

Для построения шифратора можно использовать схемы ИЛИ – по одной на каждый выход. При этом схема разбивается на n простых фрагментов. К входу элементов ИЛИ каждого выходного разряда должны быть подключены те входы шифратора, в двоичном представлении номера которых есть единица в данном разряде. Так, к ИЛИ младшего разряда формируемого выходного кода должны быть подключены все нечетные входы, поскольку у всех нечетных номеров и только у них в младшем разряде содержится единица. Функциональная схема такого шифратора представлена на рисунке. Эту схему можно преобразовать по формулам де Моргана. В новом варианте вместо схемы ИЛИ будут И-НЕ.

Совместно с шифратором в состав кодирующих узлов может входить схема выделения старше единицы. Эта схема преобразует m-разрядное слово следующим образом: все старшие нули и самая старшая единица входного кода пропускается на вход без изменения; все разряды более младшие, чем старшая единица, заменяются нулями.

Дешифратор – преобразователь двоичного n-разрядного кода в унитарный 2ⁿ-разрядный код, все разряды которого, за исключением одного, равны нулю. Дешифраторы бывают полные и неполные. Дляы полного дешифратора выполняется условие: N=2ⁿ, где n-число входов, N-число выходов.

В неполных дешифраторах имеется n входов, но реализуется N<2ⁿ выходов. Так, например, дешифратор, имеющий 4 входа и 10 выходов будет неполным, а дешифратор, имеющий 2 входа и 4 выхода, будет полным.

Дешифратор может быть описан системой уравнений.

Рассмотрим принцип построения дешифратора на примере преобразования трехразрядного двоичного кода в унитарный код. Если считать, что входы и выходы упорядочены по возрастающим номерам,т.е. считать что коду 000 соответствует выход Y₀,

Будем считать, что преобразователи кодов имеют n входов и k выходов. Соотношения между n и k могут быть любыми: n=k, n<k, n>k. При преобразовании кода чисел с ними могут выполняться различные дополнительные операции, например, умножение на весовые коэффициенты. Примером невесового преобразования является преобразование двоично-десятичного кода в двоичный. Весовые преобразователи кодов используются при преобразовании числовой информации.

Интегральные микросхемы преобразователей кодов выпускаются только для наиболее распространенных операций: преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный код

Шкальные индикаторы предст. собой линейку светодиодов с одним общим анодом или катодом. Матричные индикаторы предст. собой набор светодиодов, расположенных по строкам и столбцам.

Компаратор – устройство, предназначенно для сравнения цифровых кодов А и В (А=В), т.е. установить равенство всех разрядов этих кодов или

(наличие на входах условий позволяет наращивать разряды)

Выход Q – основной, по нему судим, в каком состоянии находится триггер.

Имеет два информационных входа: S и R для установки "1" и "0" соответственно, а также два входа прямой Q и инверсный `Q.

Схемы триггера на ЛЭ ИЛИ-НЕ и И-НЕ приводятся на рисунке

Активным называют логический уровень, действующий на вход ЛЭ и однозначного определяющий логический уровень выходящего сигнала (независимо от уровней действующих на других входах). Для ЛЭ ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают высокий уровень (H), а для элемента И-НЕ – низкий (L – уровень). Уровни, подача которых на один из входов не приводит к изменению логического уровня на выходе, называют пассивными. Уровни Q^t+1 и `Q^t+1 обозначают логические уровни на выходе триггера после подачи информации на его входы.

S=1 R=1 – состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов ЛУ на выходах триггера одинаковы: Q^t+1=`Q^t+1=0, а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация является запрещенной.

Режим S=1, R=0 называют режимом записи "1" (так как Q^t+1=1); режим S=0, R=0 называется режимом хранения информации, так как информация на входе остается неизменной.

Синхронный (тактируемый) RS–триггер получается из асинхронного путем подключения к его входам схемы управления.

Здесь S_аи R_a – асинхронные входы, а S и R информационные входы. Вход С – тактовый (синхронизированный), q₁ и q₂– внутренние сигналы, управляют соответственно триггером, который, как его асинхронный аналог на элементе И-НЕ, переключается сигналами нулевого уровня.

Счетчик – функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания кода этого числа соответствующими триггерами. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике равно (2ⁿ–1), где n-число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер.

ОЗУ состоит из накопителя и схем управления. Накопитель пространства памяти состоит из заполняющих ячеек, каждая из которых хранит 1бит, а схема управления организует запись, выборку и считывание информации. Пространством памяти управляет дешифратор.

Организация пространства памяти- матричная (имеется матрица из m рядов и n колонок). Количество ячеек определяет емкость накопителя(m*n), в ячейку можно записать 1бит.

ПЗУ являются преобразователями кода адреса в код слова, т. е. комбинационной системой с n входа- ми и m выходами. Накопитель ПЗУ обычно выполняется в виде системы взаимно перпендикулярных шин, в пересечениях которых либо стоит (логическая 1), либо отсутствует (логический 0) элемент, связывающий между собой соответствующие горизонтальную и вертикальную шины. Выборка слов производится так же, как и в ОЗУ, при помощи дешифратора. Выходные транзисторы усилителей могут быть с открытым коллектором или с третьим состоянием. Тогда при стробирующем сигнале V=1 микросхема отключается от выходной шины, что позволяет наращивать память простым объединением выходов микросхем ПЗУ.

Самым простым ПЗУ является ПЗУ на диодах(диод-элемент памяти).

Формирование функций, в том числе линейно изменяющегося напряжения, возможно на основе преобразования ступенчатых функций φ(t) на интервале [t0, …, tn-1], таком чтобы |φ(t)-φk(t)|≤δ.

Режимы работы: режим отсечки, нормальный активный, инверсный активный, режим насыщения.

Входные (б) и выходные (в) характеристики ключа.

ТК – быстродействующий ключ и имеет 2 состояния: разомкнутое – режим

отсечки (транзистор заперт) и сомкнутое (режим насыщения или близкий к нему.

Статические характеристики ТК: Iк=f(U_КЭ), Iб=f(U_БЭ) – семейство выходных и входных характеристик.

Характеристики и параметры электронных ключей.

Характеристика отсечки – токи и напряжения при (Iэ=0): Iк≈I_КБО, Iб≈-I_КБО, U_КЭа=Ек-I_КБОRк≈ Ек,

Характеристика на границе отсечки (U_БЭ=0): Iб≈-I_КБО, Iэ≈h_21э_I I_КБО, Ir≈(1+h_21э_I) I_КБО

Область насыщения – линия ОН: Rнас=Rт=Uк.нас./Iк.нас (10-100 Ом); Iк.нас. ≈Eк/Rк.

ТКU (температурный коэффициент напряжения) = 0,15мВ/град

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: