|
Характеристики и параметры электронных ключей.Стр 1 из 5Следующая ⇒ Электронные ключи Транзисторные ключи (ТК). 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(UКЭ), Iб=f(UБЭ) – семейство выходных и входных характеристик. Характеристики и параметры электронных ключей. Характеристика отсечки – токи и напряжения при (Iэ=0): Iк≈IКБО, Iб≈-IКБО, UКЭа=Ек-IКБОRк≈ Ек, Rт= UКЭа/IКБО (не менее 100кОм). Характеристика на границе отсечки (UБЭ=0): Iб≈-IКБО, Iэ≈h21эI IКБО, Ir≈(1+h21эI) IКБО Область насыщения – линия ОН: Rнас=Rт=Uк.нас./Iк.нас (10-100 Ом); Iк.нас. ≈Eк/Rк. Критерий насыщения: IБ>IБнас=Iк.нас/h21Э. Степень насыщения – оценка глубины насыщения – относительное превышение базовым током тока для границы насыщения: N=(IБ- IБнас)/ IБнас. 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) UКЭнас – остаточное напряжение в откр. состоянии; 4) UКЭзакр=Eк- IКБО Rк – макс. напряжение при закр. ТК; 5) коэффициент использования напряжения притания KE=(UКЭзакр-UКЭнас) 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/h21э* 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; UБЭпор- напряжение, при котором откр. эмиттерный переход. 2. Формирование фронта. Идет перепад Iб1, достаточный для следующего насыщения, увеличение коллекторного тока идет по экспотенциальному закону до Iк.нас= Eк/Rк. Q(t)= Iб1 τa(1-exp(-t/ τa) (доли мкс) – длительность фронта 3. Накопление носителей. Начиная с tфр токи к, э, б не меняются, но заряд в базе нарастает tн=(3-5) τн, когда заряд в базе Q=Iб1 τн
Закрытие ТК происходит в 2 этапа: 1. Рассасывание избыточного заряда. Ток коллектора не меняется, IЭ уменьшается на дельта Iб Подставим: Q(∞)=Iб2τн: Q(t)=Q(0)exp(-t/ τн)+Iб2τн(1- exp(-t/ τн)). 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. Длительность отрицательного фронта: Логические функции Шифраторы и дешифраторы. 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=2k. Существует так называемый приоритетный шифратор в интегральном исполнении К155ИД1. Двоичный вход на входе А, 10 выходов. 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,
Рассмотрим более общую структуру.
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. Цифровые компараторы. Компаратор – устройство, предназначенно для сравнения цифровых кодов А и В (А=В), т.е. установить равенство всех разрядов этих кодов или
4-разрядный компарартор
(наличие на входах условий позволяет наращивать разряды)
Триггеры на элементах и/не
Выход Q – основной, по нему судим, в каком состоянии находится триггер. Триггер на элементах или/не
Асинхронный RS – триггер. Имеет два информационных входа: S и R для установки "1" и "0" соответственно, а также два входа прямой Q и инверсный `Q. 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 Qt+1 и `Qt+1 обозначают логические уровни на выходе триггера после подачи информации на его входы. Для триггера с прямыми входами при S=1 и R=0 Qt+1=1 S=0 R=1 Qt+1=0 S=0 R=0 Qt+1=Qt S=1 R=1 – состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов ЛУ на выходах триггера одинаковы: Qt+1=`Qt+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 Qt+1=1); режим S=0, R=0 называется режимом хранения информации, так как информация на входе остается неизменной. Синхронный RS – триггер. Синхронный (тактируемый) RS–триггер получается из асинхронного путем подключения к его входам схемы управления. Здесь Sа и Ra – 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. Счетчики импульсов. 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. Элементы памяти ОЗУ и ПЗУ. 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). Генераторы функций. 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. На схеме: ГТИ – генератор тактовых импульсов, СЧ – счётчик, DC – дешифратор, ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь, ФНЧ – фильтр низких частот.
Электронные ключи Транзисторные ключи (ТК). 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(UКЭ), Iб=f(UБЭ) – семейство выходных и входных характеристик. Характеристики и параметры электронных ключей. Характеристика отсечки – токи и напряжения при (Iэ=0): Iк≈IКБО, Iб≈-IКБО, UКЭа=Ек-IКБОRк≈ Ек, Rт= UКЭа/IКБО (не менее 100кОм). Характеристика на границе отсечки (UБЭ=0): Iб≈-IКБО, Iэ≈h21эI IКБО, Ir≈(1+h21эI) IКБО Область насыщения – линия ОН: Rнас=Rт=Uк.нас./Iк.нас (10-100 Ом); Iк.нас. ≈Eк/Rк. Критерий насыщения: IБ>IБнас=Iк.нас/h21Э. Степень насыщения – оценка глубины насыщения – относительное превышение базовым током тока для границы насыщения: N=(IБ- IБнас)/ IБнас. 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) UКЭнас – остаточное напряжение в откр. состоянии; 4) UКЭзакр=Eк- IКБО Rк – макс. напряжение при закр. ТК; 5) коэффициент использования напряжения притания KE=(UКЭзакр-UКЭнас) ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... 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 делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|