Глава 9. Импульсные и цифровые устройства

транзистор закрыт и на выходе устанавливается высокое напряжение,

соответствующее логической единице. Если напряжение ивк > t/ в х , то

транзистор полностью открывается. Через него в этом случае протека-

ет большой ток коллектора, падение напряжения на нагрузочном ре-

зисторе RK будет большим, примерно равным напряжению питания Еп.

Следовательно, потенциал коллектора будет близок к нулю. На выхо-

де ключа устанавливается низкий уровень напряжения, соответст-

вующий логическому нулю.

^ "вы:

Рис. 4

Транзистор в составе электронного ключа удобно рассматривать

как резистор с управляемым сопротивлением. При открытом транзи-

сторе сопротивление между коллектором и эмиттером мало (ключ

замкнут), при закрытом — велико (ключ разомкнут).

Напряжение f/'BX определяет помехоустойчивость закрытого клю-

ча. Если уровень помех, наводок или шумов не превышает это напря-

жение, то переключения ключа в замкнутое состояние с логическим

нулем на выходе схемы не возникает. Напряжение (7°вх определяет

помехоустойчивость открытого ключа. Если напряжение на входе при

воздействии помех, наводок или шумов не ниже этого напряжения, то

перехода ключа в закрытое состояние не происходит. Переходную об-

ласть, располагающуюся между напряжениями С/'вх и И°ВХ, стремятся

сделать как можно меньше.

При проектировании цифровых устройств и микропроцессоров,

работающих на высоких частотах, важнейшее значение имеет быстро-

действие ключа.

На рис. 5 приведены переходные процессы в ключе на биполярном

транзисторе. На вход ключа поступает идеальный прямоугольный им-

пульс s(f), длительность которого сравнима с длительностью переход-

9.1. Импульсные сигналы и электронный ключ

ных процессов в электронном ключе. Под действием этого сигнала

открывается транзистор и возникает импульс тока коллектора /к(0-

Максимального значения ток коллектора достигает через некото-

рое время, равное примерно времени заряда входной емкости:

Т] = RCCBX. После того как сигнал на входе ключа уменьшается до ну-

ля, ток коллектора небольшое время, равное тр, практически не изме-

няется, так как продолжается процесс рассасывания (и дрейфа в кол-

лекторный переход) неосновных носителей, которые накопились в

базовой области транзистора в предыдущие моменты времени. Затем

ток коллектора примерно по экспоненциальному закону уменьшается

до нуля в соответствии с разрядом входной емкости Свх транзистора.

Г/о

Рис.5

Импульс напряжения на коллекторе дополнительно искажен про-

цессами заряда и разряда выходной емкости СВЬ]Х транзисторного

ключа, происходящих с постоянной времени Т2=ЛКСВЫХ. В итоге вы-

ходной импульс задерживается на время, равное примерно /з =

(Т]+т2)/2. При этом длительность выходного импульса увеличивается

на время тр.

Для увеличения быстродействия электронного ключа при изготов-

лении современных микросхем и микропроцессоров используется

простой, но эффективный метод — уменьшение геометрических раз-