Біполярний ключ з використанням прискорюючого (форсуючого) конденсатора

Рис. 24. Транзисторний ключ із форсуючою ємністю на вході Рис. 25. Модифікація схеми

Один із найпростіших засобів прискорення роботи ключа – використання прискорюючого (форсуючого) конденсатора, який на вході схеми включається паралельно резистору R_Б.

В момент різкої зміни вхідного сигналу створюється надлишковий струм на базі, який в декілька разів може перевищувати номінальний. В момент t1 струм проходить по колу конденсатора до моменту його повного заряду (Рис. 26). Наявність великого струму переводить транзистор в режим насичення. При подачі на вхід низького струму полярність конденсатора змінюється і струм розсмоктування проходить через конденсатор.

Ємність C вибирається виходячи з необхідної швидкодії так, щоб за період проходження імпульсів конденсатор встигав розряджатись, інакше швидкодія знижується і тривалість фронтів зростає. Необхідно враховувати максимальний струм на базі, а також зміну струму на базі в момент t2.

Перевага: висока швидкодія.

Недолік: наявність додаткової ємності.

Рис. 26. Часова діаграма струму на базі та напруг

Діодна фіксація вихідного високого рівня

Рис. 2. Схема транзисторного ключа з діодною фіксацією на виході

D_ф – діод фіксації

R_H1=R_H2=…=R_HN

Нехай N = 10, R_{еквівалентний} = 30 Ом => R_Hi = 1300 Ом.

Схема з фіксуючим діодом на виході забезпечує фіксацію вихідного високого рівня при заданому вихідному навантаженні (при заданій кількості N резисторів R_Нi). Для фіксації високого вихідного рівня використовується додаткове джерело живлення опори E_оп, величина якого визначається виходячи з величини U¹_вих (вихідний високий рівень) та прямого падіння напруги на діоді фіксації D_ф:

Е_оп = U¹_вих – U_{Dпр ,} U¹_вих ≥ U¹_{вих min}

Якщо на виході відсутнє навантаження, то струм I¹_вих проходить по колу E→R3→D_ф→E_оп.

Фіксуюче коло дозволяє підтримувати вихідну напругу високого рівня в заданому діапазоні за умови, що навантаження не перевищує N_max:

0 ≤ N ≤ N_max

Кількість навантаження визначається вихідним струмом I¹_вих.

При зміні навантаження в заданих межах N = 1 ÷ k вихідний струм точки a розподіляється між колом фіксації (D_ф→Е_оп) та елементами навантаження R_Нi.

У випадку перевищення навантаження коло фіксації відключається і весь струм йде на паралельно ввімкнене навантаження та вихідний рівень «1» стає меншим заданого мінімального вихідного рівня «1» (U¹_вих < U¹_вих min). Вихідний рівень визначається співвідношенням номіналів резисторів R3 та R_екв. Таким чином коло Е_оп→D_ф забезпечує стабільність вихідного високого рівня при зміні навантаження з урахуванням заданого коефіцієнта розгалуження та не впливає на вихідний низький рівень (при низькому рівні це коло закрите).

Базова схема дтл (діодно-транзисторної логіки)

6. a

Рис. 38. Базова схема ДТЛ

Призначення елементів:

R₁, D₁, D₂ − вхідний блок, що реалізує функцію «І».

D₃, D₄ – діоди зміщення.

Резистор R₁ та діоди D₁ і D₂ утворюють вхідний блок, який реалізує функцію «І». Резистор R₁ задає величину вхідного струму I⁰_вх, якщо на входах хоча б один низький рівень, та величину базового струму для T1, якщо на всіх входах встановлений високий рівень. Діоди D₁ та D₂ підвищують поріг спрацьовування схеми та пропускають струм в одному напрямку. Діоди D₃, D₄ − діоди зміщення, забезпечують надійне закриття транзистора, коли хоча б на одному вході низький рівень. Резистор зміщення використовується для забезпечення перемикання транзистора при переході його з режиму насичення, а також підвищує надійне закриття при зміні напруги в точці а.

Резистор R_к обмежує колекторний струм транзистора T1.

Транзистор T1 забезпечує інверсію базового сигналу. Тобто вся схема реалізує функцію «І-НЕ».

U_вх=L=U_{КЕн Тi-1} => U_a = U_{КЕн Тi-1} + U_{D1(2) ,} де T_i-1 - схема на вході.

Через колектор транзистора схеми на вході протікає сумарний струм:

I_K = I_Rк+k * I_H

Максимальний вхідний струм I⁰_вх буде в тому випадку, коли низький рівень тільки на одному вході.

I⁰_вих = k*I_H , де k – кількість навантаження.

Принцип роботи схеми:

Якщо хоча б на один із входів схеми подати низький рівень, то відкривається відповідний вхідний діод та вхідний струм протікає по колу E→R₁→D₁₍₂₎. При цьому струм на базу транзистора не подається, транзистор Т1 закритий і на виході високий рівень.

U_a = U⁰_вх + U_D1(2) = U_КЕ Ti-1 + U_D1(2)

При послідовно ввімкненій схемі ДТЛ струм I⁰_вх потрапляє на вхід попередньої схеми, тобто визначає навантажувальну здатність схеми в режимі, коли на її виході встановлений низький рівень, при цьому струм на базу транзистора T1 не потрапляє, відповідно T1 знаходиться в режимі відсічки та на виході нашої схеми встановлено високий рівень.

Якщо на всі входи подати високий рівень (U_вх1=U_вх2=Н), то вхідні діоди D₁ та D₂ закриті і струм по колу E→R₁→D₃→D₄ від джерела живлення потрапляє на базу T1, відповідно транзистор відкривається, переходить в режим насичення і на виході встановлюється низький рівень: U_вих=L=U_{КЕн Т}.

U_а = U_D3 + U_D4 + U_{БЕн Т}