Στην πράξη, έτοιμο συγκροτήματα τρανζίστορ. Εξωτερικά, δεν διαφέρει από ένα συμβατικό τρανζίστορ. Ίδιο σώμα, ίδια τρία πόδια. Απλώς έχει πολλή ισχύ και το ρεύμα ελέγχου είναι μικροσκοπικό :) Στους τιμοκαταλόγους συνήθως δεν ενοχλούνται και γράφουν απλά - ένα τρανζίστορ Darlington ή ένα σύνθετο τρανζίστορ.
Για παράδειγμα ένα ζευγάρι BDW93C(NPN) και BDW94С(PNP) Εδώ είναι η εσωτερική τους δομή από το φύλλο δεδομένων.
Το φύλλο δεδομένων δείχνει την εσωτερική δομή αυτού του τσιπ. Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν και προστατευτικές δίοδοι εδώ. Παρά το γεγονός ότι σχεδιάζονται σαν να ήταν λειτουργικοί ενισχυτές, η έξοδος εδώ είναι τύπου ανοιχτού συλλέκτη. Δηλαδή, μπορεί να βραχυκυκλώσει μόνο με το έδαφος. Τι γίνεται σαφές από το ίδιο φύλλο δεδομένων αν κοιτάξετε τη δομή μιας βαλβίδας.
«Υπάρχει ασφάλεια στους αριθμούς». Έτσι μπορούμε να χαρακτηρίσουμε συμβολικά τους διακόπτες ενός τρανζίστορ. Φυσικά, είναι πολύ πιο εύκολο να λύσετε προβλήματα όταν συνδυάζεστε με άλλους σαν εσάς. Η εισαγωγή ενός δεύτερου τρανζίστορ καθιστά δυνατή τη μείωση των απαιτήσεων για την εξάπλωση και το μέγεθος του συντελεστή μετάδοσης A 2 1e Οι διακόπτες δύο τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μεταγωγή υψηλών τάσεων, καθώς και για τη διέλευση μεγάλου ρεύματος μέσω του φορτίου. .
Στο Σχ. 2.68, a...y δείχνει διαγράμματα για τη σύνδεση διακοπτών δύο τρανζίστορ σε διπολικά τρανζίστορ στο MK.
Ρύζι. 2.68. Διαγράμματα σύνδεσης για διακόπτες δύο τρανζίστορ σε διπολικά τρανζίστορ (αρχή):
α) το τρανζίστορ VT1 χρησιμεύει ως ακόλουθος εκπομπού. Ενισχύει το ρεύμα και, μέσω της περιοριστικής αντίστασης R2, το τροφοδοτεί στη βάση του τρανζίστορ VT2, το οποίο ελέγχει άμεσα το φορτίο RH.
β) τα τρανζίστορ K77, VT2 συνδέονται σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington (άλλο όνομα είναι "σύνθετο τρανζίστορ"). Το συνολικό κέρδος είναι ίσο με το γινόμενο των συντελεστών μετάδοσης L 21E και των δύο τρανζίστορ. Το τρανζίστορ VT1 εγκαθίσταται συνήθως με χαμηλή ισχύ και υψηλότερη συχνότητα από το VT2. Η αντίσταση R1 καθορίζει τον βαθμό κορεσμού του "ζεύγους". Η αντίσταση της αντίστασης R2 επιλέγεται αντιστρόφως ανάλογη με το ρεύμα στο φορτίο: από αρκετές εκατοντάδες ohms έως δεκάδες kiloohms.
γ) D. Boxtel’s scheme. Η δίοδος Schottky VD1 επιταχύνει την απενεργοποίηση του ισχυρού τρανζίστορ VT2, αυξάνοντας κατά 2...3 φορές την κλίση των άκρων του σήματος σε συχνότητα 100 kHz. Αυτό εξαλείφει το κύριο μειονέκτημα των κυκλωμάτων με τρανζίστορ Darlington - χαμηλή απόδοση.
δ) παρόμοιο με το Σχ. 2.68, a, αλλά το τρανζίστορ VT1 ανοίγει όταν η γραμμή MK μεταβεί στη λειτουργία εισόδου με μια κατάσταση Z ή μια είσοδο με μια εσωτερική αντίσταση "έλξης". Από αυτή την άποψη, το τρέχον φορτίο στη γραμμή θύρας μειώνεται, αλλά η απόδοση μειώνεται λόγω της διαρροής πρόσθετης ισχύος στην αντίσταση R1 σε επίπεδο LOW στην έξοδο MK.
ε) «αυτοπροστατευμένος διακόπτης» στο τρανζίστορ ισχύος VT2 και στο τρανζίστορ περιορισμού VT1 Μόλις το ρεύμα στο φορτίο Ln υπερβεί ένα ορισμένο όριο, για παράδειγμα, λόγω ατυχήματος ή βραχυκυκλώματος, μια τάση επαρκής για να ανοίξει το τρανζίστορ Το VT1 απελευθερώνεται στην αντίσταση R3. Μετατρέπει το τρανζίστορ σύνδεσης βάσης VT2, προκαλώντας περιορισμό του ρεύματος εξόδου.
ε) παλμικός ενισχυτής push-pull χρησιμοποιώντας τρανζίστορ διαφορετικών δομών. ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ
ζ) το τρανζίστορ I72 ανοίγει με σχετικά μικρή χρονική καθυστέρηση (R2, VD1, C7) και κλείνει με σχετικά μεγάλη χρονική καθυστέρηση (C7, R3, VT1)\
η) διακόπτη υψηλής τάσης που παρέχει μέτωπα παλμών 0,1 MK s με ρυθμό επανάληψης έως 1 MHz. Στην αρχική κατάσταση, το τρανζίστορ VT1 είναι ανοιχτό και το GT2 είναι κλειστό. Κατά τη διάρκεια του παλμού, το τρανζίστορ VT1 ανοίγει και η χωρητικότητα φορτίου 7 εκφορτίζεται γρήγορα μέσω αυτού; n. Η δίοδος VD1 εμποδίζει τη ροή διαμπερών ρευμάτων μέσω των τρανζίστορ VT1, VT2\
i) ο σύνθετος ακόλουθος εκπομπού στα τρανζίστορ VT1, GT2 έχει εξαιρετικά υψηλό κέρδος ρεύματος. Η αντίσταση 7?2 είναι εγγυημένη ότι κλείνει τα τρανζίστορ σε επίπεδο LOW στην έξοδο MK.
ι) το τρανζίστορ VT1 σε ανοιχτή κατάσταση μπλοκάρει το τρανζίστορ VT2. Η αντίσταση R1 χρησιμεύει ως φορτίο συλλέκτη για το τρανζίστορ VT1 και ως περιοριστής ρεύματος βάσης για το τρανζίστορ VT2\ l) ένας ισχυρός καταρράκτης push-pull με ένα λογικό τσιπ προσωρινής αποθήκευσης 7)7)7, το οποίο έχει εξόδους ανοιχτού συλλέκτη. Τα σήματα από τις δύο γραμμές MK πρέπει να είναι εκτός φάσης. Οι αντιστάσεις R5, 7?6 περιορίζουν τα ρεύματα στο φορτίο που είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα 6 εξόδων. ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ
m) κλειδί για φορτίο Ln, το οποίο είναι συνδεδεμένο σε πηγή αρνητικής τάσης. Το τρανζίστορ VT1 χρησιμεύει ως ακόλουθος εκπομπού και το τρανζίστορ VT2 χρησιμεύει ως ενισχυτής με κοινή βάση. Το μέγιστο ρεύμα φορτίου καθορίζεται από τον τύπο / n [mA] = 3,7 / L, [kOhm]. Η δίοδος VDJ προστατεύει το τρανζίστορ VT2 από την αναστροφή ισχύος.
m) ένας διακόπτης σε τρανζίστορ διαφορετικών δομών. Η αντίσταση R1 καθορίζει το ρεύμα στο φορτίο RH, αλλά πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά, ώστε να μην υπερβαίνει το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ VT2 όταν το τρανζίστορ VT1 είναι πλήρως ανοιχτό Το κύκλωμα είναι κρίσιμο για τους συντελεστές μεταφοράς και των δύο τρανζίστορ.
ιε) παρόμοιο με το Σχ. 2.68, n, αλλά το τρανζίστορ VT1 χρησιμοποιείται ως διακόπτης και όχι ως μεταβλητή αντίσταση. Το ρεύμα φορτίου ρυθμίζεται από την αντίσταση R4. Η αντίσταση R5 περιορίζει το αρχικό ρεύμα εκκίνησης του τρανζίστορ VT2 με μια μεγάλη χωρητική συνιστώσα του φορτίου RH. Το κύκλωμα δεν είναι κρίσιμο για τους συντελεστές μετάδοσης των τρανζίστορ. Εάν ένα τρανζίστορ "superba" KT825 χρησιμοποιείται ως K72, τότε η αντίσταση του R4 θα πρέπει να αυξηθεί στα 5,1 ... 10 kOhm.
ιδ) ένα πρακτικό παράδειγμα μεταγωγής τάσης υψηλής τάσης 170 V σε ρεύμα χαμηλού φορτίου με αντίσταση RH τουλάχιστον 27 kOhm.
ιστ) παρόμοια με το Σχ. 2,68, n, αλλά με ενεργό επίπεδο LOW στην έξοδο MK. ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ
Σχετικά με το Σχ. 2.68. Διαγράμματα σύνδεσης για διακόπτες δύο τρανζίστορ σε διπολικά τρανζίστορ (άκρο):
γ) τα τρανζίστορ VT1 και kT2 λειτουργούν σε αντιφάση. Η τάση τροφοδοτείται στο φορτίο Ln μέσω του τρανζίστορ VT2 και της διόδου VD1, ενώ το τρανζίστορ VT1 πρέπει να είναι κλειστό σε ΥΨΗΛΗ στάθμη από την άνω έξοδο του MK. Για να αφαιρέσετε την τάση από το φορτίο, το τρανζίστορ G72 κλείνει σε ΥΨΗΛΗ στάθμη από την κάτω έξοδο του MK, μετά το οποίο ανοίγει το τρανζίστορ VT1 και μέσω της διόδου VD2 εκφορτώνει γρήγορα την χωρητικότητα φορτίου. Το πλεονέκτημα είναι η υψηλή απόδοση, η δυνατότητα γρήγορης επανεφαρμογής τάσης στο φορτίο.
t) το MK τροφοδοτείται με «σταθμισμένη» και φιλτραρισμένη ισχύ στην περιοχή 4...4,5 V. Αυτό παρέχεται από τη δίοδο zener απόσβεσης VD1 και τον πυκνωτή καταστολής θορύβου C1. Σε ΥΨΗΛΟ επίπεδο στην έξοδο του MK, τα τρανζίστορ K77, G72 είναι κλειστά, σε επίπεδο LOW είναι ανοιχτά. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα της διόδου zener VD1 πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα της κατανάλωσης ρεύματος MK, το ρεύμα μέσω της αντίστασης R1 σε επίπεδο LOW στην έξοδο του MK και το ρεύμα των εξωτερικών κυκλωμάτων εάν είναι συνδεδεμένα στο MK μέσω άλλων λιμενικών γραμμών.
y) ενισχυτής βίντεο στα τρανζίστορ VT1 και VT2, τα οποία συνδέονται σύμφωνα με το κύκλωμα Sziklai. Αυτό είναι ένα είδος κυκλώματος Darlington, αλλά με τρανζίστορ διαφορετικής αγωγιμότητας. Αυτό το "ζεύγος" είναι ισοδύναμο με ένα τρανζίστορ της δομής p-p-p με εξαιρετικά υψηλό κέρδος L21E. Οι δίοδοι VD1, KD2 προστατεύουν τα τρανζίστορ από υπερτάσεις που διεισδύουν από έξω κατά μήκος του κυκλώματος OUT Η αντίσταση R1 περιορίζει το ρεύμα σε περίπτωση τυχαίου βραχυκυκλώματος στο καλώδιο που είναι συνδεδεμένο σε εξωτερικό τηλεχειριστήριο φορτίου 75 Ohm.
Στο Σχ. Το σχήμα 2.16 δείχνει ένα διάγραμμα ενός λογικού στοιχείου με επαγόμενο κανάλι τύπου n (η λεγόμενη τεχνολογία n MIS). Τα κύρια τρανζίστορ VT 1 και VT 2 συνδέονται σε σειρά, το τρανζίστορ VT 3 λειτουργεί ως φορτίο. Στην περίπτωση που εφαρμόζεται υψηλή τάση U 1 και στις δύο εισόδους του στοιχείου (x 1 = 1, x 2 = 1), και τα δύο τρανζίστορ VT 1 και VT 2 είναι ανοιχτά και ρυθμίζεται χαμηλή τάση U 0 στην έξοδο. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις, τουλάχιστον ένα από τα τρανζίστορ VT 1 ή VT 2 είναι κλειστό και η τάση U 1 ρυθμίζεται στην έξοδο. Έτσι, το στοιχείο εκτελεί τη λογική συνάρτηση AND-NOT.
Στο Σχ. Το σχήμα 2.17 δείχνει ένα διάγραμμα του στοιχείου OR-NOT. Μια χαμηλή τάση U 0 ρυθμίζεται στην έξοδό του εάν τουλάχιστον μία από τις εισόδους έχει υψηλή τάση U 1 , ανοίγοντας ένα από τα κύρια τρανζίστορ VT 1 και VT 2 .
Εμφανίζεται στο Σχ. Το διάγραμμα 2.18 είναι ένα διάγραμμα του στοιχείου NOR-NOT της τεχνολογίας KMDP. Σε αυτό, τα τρανζίστορ VT 1 και VT 2 είναι τα κύρια, τα τρανζίστορ VT 3 και VT 4 είναι τα φορτία. Αφήστε την υψηλή τάση U 1. Σε αυτήν την περίπτωση, το τρανζίστορ VT 2 είναι ανοιχτό, το τρανζίστορ VT 4 είναι κλειστό και, ανεξάρτητα από το επίπεδο τάσης στην άλλη είσοδο και την κατάσταση των υπόλοιπων τρανζίστορ, ρυθμίζεται χαμηλή τάση U 0 στην έξοδο. Το στοιχείο υλοποιεί τη λογική λειτουργία OR-NOT.
Το κύκλωμα CMPD χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλή κατανάλωση ρεύματος (και επομένως ισχύ) από τροφοδοτικά.
Στο Σχ. Το σχήμα 2.19 δείχνει την τοπολογία του λογικού στοιχείου της ενσωματωμένης λογικής έγχυσης (I 2 L). Για να δημιουργηθεί μια τέτοια δομή, απαιτούνται δύο φάσεις διάχυσης σε πυρίτιο με αγωγιμότητα τύπου n: κατά την πρώτη φάση σχηματίζονται οι περιοχές p 1 και p 2 και κατά τη δεύτερη φάση, σχηματίζονται περιοχές n 2.
Το στοιχείο έχει τη δομή p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Είναι βολικό να εξετάσουμε μια τέτοια δομή τεσσάρων στρωμάτων, φανταζόμαστε ότι είναι μια σύνδεση δύο συμβατικών δομών τρανζίστορ τριών επιπέδων:
Π 1 -n 1 -Π 2 n 1 -Π 2 -n 1
Το διάγραμμα που αντιστοιχεί σε αυτή την αναπαράσταση φαίνεται στο Σχ. 2.20, α. Ας εξετάσουμε τη λειτουργία του στοιχείου σύμφωνα με αυτό το σχήμα.
Το τρανζίστορ VT 2 με δομή τύπου n 1 -p 2 -n 1 εκτελεί τις λειτουργίες ενός μετατροπέα με πολλές εξόδους (κάθε συλλέκτης σχηματίζει μια ξεχωριστή έξοδο ενός στοιχείου σύμφωνα με ένα ανοιχτό κύκλωμα συλλέκτη).
Τρανζίστορ VT 2, που ονομάζεται εγχυνών, έχει δομή σαν p 1 -n 1 -p 2 . Δεδομένου ότι η περιοχή n 1 αυτών των τρανζίστορ είναι κοινή, ο πομπός του τρανζίστορ VT 2 πρέπει να συνδεθεί στη βάση του τρανζίστορ VT 1. η παρουσία μιας κοινής περιοχής p 2 οδηγεί στην ανάγκη σύνδεσης της βάσης του τρανζίστορ VT 2 με τον συλλέκτη του τρανζίστορ VT 1. Αυτό δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ των τρανζίστορ VT 1 και VT 2, που φαίνεται στο Σχ. 2.20a.
Δεδομένου ότι ο πομπός του τρανζίστορ VT 1 έχει θετικό δυναμικό και η βάση είναι σε μηδενικό δυναμικό, η διασταύρωση του εκπομπού είναι πολωμένη προς τα εμπρός και το τρανζίστορ είναι ανοιχτό.
Το ρεύμα συλλέκτη αυτού του τρανζίστορ μπορεί να κλείσει είτε μέσω του τρανζίστορ VT 3 (μετατροπέας του προηγούμενου στοιχείου) είτε μέσω της διασταύρωσης εκπομπού του τρανζίστορ VT 2.
Εάν το προηγούμενο λογικό στοιχείο είναι σε ανοιχτή κατάσταση (το τρανζίστορ VT 3 είναι ανοιχτό), τότε στην είσοδο αυτού του στοιχείου υπάρχει ένα επίπεδο χαμηλής τάσης, το οποίο, ενεργώντας με βάση το VT 2, διατηρεί αυτό το τρανζίστορ στην κλειστή κατάσταση. Το ρεύμα του εγχυτήρα VT 1 είναι κλειστό μέσω του τρανζίστορ VT 3. Όταν το προηγούμενο λογικό στοιχείο είναι κλειστό (το τρανζίστορ VT 3 είναι κλειστό), το ρεύμα συλλέκτη του εγχυτήρα VT 1 ρέει στη βάση του τρανζίστορ VT 2 και αυτό το τρανζίστορ είναι οριστεί σε ανοιχτή κατάσταση.
Έτσι, όταν το VT 3 είναι κλειστό, το τρανζίστορ VT 2 είναι ανοιχτό και, αντίθετα, όταν το VT 3 είναι ανοιχτό, το τρανζίστορ VT 2 είναι κλειστό. Η ανοιχτή κατάσταση του στοιχείου αντιστοιχεί στην κατάσταση log.0, η κλειστή κατάσταση αντιστοιχεί στην κατάσταση log.1.
Ο εγχυτήρας είναι μια πηγή συνεχούς ρεύματος (το οποίο μπορεί να είναι κοινό σε μια ομάδα στοιχείων). Συχνά χρησιμοποιούν τη συμβατική γραφική ονομασία ενός στοιχείου, που παρουσιάζεται στο Σχ. 2.21, β.
Στο Σχ. Το σχήμα 2.21a δείχνει ένα κύκλωμα που υλοποιεί τη λειτουργία OR-NOT. Η σύνδεση συλλεκτών στοιχείων αντιστοιχεί στη λειτουργία του λεγόμενου εγκατάσταση Ι. Πράγματι, αρκεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία να είναι σε ανοιχτή κατάσταση (κατάσταση log.0), τότε το ρεύμα του εγχυτήρα του επόμενου στοιχείου θα κλείσει μέσω του ανοιχτού μετατροπέα και θα καθοριστεί ένα χαμηλό επίπεδο log.0 στο η συνδυασμένη έξοδος των στοιχείων. Κατά συνέπεια, σε αυτή την έξοδο σχηματίζεται μια τιμή που αντιστοιχεί στη λογική έκφραση x 1 · x 2. Η εφαρμογή του μετασχηματισμού de Morgan σε αυτό οδηγεί στην έκφραση x 1 · x 2 = . Επομένως, αυτή η σύνδεση στοιχείων υλοποιεί πραγματικά τη λειτουργία OR-NOT.
Τα λογικά στοιχεία ΚΑΙ 2 L έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
παρέχουν υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης· στην κατασκευή κυκλωμάτων I 2 L, χρησιμοποιούνται οι ίδιες τεχνολογικές διαδικασίες όπως στην παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε διπολικά τρανζίστορ, αλλά ο αριθμός των τεχνολογικών λειτουργιών και οι απαραίτητες φωτομάσκες είναι μικρότερος.
χρησιμοποιείται μειωμένη τάση (περίπου 1V).
παρέχουν τη δυνατότητα ανταλλαγής ισχύος σε ένα ευρύ φάσμα επιδόσεων (η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να αλλάξει κατά πολλές τάξεις μεγέθους, γεγονός που θα οδηγήσει αντίστοιχα σε αλλαγή στην απόδοση).
είναι σε καλή συμφωνία με τα στοιχεία TTL.
Στο Σχ. Το σχήμα 2.21b δείχνει ένα διάγραμμα της μετάβασης από τα στοιχεία I 2 L στο στοιχείο TTL.
Το βασικό λογικό στοιχείο της σειράς είναι το ΚΑΙ-ΟΧΙ λογικό στοιχείο. Στο Σχ. Το σχήμα 2.3 δείχνει διαγράμματα των τριών αρχικών στοιχείων NAND TTL. Όλα τα κυκλώματα περιέχουν τρία κύρια στάδια: είσοδο τρανζίστορ VT1, υλοποίηση της λογικής συνάρτησης AND. τρανζίστορ διαχωρισμού φάσης VT2και ένα στάδιο εξόδου push-pull.
Εικ 2.3.α. Σχηματικό διάγραμμα του βασικού στοιχείου της σειράς K131
Η αρχή λειτουργίας του λογικού στοιχείου της σειράς K131 (Εικ. 2.3.α) είναι η εξής: όταν λαμβάνεται σήμα χαμηλής στάθμης (0 - 0,4V) σε οποιαδήποτε από τις εισόδους, η διασταύρωση βάσης-εκπομπού του πολλαπλού -Το τρανζίστορ εκπομπού VT1 είναι πολωμένο προς τα εμπρός (ξεκλείδωτο) και σχεδόν ολόκληρο το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης R1 διακλαδίζεται στη γείωση, ως αποτέλεσμα του οποίου το VT2 κλείνει και λειτουργεί σε λειτουργία αποκοπής. Το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης R2 κορεστεί στη βάση του τρανζίστορ VT3. Τα τρανζίστορ VT3 και VT4 που είναι συνδεδεμένα σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington σχηματίζουν ένα σύνθετο τρανζίστορ, το οποίο είναι ένας ακόλουθος εκπομπού. Λειτουργεί ως στάδιο εξόδου για την ενίσχυση της ισχύος του σήματος. Ένα σήμα υψηλού λογικού επιπέδου παράγεται στην έξοδο του κυκλώματος.
Εάν παρέχεται σήμα υψηλού επιπέδου σε όλες τις εισόδους, η διασταύρωση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ πολλαπλών εκπομπών VT1 βρίσκεται σε κλειστή λειτουργία. Το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης R1 κορεστεί τη βάση του τρανζίστορ VT1, ως αποτέλεσμα του οποίου το τρανζίστορ VT5 ξεκλειδώνεται και τίθεται ένα λογικό μηδενικό επίπεδο στην έξοδο του κυκλώματος.
Δεδομένου ότι τη στιγμή της μεταγωγής τα τρανζίστορ VT4 και VT5 είναι ανοιχτά και ένα μεγάλο ρεύμα ρέει μέσα από αυτά, μια περιοριστική αντίσταση R5 εισάγεται στο κύκλωμα.
Τα VT2, R2 και R3 σχηματίζουν έναν καταρράκτη διαχωρισμού φάσης. Είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσετε ένα προς ένα τα τρανζίστορ εξόδου n-p-n. Ο καταρράκτης έχει δύο εξόδους: συλλέκτη και πομπό, τα σήματα στα οποία είναι αντιφασικά.
Οι δίοδοι VD1 - VD3 είναι προστασία από αρνητικούς παλμούς.
Εικ. 2.3.β, γ. Σχηματικά διαγράμματα των βασικών στοιχείων των σειρών Κ155 και Κ134
Στα μικροκυκλώματα των σειρών K155 και K134, η βαθμίδα εξόδου είναι χτισμένη σε έναν μη σύνθετο επαναλήπτη (μόνο ένα τρανζίστορ VT3) και ένα κορεσμένο τρανζίστορ VT5με την εισαγωγή μιας διόδου αλλαγής στάθμης VD4(Εικ. 2.3, β, γ). Τα δύο τελευταία στάδια σχηματίζουν έναν σύνθετο μετατροπέα που υλοποιεί τη λογική λειτουργία NOT. Εάν εισάγετε δύο στάδια διαχωρισμού φάσης, τότε υλοποιείται η συνάρτηση OR-NOT.
Στο Σχ. 2.3, και δείχνει το βασικό λογικό στοιχείο της σειράς K131 (ξένο ανάλογο - 74N). Το βασικό στοιχείο της σειράς K155 (ξένο ανάλογο - 74) φαίνεται στο Σχ. 2.3, b, a στο Σχ. 2.3, c - στοιχείο της σειράς K134 (ξένο ανάλογο - 74L). Τώρα αυτές οι σειρές ουσιαστικά δεν έχουν αναπτυχθεί.
Τα μικροκυκλώματα TTL της αρχικής ανάπτυξης άρχισαν να αντικαθίστανται ενεργά από μικροκυκλώματα TTLSh, τα οποία έχουν συνδέσεις με ένα φράγμα Schottky στην εσωτερική τους δομή. Το τρανζίστορ διασταύρωσης Schottky (τρανζίστορ Schottky) βασίζεται στο γνωστό κύκλωμα ενός διακόπτη ακόρεστου τρανζίστορ (Εικ. 2.4.α).
Εικόνα 2.4. Επεξήγηση της αρχής της απόκτησης μιας δομής με μετάβαση Schottky:
α - διακόπτης ακόρεστου τρανζίστορ. β - τρανζίστορ με δίοδο Schottky. c - σύμβολο του τρανζίστορ Schottky.
Για να αποφευχθεί η είσοδος του τρανζίστορ σε κορεσμό, μια δίοδος συνδέεται μεταξύ του συλλέκτη και της βάσης. Η χρήση μιας διόδου ανάδρασης για την εξάλειψη του κορεσμού του τρανζίστορ προτάθηκε για πρώτη φορά από τον B. N. Kononov, ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση μπορεί να αυξηθεί στο 1 V. Η ιδανική δίοδος είναι μια δίοδος φραγμού Schottky. Είναι μια επαφή που σχηματίζεται μεταξύ ενός μετάλλου και ενός ελαφρά ντοπαρισμένου ν-ημιαγωγού. Σε ένα μέταλλο, μόνο μερικά από τα ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα (αυτά που βρίσκονται εκτός της ζώνης σθένους). Σε έναν ημιαγωγό, υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στο όριο αγωγιμότητας που δημιουργείται από την προσθήκη ατόμων ακαθαρσίας. Ελλείψει τάσης πόλωσης, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που διασχίζουν το φράγμα και στις δύο πλευρές είναι ο ίδιος, δηλ. δεν υπάρχει ρεύμα. Όταν πολώνονται προς τα εμπρός, τα ηλεκτρόνια έχουν την ενέργεια να διασχίσουν το φράγμα δυναμικού και να περάσουν στο μέταλλο. Καθώς η τάση πόλωσης αυξάνεται, το πλάτος του φραγμού μειώνεται και το ρεύμα προς τα εμπρός αυξάνεται γρήγορα.
Όταν πολώνονται αντίστροφα, τα ηλεκτρόνια σε έναν ημιαγωγό απαιτούν περισσότερη ενέργεια για να ξεπεράσουν το φράγμα δυναμικού. Για τα ηλεκτρόνια σε ένα μέταλλο, το φράγμα δυναμικού δεν εξαρτάται από την τάση πόλωσης, επομένως ρέει ένα μικρό αντίστροφο ρεύμα, το οποίο παραμένει πρακτικά σταθερό μέχρι να συμβεί μια κατάρρευση χιονοστιβάδας.
Το ρεύμα στις διόδους Schottky καθορίζεται από τους πλειοψηφικούς φορείς, επομένως είναι μεγαλύτερο στην ίδια μπροστινή πόλωση και, επομένως, η μπροστινή πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου Schottky είναι μικρότερη από ό,τι σε μια συμβατική διασταύρωση p-n σε ένα δεδομένο ρεύμα. Έτσι, η δίοδος Schottky έχει οριακή τάση ανοίγματος της τάξης των (0,2-0,3) V, σε αντίθεση με την τάση κατωφλίου μιας συμβατικής διόδου πυριτίου 0,7 V, και μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των μειοψηφικών φορέων στον ημιαγωγό.
Στο διάγραμμα του Σχ. 2.4, b τρανζίστορ VT1εμποδίζεται να εισέλθει σε κορεσμό από μια δίοδο Shatky με χαμηλό κατώφλι ανοίγματος (0,2...0,3) V, επομένως η τάση θα αυξηθεί ελαφρώς σε σύγκριση με ένα κορεσμένο τρανζίστορ VT1. Στο Σχ. Το 2.4, c δείχνει ένα κύκλωμα με "τρανζίστορ Schottky". Με βάση τα τρανζίστορ Schottky, παράγονται μικροκυκλώματα δύο κύριων σειρών TTLSh (Εικ. 2.5)
Στο Σχ. 2.5, και δείχνει ένα διάγραμμα ενός λογικού στοιχείου υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιείται ως βάση των μικροκυκλωμάτων της σειράς K531 (ξένο ανάλογο - 74S), (S είναι το αρχικό γράμμα του επωνύμου του Γερμανού φυσικού Schottky). Σε αυτό το στοιχείο, το κύκλωμα εκπομπού ενός καταρράκτη διαχωρισμού φάσης γίνεται σε ένα τρανζίστορ VT2, η γεννήτρια ρεύματος είναι ενεργοποιημένη - τρανζίστορ VT6με αντιστάσεις R4Και R5. Αυτό σας επιτρέπει να αυξήσετε την απόδοση του λογικού στοιχείου. Κατά τα άλλα, αυτό το λογικό στοιχείο είναι παρόμοιο με το βασικό στοιχείο της σειράς K131. Ωστόσο, η εισαγωγή των τρανζίστορ Schottky κατέστησε δυνατή τη μείωση tzd.rδιπλασιάστηκε.
Στο Σχ. Το 2.5, b δείχνει ένα διάγραμμα του βασικού λογικού στοιχείου της σειράς K555 (ξένο αναλογικό - 74LS). Σε αυτό το κύκλωμα, αντί για ένα τρανζίστορ πολλαπλών εκπομπών, χρησιμοποιείται μια μήτρα διόδων Schottky στην είσοδο. Η εισαγωγή των διόδων Shatky εξαλείφει τη συσσώρευση υπερβολικών φορτίων βάσης, τα οποία αυξάνουν τον χρόνο απενεργοποίησης του τρανζίστορ και διασφαλίζουν τη σταθερότητα του χρόνου μεταγωγής σε ένα εύρος θερμοκρασίας.
Η αντίσταση R6 του άνω βραχίονα της βαθμίδας εξόδου δημιουργεί την απαραίτητη τάση στη βάση του τρανζίστορ VT3να το ανοίξω. Για να μειώσετε την κατανάλωση ρεύματος όταν η πύλη είναι κλειστή (), μια αντίσταση R6συνδέστε όχι στον κοινό δίαυλο, αλλά στην έξοδο του στοιχείου.
Δίοδος VD7, συνδεδεμένο σε σειρά με R6και παράλληλα με την αντίσταση φορτίου συλλέκτη του καταρράκτη διαχωρισμού φάσεων R2, σας επιτρέπει να μειώσετε την καθυστέρηση ενεργοποίησης του κυκλώματος χρησιμοποιώντας μέρος της ενέργειας που αποθηκεύεται στην χωρητικότητα φορτίου για να αυξήσετε το ρεύμα του συλλέκτη τρανζίστορ VT1σε λειτουργία μετάβασης.
Τρανζίστορ VT3υλοποιείται χωρίς διόδους Schottky, αφού λειτουργεί σε ενεργό τρόπο (ακόλουθος εκπομπών).
Σύνθετο τρανζίστορ (τρανζίστορ Darlington) - συνδυάζει δύο ή περισσότερα διπολικά τρανζίστορ για να αυξήσει το κέρδος ρεύματος. Ένα τέτοιο τρανζίστορ χρησιμοποιείται σε κυκλώματα που λειτουργούν με υψηλά ρεύματα (για παράδειγμα, σε κυκλώματα σταθεροποιητή τάσης, στάδια εξόδου ενισχυτών ισχύος) και στα στάδια εισόδου των ενισχυτών, εάν είναι απαραίτητο να παρέχεται υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου.
Σύμβολο για ένα σύνθετο τρανζίστορ
Ένα σύνθετο τρανζίστορ έχει τρεις ακροδέκτες (βάση, πομπός και συλλέκτης), οι οποίοι είναι ισοδύναμοι με τους ακροδέκτες ενός συμβατικού απλού τρανζίστορ. Το κέρδος ρεύματος ενός τυπικού σύνθετου τρανζίστορ (μερικές φορές αποκαλείται λανθασμένα "superbeta") είναι ≈ 1000 για τρανζίστορ υψηλής ισχύος και ≈ 50.000 για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος. Αυτό σημαίνει ότι ένα μικρό ρεύμα βάσης είναι αρκετό για να ενεργοποιηθεί το σύνθετο τρανζίστορ.
Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν χρησιμοποιούνται σε σύνθετη σύνδεση. Δεν χρειάζεται να συνδυαστούν τρανζίστορ πεδίου, καθώς έχουν ήδη εξαιρετικά χαμηλό ρεύμα εισόδου. Ωστόσο, υπάρχουν κυκλώματα (για παράδειγμα, ένα διπολικό τρανζίστορ με μόνωση πύλης) όπου τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και τα διπολικά τρανζίστορ χρησιμοποιούνται μαζί. Κατά μία έννοια, τέτοια κυκλώματα μπορούν επίσης να θεωρηθούν σύνθετα τρανζίστορ. Το ίδιο και για ένα σύνθετο τρανζίστορΕίναι δυνατό να αυξηθεί η τιμή κέρδους μειώνοντας το πάχος της βάσης, αλλά αυτό παρουσιάζει ορισμένες τεχνολογικές δυσκολίες.
Παράδειγμα superbeta (super-β)Τα τρανζίστορ μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη σειρά KT3102, KT3107. Ωστόσο, μπορούν επίσης να συνδυαστούν χρησιμοποιώντας το σχήμα Darlington. Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα πόλωσης βάσης μπορεί να είναι ίσο με μόνο 50 pA (παραδείγματα τέτοιων κυκλωμάτων είναι λειτουργικοί ενισχυτές όπως οι LM111 και LM316).
Φωτογραφία ενός τυπικού ενισχυτή που χρησιμοποιεί σύνθετα τρανζίστορ
Σιρκουί Ντάρλινγκτον
Ένας τύπος τέτοιου τρανζίστορ εφευρέθηκε από τον ηλεκτρολόγο μηχανικό Sidney Darlington.
Σχηματικό διάγραμμα σύνθετου τρανζίστορ
Ένα σύνθετο τρανζίστορ είναι μια διαδοχική σύνδεση πολλών τρανζίστορ συνδεδεμένων με τέτοιο τρόπο ώστε το φορτίο στον πομπό του προηγούμενου σταδίου να είναι η μετάβαση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ του επόμενου σταδίου, δηλαδή τα τρανζίστορ να συνδέονται με συλλέκτες και ο πομπός του τρανζίστορ εισόδου συνδέεται στη βάση του τρανζίστορ εξόδου. Επιπλέον, ένα ωμικό φορτίο του πρώτου τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος του κυκλώματος για την επιτάχυνση του κλεισίματος. Μια τέτοια σύνδεση στο σύνολό της θεωρείται ως ένα τρανζίστορ, το κέρδος ρεύματος του οποίου, όταν τα τρανζίστορ λειτουργούν στον ενεργό τρόπο λειτουργίας, είναι περίπου ίσο με το γινόμενο των απολαβών του πρώτου και του δεύτερου τρανζίστορ:
β σ = β 1 ∙ β 2
Ας δείξουμε ότι ένα σύνθετο τρανζίστορ έχει στην πραγματικότητα έναν συντελεστήβ , σημαντικά μεγαλύτερο και από τα δύο συστατικά του. Ρύθμιση της αύξησηςρεμεγάλοσι=δμεγάλοβ1, παίρνουμε:
ρεμεγάλοe1 = (1 + β 1) ∙ dμεγάλοσι=δμεγάλοβ2
ρεμεγάλοΠρος την=δμεγάλοk1+δμεγάλοk2= β 1 ∙ δμεγάλοσι+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ δμεγάλοσι)
Μοιρασιά ρεl ναεπί δλσι, βρίσκουμε τον συντελεστή διαφορικής μετάδοσης που προκύπτει:
β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2
Γιατί πάνταβ >1 , θα μπορούσε να θεωρηθεί:
β Σ = β 1 ∙ β 1
Πρέπει να τονιστεί ότι οι συντελεστέςβ 1 Και β 1 μπορεί να διαφέρει ακόμη και στην περίπτωση τρανζίστορ του ίδιου τύπου, καθώς το ρεύμα εκπομπούΙ ε2 V 1 + β 2φορές το ρεύμα εκπομπούI e1(αυτό προκύπτει από την προφανή ισότηταI b2 = I e1).
Σχέδιο Siklai
Το ζεύγος Darlington είναι παρόμοιο με τη σύνδεση τρανζίστορ Sziklai, που πήρε το όνομά του από τον εφευρέτη του George Sziklai, και μερικές φορές ονομάζεται επίσης συμπληρωματικό τρανζίστορ Darlington. Σε αντίθεση με το κύκλωμα Darlington, το οποίο αποτελείται από δύο τρανζίστορ του ίδιου τύπου αγωγιμότητας, το κύκλωμα Sziklai περιέχει τρανζίστορ διαφορετικών πολικοτήτων ( p – n – p και n – p – n ). Το ζευγάρι Siklai συμπεριφέρεται όπως n–p–n -τρανζίστορ με υψηλό κέρδος. Η τάση εισόδου είναι η τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ Q1 και η τάση κορεσμού ισούται τουλάχιστον με την πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου. Συνιστάται να συμπεριλάβετε μια αντίσταση χαμηλής αντίστασης μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ Q2. Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται σε ισχυρά στάδια εξόδου push-pull όταν χρησιμοποιούνται τρανζίστορ εξόδου ίδιας πολικότητας.
Καταρράκτης Sziklai, παρόμοιος με τρανζίστορ με n – p – n μετάβαση
Κύκλωμα Cascode
Ένα σύνθετο τρανζίστορ, κατασκευασμένο σύμφωνα με το λεγόμενο κύκλωμα cascode, χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το τρανζίστορ VT1 συνδέεται σε ένα κύκλωμα με έναν κοινό πομπό και το τρανζίστορ VT2 συνδέεται σε ένα κύκλωμα με κοινή βάση. Ένα τέτοιο σύνθετο τρανζίστορ είναι ισοδύναμο με ένα μόνο τρανζίστορ συνδεδεμένο σε ένα κύκλωμα κοινού εκπομπού, αλλά έχει πολύ καλύτερες ιδιότητες συχνότητας και μεγαλύτερη μη παραμορφωμένη ισχύ στο φορτίο και μπορεί επίσης να μειώσει σημαντικά το φαινόμενο Miller (αύξηση της ισοδύναμης χωρητικότητας του αντιστροφή στοιχείου ενισχυτή λόγω ανάδρασης από την έξοδο στην είσοδο αυτού του στοιχείου όταν είναι απενεργοποιημένο).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των σύνθετων τρανζίστορ
Οι υψηλές τιμές απολαβής στα σύνθετα τρανζίστορ πραγματοποιούνται μόνο σε στατική λειτουργία, επομένως τα σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως στα στάδια εισόδου των λειτουργικών ενισχυτών. Σε κυκλώματα υψηλών συχνοτήτων, τα σύνθετα τρανζίστορ δεν έχουν πλέον τέτοια πλεονεκτήματα - η περιοριστική συχνότητα της ενίσχυσης του ρεύματος και η ταχύτητα λειτουργίας των σύνθετων τρανζίστορ είναι μικρότερη από τις ίδιες παραμέτρους για καθένα από τα τρανζίστορ VT1 και VT2.
Πλεονεκτήματα:
ΕΝΑ)Υψηλό κέρδος ρεύματος.
σι)Το κύκλωμα Darlington κατασκευάζεται με τη μορφή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και, στο ίδιο ρεύμα, η επιφάνεια εργασίας του πυριτίου είναι μικρότερη από αυτή των διπολικών τρανζίστορ. Αυτά τα κυκλώματα παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον στις υψηλές τάσεις.
Ελαττώματα:
ΕΝΑ)Χαμηλή απόδοση, ειδικά η μετάβαση από ανοιχτή σε κλειστή κατάσταση. Για το λόγο αυτό, τα σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα πλήκτρων και ενισχυτών χαμηλής συχνότητας σε υψηλές συχνότητες οι παράμετροί τους είναι χειρότερες από αυτές ενός τρανζίστορ.
σι)Η μπροστινή πτώση τάσης στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού σε ένα κύκλωμα Darlington είναι σχεδόν διπλάσια από ό,τι σε ένα συμβατικό τρανζίστορ και για τα τρανζίστορ πυριτίου είναι περίπου 1,2 - 1,4 V (δεν μπορεί να είναι μικρότερη από το διπλάσιο της πτώσης τάσης στη διασταύρωση p-n) .
V)Υψηλή τάση κορεσμού συλλέκτη-εκπομπού, για τρανζίστορ πυριτίου περίπου 0,9 V (σε σύγκριση με 0,2 V για συμβατικά τρανζίστορ) για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος και περίπου 2 V για τρανζίστορ υψηλής ισχύος (δεν μπορεί να είναι μικρότερη από την πτώση τάσης στη διασταύρωση p-n συν πτώση τάσης στο κορεσμένο τρανζίστορ εισόδου).
Η χρήση της αντίστασης φορτίου R1 σας επιτρέπει να βελτιώσετε ορισμένα χαρακτηριστικά του σύνθετου τρανζίστορ. Η τιμή της αντίστασης επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε το ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ VT1 στην κλειστή κατάσταση να δημιουργεί μια πτώση τάσης στην αντίσταση που είναι ανεπαρκής για να ανοίξει το τρανζίστορ VT2. Έτσι, το ρεύμα διαρροής του τρανζίστορ VT1 δεν ενισχύεται από το τρανζίστορ VT2, μειώνοντας έτσι το συνολικό ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού του σύνθετου τρανζίστορ σε κατάσταση απενεργοποίησης. Επιπλέον, η χρήση της αντίστασης R1 βοηθά στην αύξηση της ταχύτητας του σύνθετου τρανζίστορ εξαναγκάζοντας το κλείσιμο του τρανζίστορ VT2. Συνήθως, η αντίσταση του R1 είναι εκατοντάδες ohms σε ένα τρανζίστορ Darlington υψηλής ισχύος και αρκετά kOhm σε ένα τρανζίστορ Darlington μικρού σήματος. Ένα παράδειγμα κυκλώματος με αντίσταση εκπομπού είναι ένα ισχυρό τρανζίστορ n-p-n Darlington τύπου KT825, το κέρδος ρεύματος του είναι 10.000 (τυπική τιμή) για ρεύμα συλλέκτη 10 A.
