Как видим, выходное напряжение несколько меньше напряжения питания, даже для кремниевых транзисторов, у которых # 0. Если использовать (16-8) в качестве равенства и подставить соответствующее значение Rx в (16-10а), то выходное напряжение можно записать в виде

вь,х = £к[1-(* + +)]. (16-106)

Отсюда видно, что выходное напряжение приближается к напряжению с увеличением тока /к.н- Обычно для ненасыщенных схем Ugax - (0.8 0,9) Влияние температуры на выходное напряжение не превышает 1-2%, даже для германиевых транзисторов.

Приведенные опенки позволяют рекомендовать выбор напряжения питания из расчета 1,1 t/вых Для насыщенных схем и Е 1,2 Ubux - Д-я ненасыщенных, где {/вых - заданная величина. Разумеется э. д. с. Ек ограничена сверху допустимым коллекторным напряжением транзистора Что касается минимального значения Е, то оно ограничено следующими факторами. Во-первых, с уменьщением коллекторного напряжения ухудшаются параметры Р и /ц. Во-вторых, затрудняется выполнение условий (16-3) и (16-5), обеспечивающих крутые фронты. В-третьих, при Е < 2-3 В проведенный анализ делается неточным, так как он основан на пренебрежении межэлектродными напряжениями насыщенного транзистора. Поэтому при использовании транзисторов в обычных (не интегральных) схемах делают > 5 10 В. В том случае, когда необходимое напряжение {/вых меньше этих значений, его отбирают с части сопротивления Як. если это допустимо с точки зрения уровня потенциала (при непосредственной связи) и значения выходного сопротивления.

Рабочий ток /к.н не должен, разумеется, превышать значения, допустимого в ключевом режиме (см. § 15-7). Но и слишком малые значения тока нежелательны, а иногда недопустимы. Действительно, уменьшение тока сопровождается уменьшением сопротивлений /?к, а это затрудняет выполнение условия (16-33) и снижает максимальную рабочую частоту. Кроме того, при малом токе насыщения, как видно из (16-8), уменьшается отношение Ri/R, что согласно (16-10) приводит к уменьшению выходного напряжения. Поэтому типичные рабочие токи триггеров в случае маломощных высокочастотных транзисторов обычно лежат в пределах 2-5 мА.

Необходимо отметить, что благодаря наличию сопротивления обратной связи Ri через сопротивление при запертом состоянии транзистора протекает остаточный ток

ГТЖ (16-11)

который значительно превышает значение теплового тока и может составлять до 1 мА и выше.

В связи с динамическим смещением (см. с. 495) напряжение между коллектором и базой запертого транзистора в течение некоторого времени превьш1ает вначение к- Поэтому целесообразно выбирать э, д. с, Ец из условия Ец

0.51/к.до .

Статическая нагрузка. Под статической нагрузкой будем понимать активное сопротивление, присоединенное к выходу триггера гальванически (или через очень большую емкость). На рис. 16-5 показаны два основных способа подключения нагрузки, которые назовем схемами заземленной и незаземл ен-н о й нагрузки.

Схема незаземлеиной нагрузки более проста для анализа, так как в ней сопротивление просто шунтирует R и при расчетах нужно заменить Rk сопротивлением Rk Rn < Rk- Следовательно, при прочих равных условиях уменьшение должно сопровождаться уменьшением сопротивления обратной связи в соответствии с (16-8). Величину Ri нужно рассчитывать при минимальном значении

Главной спецификой нагруженного триггера является то, что выходное напряжение и степень насыщения транзисторов меняются с изменением нагрузки. При холостом ходе, когда остается только сопротивление Rk, выходное напряжение минимально, а степень насыщения максимальна; обозначим ее через N.x (холостого хода). Величину Л.х можно найти из общего определения (15-8),

Рис. 16-5. Триггер с заземленной (а) и незаземлеиной (б) активными нагрузками.

подставив в него токи (16-7), причем сопротивление Ri нужно выразить с помощью (16-8) через Rk j Ra.mm- После подстановок и преобразований получим приближенные выражения:

Р н---J.

1 + (Р

1)

(вых)х. 1

Рмин->

Рмин4--?к/н. мин

(16-13)

Например, при Лн.нин == 0,1 Rk и Р = 10 получится (£/вых)х.х ~ я2 0,5 Ек. Если такой результат неприемлем, нужно взять меньшее значение R. Легко заметить, что выходное напряжение будет мало зависеть от Rh, если соблюдается условие

* Рминн. мин- (16-14)

Однако при этом возрастает расход мощности.

В случае заземленной нагрузки степень насыщения Лх.х при холостом ходе получается несколько больше, чем (16-12), а выходное напряжение минимально при полной нагрузке и максимально при холостом ходе. А именно, при холостом ходе вых выражается формулой (16-13), а при полной нагрузке - приближенной формулой

PMrnZL -(16-15)

Рми1

\ н. мин/

Например, если jRh.hhh - O.IjRk и Рмии = Ю, то С/вых - О.ОвЕк- Такой результат, разумеется, неприемлем. Следовательно, если желательно сохранять величину Usbix при изменениях заземленной нагрузки, необходимо руководствоваться условием

?к</? .шш (16-16)

Сравнивая (16-16) и (16-14), видим, что заземленная нагрузка приводит к гораздо большему току через транзистор в режиме насыщения и соответственно к большему расходу мощности.

16-3. СХЕМНЫЕ ВАРИАНТЫ СИММЕТРИЧНОГО ТРИГГЕРА !

Триггер с автоматическим смещением. Главными достоинствами этого триггера (рис. 16-6) являются наличие только одного источника питания и высокая стабильность по отношению к изменениям s. д. с.

£к. К числу его недостатков можно отнести следующие:

1. Выходное напряжение схемы на величину Ui меньше, чем при постороннем смещении (обычно на 1-2 В).

2. Минимальный потенциал коллектора (при насыщении транзистора) ке равен нулю, а составляет величину Vii. Это затрудняет конструирование некоторых схем, в которых один из рабочих потенциалов должен быть близок к нулю.

3. Схема требует двух дополнительных элементов: и Q, причем емкость Сд весьма большая, а в сопротивлении r бесполезно расходуется мощность, составляющая до 10% и больше полной мощности триггера.

Триггер с автоматическим смещением нет необходимости анализировать так же подробно, как основную схему, так как они в общем подобны друг другу. Отметим лишь особенности расчета. Роль э. д. с. Е(, в рассматриваемом триггере играет падение напряжения [ jg, равное потенциалу насыщенного транзистора Ит. Этот потенциал можно найти по формуле (15-11в), если рассматривать насыщенный транзистор как узловую точку:

Рис. 16-6. Триггер с автоматическим смещением.

8k-{-gK-.l+g2+gl-Si+g3

Здесь проводимости с двойными индексами соответствуют сопротивлениям, соединенным последовательно, например: gi 2

= {Ri + R2)-.

Значением U-r, так же как и значением Е, задаются, исходя из соображений, изложенных в § 16-2. В дальнейших расчетах