книги / Физические основы электроники

y /////////////////S M ^

Реальный сиг­ нал, в отличие от идеального, облада­ ет ограниченным спе­ ктром, так как выше определенного номе­ ра амплитуда этих гармоник настолько мала, что ими мож­ но пренебречь.

Шириной спект­ ра называется ин­

тервал (на шкале частот), в котором размещается ограничен­ ный спектр. Ограничение спектра производят исходя из до­ пустимого искажения сигнала.

Допустим, что мы имеем последовательность импульсов (рис. 9.6, а). Если t» = tn, то имеются только нечетные гармо­ ники. Если Ги Ф tn, то сигнал содержит как четные, так и не­ четные гармоники.

Для примера возьмем, что tн = tn. Тогда ряд Фурье полу­ чит следующий вид:

Щ ) = UI2 + (2U/n) sin Ш + (2Штг) sin 2ш +

(2U/n) sin со/ — 1-я гармоника; (2(//Зя) sin Зол — 3-я гармоника; (2U/5n) sin 5cof — 5-я гармоника.

Чем выше гармоника, тем меньше амплитуда. При сум­ мировании 1, 3 и 5-й гармоник получается импульс, похожий на исходный (см. рис. 9.6, б).

Прямоугольный импульс с достаточной точностью мож­ но воспроизводить, если возьмем сумму 1, 3, 5 и 7-й гармо­ ник. Если для воспроизведения прямоугольного импульса по допустимым искажениям достаточно 1-й и 3-й гармоник, то мы будем говорить, что ширина спектра — Д/ = 3/; если дос­ таточно 1, 3 и 5-й гармоник, то ширина спектра — Af= 5/.

переходах — эмитгерном и коллекторном — отрицательное (£Лб < 0 и i/кб < 0), и через переходы протекает отрицательный ток (рис. 9.7, а).

а

<г

К

Рис. 9.8

V ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////S //.

Обратный ток эмиттера пренебрежимо мал по сравнению с обратным током кол­ лектора. Ток базы имеет обратный знак, а по абсолютному знаку равен току /ко.

Врежиме отсечки цепь эмиттера можно считать разомкнутой, а транзистор пред­

ставлять эквивалентным генератором тока /ко (рис. 9.7, б).

Вреокиме насыщения на обоих переходах напряжения смещения положительны (t/бэ > 0 и 1/кб > 0) и через них проте­ кают прямые токи. Такой режим можно получить при доста­ точно большом токе базы /бн (рис. 9.8, а).

Действительно, при увеличении тока базы увеличивается ток коллектора и падение напряжения на сопротивлении R K.

Напряжение коллектор—база равно:

При выполнении неравенства B h > E J R K напряжение (Лев становится положительным. Это неравенство часто называют критерием насыщения, а относительное превышение тока базы по сравнению с током насыщения /бн — степенью насыщения:

JV= 1б__[бн_

■^бн

Напряжение, которое необходимо приложить между ба­ зой и эмиттером транзистора для достижения определенной степени насыщения при заданном коллекторном токе, назы­ вается напряжением насыщения база— эмиттер Uбэн. Ток кол­ лектора в режиме насыщения определяется параметрами внешней схемы и называется током насыщения'.

этому г/кэн« Ек.

В режиме насыщения в базе накапливается избыточный заряд неосновных неравновесных носителей: Qmб = Q-QrV.

На семействе выходных характеристик для схемы с ОЭ режим насыщения соответствует левому крутому участку, где ток коллектора не зависит от тока базы. Так как напряжения 6 / к э н , U K6 и t / б э н в режиме насыщения малы, то все три электро­ да насыщенного транзистора можно считать короткозамкну­ тыми и представлять транзистор в виде единой эквипотенци­ альной точки (рис. 9.8, б).

9.3.Логические элементы

иреализация логических функций

Основными базовыми элементами являются логические схемы «И», «ИЛИ», «НЕ» и триггер. Схемы «И», «ИЛИ», «НЕ» составляют функционально полную систему для проек­ тирования ЭВМ. С их помощью можно реализовать любую логическую функцию. Рассмотрим схемы, реализующие опе­ рации двухзначной логики (комбинационные схемы).

Схема «НЕ» (инвертор). Условное обозначение — на рис. 9.11. Инвертор — это одновходовая схема, которая формиру­ ет выходной сигнал в виде инверсии входного сигнала, т.е. если на входе 0, на выходе 1, когда на входе 1, на выходе 0.

Схема «ИЛИ—НЕ» (операция Пирса). Является комби­ нацией схемы «ИЛИ» и инвертора и осуществляет инверсию результата схемы «ИЛИ» (рис. 9.12).

Нетрудно убедиться непосредственной проверкой, что

Отсюда следует, что операцию «ИЛИ—НЕ» можно реа­ лизовать другой схемой (рис. 9.13).

ет место в цепи, в которой выходное напряжение снимается с резистора R:

где x = CR — постоянная времени цепи.

Однако напряжение на входе этой цепи, которое должно подвергаться дифференцированию, отличается от ис. Оценим

Первый член правой части этого равенства — полезный результат дифференцирования, второй член — ошибка. Она уменьшается с уменьшением х (при этом одинаково уменьша­ ется и полезный результат) и отсутствует ошибка при dutmldt = 0, т.е. когда иВых = U = const (в частности, когда иВых = 0).

Отсутствие ошибки при иВых = U = const объясняется тем, что в этом случае напряжение на конденсаторе (ис = Ивх - U) изменяется по тому же закону, что и мВых, поэтому: