 |
 |
 |
 |
объемный заряд из Q17 и так же быстро переводит его из режима насыщения через активную область в режим отсечки. Быстрое возрастание напряжения иа коллекторе Qn приводит к открыванию Qi9 и Dj. В то же время транзистор Qie.a вместе с ним и начинают закрываться. Быстрое выключение транзистора достигается пропусканием обратного базового тока через R (3,9 кОм).
2i°C | ||||||||||
5 70
емкость нагрузки, пФ
J 70 50 100 200
Емкость нагрузки, пФ
Рнс, 7.15. Времена нарастания и спада компаратора иапряжения fxA760 (фирма Fairchild) в зависимости от емкости нагрузки: а - время нарастания, б -
время спада.
Когда Q20 закрывается, а Q19 и D5 открываются, выходное напряжение переходит в высокое состояние Ун = V* - Vbe,, - - Vd, = 5,0-0,7-0,7 = 3,4 В Поскольку Vt = Ус£(5ат),„ » 0,2-0,4 В, этот компаратор обеспечивает совместимость о ТТЛ-элементами.
Размах входного напряжения, необходимый для переключе ния компаратора, примерно равен 1 мВ, при этом коэффициент усиления без обратной связи равен примерно 3000. Относительно небольшой коэффициент усиления без обратной связи по сравнению с ОУ объясняется тем, что высокое быстродействие как раз и достигнуто за счет уменьшения коэффициента усиления.
Входное напряжение смещения Vos равно 1,0 мВ (номинал), 6,0 мВ (максимум). При таком напряжении смещения в сочетании с входным напряжением 1 мВ, которое необходимо для переключения компаратора, входная чувствительность компаратора примерно 2 мВ.
Выходной каскад имеет активную двухтактную конфигурацию, причем транзисторы Q19 и Q23 используются для подачи тока в на-
грузку, а q20 И q24 ДЛЯ потребления тока из нагрузки. Схема такого типа обеспечивает быстрый перезаряд емкости нагрузки. Емкость нагрузки менее 10 пФ не оказывает какого-либо существенного влияния на время срабатывания. Однако большая Ia-грлзочная емкость наьинает заметно увеличивать время задержки, причем наиболее сильно это отражается на временах спада и нарастания (рис. 7.15).
7.5.3. Компараторы LM160 и LM161. Использование тонкой слаболегированной базы - один из эффективных путей умень-
Стро5ирушщии UHnvMct
BxodloX. J- В код г o-
V о-
<
"се
+-0 OSuiUU
X про&од
Tmpofu импульсе
BbPtoSZ
Рис. 7.16. Схема компаратора напряжения LM161 (фирма National Semiconductor).
Щения времени рассасывания. В тонкой базе объемный заряд, естественно, будет меньше. Кроме того, тонкая слаболегированная база будет способствовать тому, что меньшее количество инжектированных дырок попадет в область коллектора, поэтому объемный зэряд коллектора также будет меньше. Использование тонкой слаболегированной базы тем не менее имеет один крупный недостаток, заключающийся в уменьшении обратного напряжения
коллектор-эмиттер, BVceo Обратное напряжение уменьшается из-за эффекта «прокола» базы. Этот эффект имеет место, когда щц. рина обедненного слоя базы распространяется на весь переход коллектор-база и достигает перехода эмиттер-база. Э(х})ектив-ная ширина базы сокращается до нуля и происходит прямая инжекция электронов из эмиттера в коллектор Поэтому разработка ИС должна производиться с учетом максимально возможного об-ратного напряжения коллектор-база при использовании транзисторов с тонкой базой
Микросхемы LM160 и LM161 (фирма National Semiconductor) - примеры компараторов, в которых за счет применения транзисторов с тонкой базой достигается высокое быстродействие. Эти компараторы имеют время срабатывания всего 13 нс (номинал) при скачке входного напряжения 10 мВ В этих компараторах используется уменьшение времени рассасывания за счет применения большого обратного тока базы транзисторов, выходящих из режима насыщения. На рис. 7 16 показана схема компаратора. Входным каскадом является л/7/г-дифференциальный усилитель, смещенный источником тока с пассивной нагрузкой в виде резисторов с небольшим сопротивлением. Этш каскад через эмиттерные повторители соединяется со вторым каскадом дифференциального усилителя. Нагрузкой второго каскада является преобразователь ток-напряжение
Два парафазных выхода второго каскада управляют двумя идентичными схемами выходного каскада, по существу обычными схемами выходного каскада быстродействующей ТТЛ. Выходной каскад питается от отдельного источника питания с напряжением 5 В, поэтому уровни выходного напряжения компаратора являются стандартными ТТЛ-уровнями.
На рис. 7.17, а приведена упрощенная схема выходного ТТЛ-каскада. В этой схеме направления токов показаны при переключении компаратора из высокого состояния в низкое, т е. когда транзистор выходит из режима насыщения. При высоком уровне напряжения на эмиттере Qj переход коллектор-база Qi открыт. При этом течет ток в базу и быстро открывается. Как только начинает проводить ток, ои шунтирует обратный базовый ток транзистора Qg и достаточно быстро выводит Qs из насыщения В то же время транзистор Q4 открывается, переводя выходное напряжение в низкий логический уровень VcF(SAT). от 0,1 до 0,3 в в зависимости от коэффициента разветвления по выходу или сопротивления нагрузки.
При переключении в противоположное состояние направления токов показаны на рис. 7 17, б Для переключения из низкого состояния в высокое уровень напряжения на эмиттере Qi ДО-"" жен стать низким, после чего Qi перейдет в активный режим Коллекторный ток Qx будет выполнять функцию обратного базового
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 [ 165 ] 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193