Електронна схемотехника


Предавателна характеристика по напрежение



страница8/11
Дата03.01.2022
Размер343.5 Kb.
#112170
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Vqvedenie-Sept-2009
5.1. Предавателна характеристика по напрежение. По отношение на функционалната стабилност най – информативната характеристика за всяка схема е предавателната характеристика по напрежение - ПХН. На фиг.5.1.а е показана типова ПХН на най – малкия ”атом” в цифровите схеми – инвертора. От ПХН непосредствено могат да се отчетат номиналните стойности на напреженията съответствуващи на логическата нула - U0, на логическа единица - U1 и амплитудата Uм. Точка Н (U0,U1), т.е. точката с координати U0 и U1, е работната точка на схемата в състояние единица2. Аналогично точка L (U1,U0) e работната точка в състояние нула. Правата, която ги свързва има наклон –1. В праговите точки ТH и ТL коефициентът на усилване е равен на –1. Между тях се намира активната област. В нея усилването на схемата (стръмността на предавателната характеристика) е по-голямо от I1I. Широчината на активната област ΔUA е разликата в абсцисите на точките ТL и ТH , т. е. ΔUA = – . За стабилна работа на инвертора като логическа схема, т.е за да бъдат U0 и U1 дефинирани и различими, точките Н и L трябва да бъдат извън активната област ΔUA. Това е възможно само при условие, че усилването в активната област е по – голямо от . В противен случай схемата не е ключова (инвертор), а линейна (усилвател). Аналогични зависимости могат да се получат и за неинвертираща ключова схема.

Логическите променливи могат да приемат само две дискретни стойности, напр. 0 и 1, х и и т.н. Но това са математически абстракции. Тяхното електрическо съответствие са номиналните стойности на сигналите U0 0 и U1 1, които не са дискретни, а аналогови величини. Те могат да приемат стойности (фиг.5.1.а) в непрекъснатите интервали

U0ϵ [ , ] и U1ϵ [ , ].

За да определим границите на тези интервали, ще разгледаме две схеми във верига от каскадно свързани еднакви инвертори, показани на фиг.5.1.в . Максималната стойност на U1 е ограничена от захранващото напрежение VDD , а минималната стойност на U0 – от общата маса1:



≤ VDD и ≥ 0 V.

От друга страна, изходният сигнал на инвертор k трябва да осигури стабилно включване на инвертор k +1 в състояния 0 и 1. От фиг. 5.1.а се вижда, че това е възможно само, ако

> и < .

Получените области (интервали) на напреженията, съответстващи на логическите стойности 0 и 1 са показани на фиг. 5.1.б. Те са извън активната област. За тях тя е неопределена (в нея изходът на инвертор k е логически неопределен) или забранена (за входни напрежения към инвертор k +1).



Кратка обосновка за избора на праговите точки ТH и ТL, в които усилването е равно на –1: Затворената верига на положителна обратна връзка, съставена от два инвертора (фиг. 5.2) представлява запомняща схема (тригер) с две възможни състояния. Всяко от тях е стабилно, когато усилването в затворената верига (равно на произведението от усилването на двата инвертора) е равно на нула. Ако под влияние на сигнал или дестабилизираща причина това усилване стане по – голямо от 1, двата инвертора сменят изходните си напрежения, а с това и схемата преминава в другото възможно състояние. Следователно условието за стабилно ‘’запомняне’’ на всяко състояние е усилването на всеки инвертор да бъде по – малко от I1I и по възможност да клони към нула. (Подробно обяснение – в част IV).


В трудовете [Манова05] и [Гаджева09] e описан лесен и точен метод за определяне на точките ТH и ТL с помощта на PSpice. Върху ПХН, получена чрез симулация или експериментално (фиг. 5.3,а), се прилага операция диференциране. В резултат се получава D(V(OUT)) – зависимостта на коефициента на усилване K от входното напрежение – фиг. 5.3,б. (В разглеждания пример максималното усилване е в средата на ПХН и стойността му е

K= –20,6). След това се построява хоризонтална права с ордината –1. Неините пресечни точки с кривата D(V(OUT)) са именно ТH и ТL , чиито абсциси – в случая – са = 1, 265V и = 1, 735V.

От направения анализ на ПХН особено важни са напрежителните области определени по абсцисата от U0 до и от U1 до . Те са мярка за защитеността или устойчивостта1 на схемата срещу дестабилизиращи фактори, в частност – срещу шумове.

Под ''шумове'' в контекста на електрониката се разбират ''нежелани изменения на напреженията и токовете във възлите на схемата'' [Rabaey03].





Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница