فصل چهارم : مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری مقدمه: فیدبک مثبت

Transcript

1 جزوه تکنیک پالس فصل چهارم: مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری فصل چهارم : مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری مقدمه: فیدبک مثبت در تقویت کننده ها از فیدبک منفی استفاده می نمودیم تا بهره خیلی باال نرفته و سیستم پایدار بماند ولی در فیدبک مثبت هدف فقط باال بردن بهره است در نتیجه ممکن است سیستم ناپایدار گردد ولی این ناپایداری ممکن است در طراحی و تولید امواج مربعی یا پالسی مفید باشد. اگر مطابق شکل 2 ولتاژ V i را به تقویت کننده ی شکل 1 بدهیم شکل موج خروجی بصورت شکل 3 در می آیند که زمانهای گذر آن اشکال دارد و باید رفع شود. در واقع مطلوب ما شکل 5 می باشد. برای رفع اشکال میتوان V 1 و V 2 را به اندازه کافی به هم نزدیک نمود یعنی شیب یا بهره ی تقویت کننده را در ناحیه ی خطی افزایش دهیم که با متوالی کردن چند طبفه تقویت کننده امکان پذیر است ولی غیر اقتصادی است. راه دیگر آنست که با اعمال فیدبک مثبت بهره را بی نهایت نماییم )یعنی V 1 و V 2 روی هم قرار گیرد( و سرعت تغییرات را بسیار باال ببریم. 58

2 بلوک دیاگرام یک تقویت کننده با فیدبک V o = A { V 1 Af = Vo V 1 = V i + βv o = A V i 1 βa فیدبک منفی A βa < 0 Af < اگر βa < 1 Af > A = Af βa = 1 فیدبک مثبت است و 3 حالت پیش می آید. 0 > βa اگر منفی میشود βa > 1 Af { حالت اول حالت دوم حالت سوم مقایسه ی حاالت فوق: 0 < βa < 1 حالت : 1 V i در این حالت (1 < (βa اگر تقویت کننده V i در نقطه ی A ناحیه ی خطی خواهیم ماند در نتیجه نقطه ی A پایدار است. باشد با افزایش یا کاهش باز هم در همان βa = 1 : حالت 2 V 1 این حالت مقایسه کننده با یک سطح آستانه است که در آن = V 2 = V T 59

3 βa > 1 : حالت 3 در این حالت (1 > (βa افزایش V i باعث افزایش بیشتر خودش می شود تا به نقطه ی 'A حالت تقویت کننده به اشباع ) o2 V) می رود و 'A پایدار می شود. برسد. در این اگر V i کاهش پیدا می کند با توجه به اینکه بهره تقویت کننده ی اصلی یعنی A > o می باشد به اشباع پایین ) o1 V) رفته تا به نقطه ی ''A برسد که یک نقطه پایدار است. در نتیجه در خروجی دو سطح پتانسیل بیشتر نخواهیم داشت:( V) o1 اشباع پایین و ) o2 V) باال سرعت تغییرات در مدارات > 1 βa بسیار زیادتر از حاالت دیگر است حتی در حالت = 1 βa مدار هیچ کمکی به سوق دادن مدار به اشباع باال با پایین نمی کند. بنابراین اگر منظور تغییر ولتاژ خروجی بین دو سطح ولتاژ باال و پایین است > 1 βa برتری دارد. و هر چه βa بزرگتر از یک باشد سرعت تغییرات نیز سریع خواهد بود. به ازای V i1 سه نقطه V o داریم حال می خواهیم بدانیم خروجی کدام است عمال V o نقطه ی 2 نمی تواند باشد یا 1 است یا 3 که بستگی به تغییرات ورودی قبل از رسیدن به دارد. V i1 اصالح شده ی شکل فوق بصورت روبروست مالحظه می شود که در حالت = 1 βaیک مقایسه کننده ولتاژ داریم که یک سطح آستانه )مقایسه( دارد 60

4 در حالی که در حالت > 1 βa یک مقایسه کننده ولتاژ داریم که دو سطح آستانه )مقایسه( ) 1 V 2, V )دارد V 2 اگر ورودی افزایش پیدا کند و از مقداری کمتر از V 2 شروع به افزایش نماید سطح خروجی V o1 می باشد. و اگر این افزایش V i از V 1 بیشتر گردد سطح خروجی در V o2 خواهد بود حال اگر V i از ولتاژ های بزرگتر از V 1 شروع به کاهش نماید سطح مقایسه V 2 خواهد بود و مادامی که به V 2 نرسد همچنان خروجی در V o2 )اشباع باال( باقی خواهد ماند به محض کمتر شدن ولتاژ ورودی از خروجی به سطح )اشباع پایین( منتقل می شود. V o1 به سیکل نشان داده شده در شکل فوق سیکل هیسترزیس گفته می شود و مدارهایی که از این سیکل پیروی کنند اشمیت تریگر نامیده می شود. در واقع سیکل هیسترزیس دارای حافظه است. و سطح خروجی بستگی به مقادیر قبلی V i خواهد داشت در حالی که در مقایسه کننده ها (1 = (βa فقط ورودی ) i V) اثر دارد نه خود مدار. در صورتیکه در > 1 βa هم ورودی و هم خود مدار اثر دارند.یکی از ویژگی های اشمیت تریگر این است که به نویز حساس نیست. در واقع تغییرات خروجی را بدون حساسیت به نویز هدایت می کند. در مثال زیر این مورد نشان داده شده است. 61

5 انواع مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری بطور کلی مولتی ویبراتورها را می توان به 3 دسته تقسیم کرد. 1 بی استابل :B-Stable )دو حالته( دو حالت پایدار دارد و وقتی که در یک حالت پایدار قرار می گیرد تا زمانی که تحریک نشود در همان وضعیت باقی می ماند و پس از تحریک به حالت پایدار دیگر می رود. برای مثال T-FF یک بی استابل است. 2 -مونواستابل Mono Stable )تک حالته(: یک حالت پایدار دارد و وقتی تحریک شود به حالت ناپایدار رفته و پس از مدتی مانند T دوباره به حالت پایدار بر می گردد. مانند تایمر الکترونیکی. 62

6 3- آ استابل :A-Stable حالت پایدار ندارد و دائما با فرکانس خاصی در حالت نوسان است مانند پالس ساعت مدارهای دیجیتال تحریک الزم ندارد. بلوک دیاگرام کلی مولتی و یبراتورهای ترانزیستوری: در طراحی مولتی ویبراتورها باید از فیدیک مثبت قوی استفاده نمود تا ضمن آنکه ضریب تقویت خیلی زیاد شود خود مدار نیز به تغییر حالت کمک نماید. در فیدیک مثبت > 1 βa می باشد. بنابراین بسته به مقدار A و عالمت آن مقدار β تعیین می شود. مثال در تقویت کننده ی امیتر مشترک بهره ی ولتاژ A بزرگتر از یک بوده ولی عالمت آن منفی است. برای داشتن > 1 βa الزم به افزایش β نمی باشد تنها کافی است عالمت β را منفی کنیم. در بیس مشترک )که برای تطبیق امپدانس استفاده می شود( بهره ی تقویت جریان A کوچکتر از 1 می (Emiter باشد. بنابراین باید β را زیاد کنیم ولی الزم به تغییر عالمت آن نیست. همچنین در کلکتور مشترک fallower) بهره ی ولتاژ یک می باشد (1=A) و باید β را افزایش دهیم. این تقویت یا تغییر عالمت می تواند توسط ترانسفومر انجام شود که به آن Blocking oscillator )نوسان ساز قفل شونده( گفته می شود. کوپالژ بین تقویت کننده ها بسته به نوع مولتی و پیراتور می تواند AC یا DC باشد وجود کوپالژ AC باعث می شود 63

7 خازنها شارژ یا شارژ شده و بایاس ترانزستور را تغییر دهد و حالت پایدار عوض شده و از حالتی به حالت دیگر برود. این کوپالژها می توانند به 2 صورت زیر استفاده شوند: 1- زوج تزویج شده با کلکتور( Pairs(CCP Collector Coupled 2- زوج تزویج شده با امیتر( Pairs(ECP Emitter Coupled 64

8 طراحی بی استابل با اتصال کلکتور )از روش ccp استفاده می نمائیم(. مدار روبرو یک مدار بی استابل است.به این معنا که دو حالت پایدار بیشتر ندارد. حالت های پایدار قطع بودن یکی از ترانزیستورها و اشباع بودن ترانزیستور دیگر است و بالعکس زیرا مدار تقارن دارد. حال با فرض قطع بودن Q 1 مدار را دنبال می کنیم و مالحظه می کنیم که فرض درستی بوده است و مدار در حالت پایدار قرار دارد. بنابراین مدار تبدیل می شود به if Q 1 : off : on I c,sat = V cc V CE sat Rc I B = V cc V BE R c +R B اشباع :شرط h FE. I B Ic, sat h FE. V cc V BE R c +R B V cc V ce sat R c V ce, sat o, V cc V BE (Rc + R B ) h FE. Rc R c R B R B h FE. R c 65

9 بنابراین قطع بودن یکی از ترانزیستورها با شرایط فوق باعث اشباع بودن ترانزیستور دیگر می شود. اما این کافی نیست. آیا فرض قطع بودن Q 1 درست است مالحظه می شود که فرض درستی است. بنابراین دو حالت پایدار داریم: { حالت پایدار : 1 قطع :Q1 اشباع :Q2 اشباع :Q1 { :حالت پایدار 2 قطع :Q2 { :حالت 1 V o2 = V CE,sat o V o1 = V cc V BE R B +R c RB + V BE V cc برای اینکه بی استابل از یک حالت پایدار به حالت پایدار دیگر رود باید مدار را تحریک کنیم یعنی عاملی سبب شود که ترانزیستور وصل به سمت قطع شدن بیش رود و این به نوبه ی خود باعث وصل شدن ترانزیستور قطع گردد. به علت وجود فیدبک مثبت مدار به خودش کمک می کند تا این تغییر حالت به سرعت انجام گیرد. بنابراین می توانیم در 4 نقطه ی I B2, I B1, V o2, V o1 تحریک را وارد کنیم. برای مثال می توانیم ولتاژ کلکتور Q 1 را که در حالت قطع است چند لحظه پایین بیاوریم این کار باعث پایین آمدن ولتاژ بیس و به سمت قطع رفتن آن می گردد. که این کار باعث باال رفتن Q 1 ولتاژ کلکتور و به نوبه ی خود باعث باال رفتن ولتاژ بیس و به حالت وصل رفتن آن می 66

10 گردد. که با فیدیک مثبت موجود این عمل به سرعت انجام می پذیرد )وصل شدن یکی و قطع شدن دیگری( برای سرعت بخشیدن به تغییر حالت می توانیم از خازنهای شتابدهنده یا Speed up بر روی مقاومت بیس ها استفاده کنیم. تا در لحظه ی تحریک اتصال کوتاه شده و تغییرات با سرعت بیشتری انجام پذیرد این کار در فرکانس های باال بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. اشکال دیگری نیز در این مدار است و آن در حالت قطع ترانزیستور هاست. 67

11 0.5 I CBO اگر مثال ولتاژ بیس در اثر جریان اشباع معکوس به حدود برسد و در آستانه ی هدایت قرار گیرد (به خصوص در ترانزیستورهای ژرمانیوم) و با اعمال فیدبک مثبت قوی عواملی مانند نویز باعث تغییر حالت مدار می شود. برای رفع اشکال فوق می توان ولتاژ بیس ترانزیستورها را منفی کرد. باید در مدار جدید شرط اشباع را بدست آوریم. برای حل چنین مداری معادل تو نن آن را می نویسیم. R C,T = R C (R B1 + R B2 ) V CوT = V cc ( V BB ) R c + R B1 + R B2 (R B1 + R B2 ) V BB V cc R B,T = R B2 (R B1 + R C ), V B,T = V cc + V BB R C + R B1 + R B2. R B2 V BB 68

12 I C,sat = V C,T V CE, sat R C,T, I B = V B,T V BE R B,T R CوT, R BوT اگرشرط اشباع را بنویسیم C,sat h FE. I B I آنگاه شرط اشباع روی بدست می آید حال باز می گردیم به مدار اصلی: V B = V C.sat + V BB R B1 + R B2. R B2 V BB V B V BB. R B 1 R B 1 +R B2 < 0 )بنابراین Q 1 با اطمینال زیادی قطع است(. برای جلوگیری از رفتن V BE ترانزیستورها به ناحیه ی شکست کافی است مطابق شکل زیر دیودهای محافظ قرار دهیم تا ولتاژ بیس های ترانزیستورها از 0.7- ولت کمتر نگردد. 69

13 حال اگر پتانسیل منفی V BB کنیم. نداشته باشیم که بیس را منفی کنیم پتانسیل امتیر را مثبت می وصل : 2 Q و قطع 1: Q V o2 V CE,sat + R e. I e V E1 مثبت تر است : V o2 ولی این عیب را دارد که در هنگام وصل زیادتر می شود. عیب دیگر آن است که βa کم می شود )یعنی فیدبک مثبت را ضعیف می کند( که برای رفع این R e ac عیب می توان R E را با یک خازن بای پس کرد. )این خازن از نظر اتصال کوتاه می شود و را از مدار خارج می کند و بهره زیاد می شود( تا در زمان تغییر حالت اتصال کوتاه شود و در زمان حالت پایدار نقش خود را از دست دهد. )این خازن فقط در زمان تغییر حالت خود را نشان می دهد چون ما نیز فقط در زمان تغییر حالت فید بک مثبت را نیاز داریم نه مواقع دیگر( مدارهای تریگر: انواع مشتق گیر ها می توانند به عنوان مدار تحریک کننده یا Trigger مورد استفاده واقع شوند. همانطور که قبال گفتیم برای تغییر حالت کافی است 70

14 V o1 را برای یک لحظه پایین آوریم تا خود به خود با اعمال فیدبک مثبت قوی که دارد مدار را تغییر حالت دهد. بنابراین کافی است از پالس مشتق گرفته و پالس را به V o1 اعمال کنیم. پس باید مدار مشتق گیر را به مدار باال اضافه کنیم. انواع مدارمشتق گیر: یک فیلتر باال گذر RC است. if 5τ tp = T τ T 2 10 شکل 1: در فرم روبرو دو پالس سوزنی شکل V cc از صفربه V cc, V cc به وجود می آید. اگر مثال اعمال پالس باعث آسیب به مدار شود باید آنرا حذف کنیم. )برای اینکار باید یک دیود در مدار بگذاریم( دیود نمی گذارد از 0/7 به مدار آسیب زیادی نمی گذارد. Q 1 V o2 اگر این شکل موج تحریک را به کلکتور یعنی اعمال کنیم باعث قطع و وصل می شود. 71

15 V cc اگر بخواهیم پالس تحریک به V o1 اعمال شود باید بین و صفر تغییر کند. شکل 2: V cc )مقاومتR را به جای وصل کردن به زمین به وصل می کنیم(. برای حذف کردن 2V cc یک دیود در مدار می گذاریم. باشد پرش خیلی باریک گردیده و وقتی دامنه ی آن شود کم ممکن است نتواند τ < T اگر 10 τ > t t 2Π باعث تغییر حالت شوند بنابراین باید چون مدت زمانی طول می کشد تا فیدیک مثبت شروع به کار کند بنابراین باید پالس تریگر یا همان خروجی مشتقگیر در پیک خود )پیک می تواند منفی یا مثبت باشد( باقی بماند و بعدا از بین برود بنابراین τ را طوری تعیین می کنیم که حداقل پهنای الزم برای تغییر حالت به وجود آید. t. t < τ < T 2Π 10 72

16 نحوه ی اتصال مدارهای تریگر به مدار بی استابل: در این بخش نحوه ی اتصال مدارهای تریگر را به مدار بی استابل بررسی می کنیم. روش 1: تغییر حالت بی استابل از طریق کنترل از طریق کلکتور: فرض کنید تغییر حالت ها را از طریق کلکتور هدایت کنیم در اتصال فوق به علت وجود خازن Q 1 V cc کوپلدژ مقدار DC ورودی مهم نیست. با اعمال پرش از به صفر چون قطع است در نتیجه Q 1 مقاومت قطع آن زیاد است اکترپرش روی مقاومت کلکتور می افتد. ولی چون وصل است و در اشباع بنابراین دارای مقاومت بسیار ناچیزمی باشد در نتیجه بیشتر Q 1 پرش روی Rc می افتد. بنابراین فیدیک مثبت به اضافه ی این پرش باعث وصل شدن و قطع می گردد. عمال این همان T-flip flop است. شکل زیر نمونه دیگری از کنترل از طریق کلکتور را نشان می دهد.عمال هدایت از طریق کلکتور شکل است. 73

17 B-stable با استفاده از T-FF B-stable با استفاده از RS-FF V o1 اگر خروجی V o2 را Q فلیب فالب و خروجی در را در نظر بگیریم با اعمال پالس مشتق گیر شده ی به پایه ی S ترانزیستور Q 1 روشن می شود و به اشباع می رود در نتیجه ولتاژ کلکتور Q 1 74

18 V cc Q 1 که تقریبا V cc فرض )با است قطع و وصل( به اندازه ی کاهش می یابد که این باعث Q 1 قطع و با اعمال فید کب مثبت موجود باعث وصل می گردد. در نتیجه مدار تغییر حالت می V cc دهد و خروجی V o2 که همان پایه ی Q فیلیپ فالب است یا یک باینری می گردد یعنی فیلیپ فالپ set می شود. برای Reset کردن آن همین کار را با پایه ی ورودی R انجام می دهیم. V 02 Q 1 در نتیجه ترانزیستور که قطع است وصل شده و قطع می گردد و در نتیجه خروجی یا Q فیلیپ فالپ صفر می گردد. Reset( می شود( عمال هدایت B-stable از طریق ولتاژ کلکتور ترانزیستورها مشکل است بنابراین می توانیم از طریق جریان بیس ها با sink کردن جریان آنها تغییر حالت را ایجاد نماییم. تغییر حالت بی استابل از طریق کنترل جریان بیس ها: 75

19 Q 1 قطع : با فرض وصل و D 2 بایاس معکوس است با شدت تقریبا, V cc در آستانه ی وصل است ولی نه کامل D 1 D 2 D 1 اگر به V i پالسی را اعمال کنیم باز هم قطع است ولی وصل می شود و را قطع می کند و ولتاژ آند آن با اختالف 0/7 ولتاژ کاتد را دنبال می کند و در نتیجه فیدبک مثبت موجود در مدار تغییر حالت ایجاد می کند و تغییر حالت Q 1 وصل می شود. مثال عددی: در مدار صفحه ی قبل فرض کنید: R s = 100k, R B1 = 56k, R c = 1k, V cc = 10 v, V CE,sat = 0.1, h FE = 100, V BB = 10, R B2 = 220k با فرض Q 1 قطع باید ثابت کنیم در اشباع است اگر نبود به درد نمی خورد. R c,t = 1 ( ) 1k V cوt = 10 ( 10) ( ) 10 10v R B, T = 220 (1 + 56) = 45.27k V B,T = 10 ( 10) = 5.88 V I B = = 114.2μA I C,sat = 10 V CE,sat 1 10m A شرط اشباع: hfe. I B I C,sat μA 10mA 11.4 ma 10mA اشباع 76

20 V B = = قطع است Q 1 V o1 = = 9.84 V 1+56 }حالت پایدار 1 V o2 = 0.1 V در حالت بایاس معکوس وقطع است و D 2 درآستانه وصل است. D 1 اگر پالس تریگر را به ورودی V i اعمال کنیم خازن C 1 و C 2 پرش را قبول نمی کنند وپرش روی D 1 می افتد و D 2 کاهش می یابد یعنی از 9.84 V به 0.16 V پرش می نماید پس D 1 همچنان قطع می ماند ولی 10 v وصل می شود و ولتاژ بیس را به شدت منفی می کند در نتیجه به حالت قطع رفته و با فیدبک مثبت موجود Q 1 وصل می گردد و مدار را تغییر حالت می دهد. Vc1 = = +0.16v Vc2 = = 9.9v 77

21 V o1 = 0.1 V { :حالت پایدار 2 V o2 = 9.84 V با تغییر حالت مدار به حالت پایدار 2 می رود Q 1 یعنی قطع شدن و D 2 و وصل شدن D 1 و می شود. در نتیجه C 2 باید از طریق مقاومت Rs دشارژ شود و ولتاژ آن از 9.9 v به v کاهش یابد )ثابت زمانی.)τ=Rs.C اگر Rs خیلی کوچک باشد مقداری جریان Rs D 2 در موقع پرش ولتاژ از Rs توسط خازن کشیده می شود و ممکن است نتواند را قطع کند. و اگر خیلی بزرگ باشد سرعت تغییرات خیلی سریع می شود و کوچکترین نویزی مثال در V cc و یا جاهای دیگر مدار را تغییر حالت ناخواسته می دهد. اگر از پالس ورودی مشتق گرفته شود. دیگر ثابت زمانی τ = R s C مشکل ساز نمی گردد. اثر مقاومت بار : گذاردن مقاومت بار RL ممکن است به علت تقسیم ولتاژ در کلکتور شرط به اشباع رفتن ترانزیستور را نقض h FE. I B > I c,sat مقدار حداقل کند بنابراین می توان با استفاده از نامساوی RL را بدست آورد. البته RL اگر خیلی بزرگ باشد ممکن است ولتاژ خروجی به علت تقسیم ولتاژ روی کاهش یابد. RL 78

22 بی استابل با اتصال امتیر)اشمیت تریگر( در این مدار که یک بی استابل است از منطق (Emiter copelled logic) ECL استفاده شده است. که در آن امتیرها به یکدیگر متصل شده و یک کوپالژ DC در آن قرار داده شده است )یعنی )RE مورد استفاده ی آن در تبدیل امواج پریودیک غیر مربعی )مثل سینوسی به موج پریودیک مربعی( است. اوال باید سرعت تغییرات را زیاد بگیریم و ثانیا نیز در ناحیه ی فعال یا مرز اشباع کار کند. چون مستقیما به خروجی وصل است. خازن c )شتاب دهنده( سریعا هر تغییر کلکتور Q 1 را به بیس می رساند. بررسی فلش های نشان داده شده روی شکل عمل فیدبک مثبت را نشان می دهد چنانچه کلکتور Q 1 را مستقیما به وصل کنیم احتیاجی به R 2 نمی باشد و ساده ترین اشمیت تریگر ساخته می شود. ولی در این مبحث مقاومت و R 1 R 2 را در نظر می گیریم. 79

23 برای تشریح فیدبک مثبت از مدل سیگنال کوچک استفاده می کنیم برای اینکارمنابع dc را زمین نموده و از نظر ac مدار را بررسی می نمائیم. بررسی فلش های نشان داده شده روی شکل عمل فیدبک مثبت را نشان می دهد مالحظه می کنید که افزایش V i باعث می شود ولتاژ امیتر آن کاهش پیدا کند و این یعنی کمک به وصل کردن Q 1 می باشد. می توان نشان داد در مدار بی استابل فوق تغییرات خروجی V o بصورت یک سیکل هیسترزیس می باشد. بافرض Q 1 قطع شروع می کنیم و مدار را طوری طراحی می کنیم که وصل و در ناحیه ی فعال باشد. با V E V i Q 1 افزایش V i وصل و قطع می شود و مدار تغییر حالت می دهد. برای تعیین باید در آنالیز مدار را بدست آوریم. اگر Q 1 قطع باشد مدار را آنالیزمی نمائیم برای اینکارمدار معادل را رسم می نمائیم وسپس معادل تونن آن را بدست می آوریم: 80

24 R B,T = R 2 (R 1 + R c1 ) V B,T = V cc. I B2 = R 2 R 1 +R 2 +R c1 V B,T V BE R B,T +(1+h FE )RE V E = R E. I E = R E. (1 + hfe)i B2 = V 1 = V E + V γ V 1 = V B,T V BE R B + (1 + h FE )R E. (1 + h FE )R E V B.T V BE R B + (1 + h FE )R E (1 + h FE )R E + V γ 0.1 B,T Rاگر B (1 + h FE )R E V 1 = V B,T V BE + V γ V 1 V V 01 = V cc R c2. I c2 = V cc R c2. h FE. I B2 :سطح پایین خروجی V o1 = V cc R c2. V B,T V BE R B + (1 + h FE )R E. h FE V o1 V cc R c2 R E (V B,T V BE ) باید توجه داشت که روابط باال به شرطی برقرار است که در ناحیه ی فعال باشد و چنانچه به اشباع رفته باشد باید V E را با فرض اشباع بدست آوردیم. Q 1 V 1 حال فرض می کنیم V i به رسیده و مدار تغییر حالت داده و وصل و قطع شده باشد. با کاهش V c1 V i افزایش و در نتیجه باعث افزایش ولتاژ بیس می گردد بطوریکه Q 1 به طرف قطع شدن و به طرف وصل شدن می رود. از طرفی ولتاژ امیتر نیز که ولتاژ امیتر Q 1 نیز 81

25 می باشد در اثر افزایش ولتاژ V c1 )فیدبک مثبت( کاهش یافته و در نتیجه به وصل شدن خود کمک می کند V E بنابراین کافیست V B2 و را حساب کرده و شرط وصل شدن را بنویسیم. V C,T = V cc I B = V cc R c1 + R 1 + R 2 R c1 ; R C,T = R c1 (R 1 + R 2 ) V i V BE R s + (1 + h FE )RE ; V E = R E. I E = R E. (1 + h FE ). I B1 V i V BE V E = R E. (1 + h FE ). R S + (1 + h FE )R E V i V BE V C1 = V C,T R C,T. h FE. I B1 = V c,t R C,T. h FE. ( ) R S + (1 + h FE ). R E شرط وصل شدن Q: 2 V i = V 2 }در لحظه ی تغییر حالت av c1 = V E + V γ 82

26 V i V BE V i V BE a(v C,T. h FE. R C,T ( ) = R R S + (1 + h FE )R E. (1 + h FE ). + V E R S + (1 + h FE ). R γ E R S (1 + h FE ) R E a (V C,T R C,T اگر R E (V 2 V BE )) = V 2 V BE + V γ V 2 av C,T + (1 + a. R C,T R E ) V BE V γ 1 + a. R C,T R E, V o2 = V cc V 1 با انتخاب مناسب V 2 کوچکتر از می گردد. فرمولهای قبل جنبه ی آنالیز مدار را دارد و کاربردی ندارد. مثال: h FE = 30 V BE = 0.7 V γ = 0.5 Q1 قطع: V E = R B,T = 5.6 ( ) = 2.82k V B,T = = 5.95v (1 + 30) 2.7 = 5.08v (1 + 30)2.7 V 1 = V E + V γ = = 5.58V در لحظه تغییرحالت: 83

27 V 01 = 12 V 1 k = V (1 + 30) 2.7 بدست آوردن V: 2 وصل و Q 1 قطع: V E = 2.7 (1 + 30) R C,T = 3.9 ( ) = 2.55k V C,T = 12 V (1 + 30) 2.7 V E = 0.99(V 2 0.7) = 7.86V V V c1 = ( 1 + (1 + 30) 2.7 ) V C1 = V 2 av c1 = V E + V γ :در لحظه ی تغییر حالت ( V 2) = 0.99(V 2 0.7) V V o2 = 12v با تغییر جزئی در مدار می توان پهنای هیسترزیس را کمتر کرد که این کار را با اضافه کردن یک مقاومت R e کوچک در امتیر می تواند انجام شود حتی می تواند منفی هم باشد. وجود کوچک در سطح V 1 ناچیز R e V H Q 1 84

28 I e است. زیرا در آستانه ی هدایت Q 1 )جریان مقاومت R( e برابر صفر می شود در واقع فیدبک منفی را در فیدبک مثبت قرار داده ایم پس سرعت تغییرات کم می شود. که با گذاشتن یک خازن با یپاس موازی با R e این اشکال رفع می شود. مدار اشمیت تریگر با :FET یکی از مهمترین مزایای مدار زیر مقاومت ورودی بسیار زیاد آن است. Q 1 V i آنالیز مدار مانند قبل است. با فرض Q 1 قطع باید حد را برای روشن شدن پیدا می کنیم. Q 1 : Off, : ON V E = R E E E R B,T = R 2 (R D + R 1 ) V B,T = V cc R 2 R 1 + R 2 + R D V B,T V BE V E = R E. I E = R E. (1 + h FE ). I B = R E. (1 + h FE ). R B,T + (1 + h FE ). R E 85

29 V i = V 1 { V GS = V P در نقطه ی تغییر حالت: V i = V GS + V E V i = V P + V E ; V B,T V BE V o1 = V cc R c I c = V cc R c. h FE. I B = V cc R c. h FE. R B,T + (1 + h FE )R E Q 1 حال فرض می کنیم مدار تغییر حالت داده و قطع و وصل و درناحیه فعال است. شرط وصل شدن V E V D آن است که ولتاژ بیس نسبت به امتیر به اندازه ی V γ بیشتر شود. پس باید و را بدست آوردیم. V D = V D,T R D,T. I D I D = I DSS (1 V GS V p ) 2 در نقطه ی تغییر حالت: V GS = V i R E I D V GS = V 2 R E I D I D = I DSS (1 V 2 2 R E I D ) V P { a(v D,T R D,T. I D ) = R E I D + V γ } بدست می آید V 2 I D = av D,T V γ R E V o2 = V cc در اینجا دیگرمقاومت R S طبقه ی قبل نداریم. 86

30 مثال: با فرض V P = 2.5v ; I DSS = 10mA ; hfe = 30 ; V BE = 0.7 ; V γ = 0.5 )معادل تونن( با استفاده از مثال قبل Q 1 قطع و وصل و در ناحیه فعال است. V E = 5.08v, V o1 = 10.18v V 1 = V E + V P = = 2.58v حال محاسبه ی :V o2 با فرض Q 1 : ON, : OFF در ناحیه ی فعال. 87

31 V i = V 2 }در نقطه تغییر حالت 0.76 V D = V E + V γ } V D = I D V i = V GS + R E I D V GS = V I D در نقطه تغییر حالت I D = I DSS (1 V 2 GS ) V p I D = 10 (1 V I D ) 2.5 روش شدن :شرط av D = V E + V γ 0.76( I D ) = 2.7 I D I D = 1.18 ma 1.18 = 10 (1 V ) v V GS = 1.65v روشن FET V 2 = { 0.15v V GS = 3.38v خاموش غیرقابل قبول FET V o2 = V cc =12 88