五一電子閱讀：《電子入門》—《射極耦合雙穩態電路》

射極耦合雙穩態電路

一、工作原理

圖一為射極耦合電路。它也是由兩級反相器組成的正反饋電路,第一級到第二級采用集基耦合,第二級到第一級是通過射極電阻Re耦合。通常用射極耦合雙穩態電路做整形電路,脈沖幅度甄別電路,示波器用它做閘門信號源等,它依靠輸入幅度進行轉態。
工作原理:設輸入ui如圖一(b)示,當ui=0時,電路處于BG1截止,BG2導通的穩定狀態。這時輸出電壓為:uo=u2=Ec-(ue2/Re)Rc2
當ui=up2=uc2+0.5伏(硅管由截止進入放大的閥門電壓),稱up2為動作電壓,則電路在ui作用下,產生下述正反饋過程:

這種雪崩式反應,瞬間使BG1導通,BG2截止。因ic1>ic2,所以當ui回到Up2值時,電路仍不轉變,只有當ui=up1(釋放電平)時,由于BG1退出飽和,又產生下述正反饋過程:

瞬間使BG1截止、BG2導通,以后就按上述過程周而復始進行,所以把幅度不規則的輸入波形整形為等幅的矩形波。兩次翻轉電平不相等的現象,稱為回差現象,回差量≈up2-up1�；夭盍渴欠裥枰慷嗌�？應由具全情況而定。
回差的影響與回差的調?lt;BR>如果輸入信號有干擾,則用回差量排除干擾。圖2(a)(b)中給出回差合適與不合適所得到的波形uo″和uo′。由圖可見,當回差合適時,輸出uo″為方波電壓;反之,當回差不合適時,輸出uo′ 或受干擾影響[如圖2(a),或者uo′只變化一次就固定在某一電平上(如圖2(b)也就是說電平不起到整形的作用
調整回差量的方法如下:
(1)增大Rc1,可使回差量增加�；蛘{節Rc1/(R1+R2)之比值,比值越小,回差量越小。
(2)如圖2(C)電路加入RE1可使UP1增加,從而使回差減小;或如圖2(d)電路加入RE2,可使Ic2減小從而使Up2減小,縮小回差。但這種方法會削弱正反饋作用而降低翻轉速度,如在RE1或RE2并聯一只小電容,就可避免這種影響。

圖1射極耦合雙穩態電路

圖2、回差的影響

二、射極耦合雙穩態電路的設計

射極耦合雙穩態電路的設計見表一

表一射極耦合雙穩態電路的設計

要求 (1)輸出幅度Um>6V
(2)工作頻率f=100kHz
(3)觸發器用作整形電路,負載射極跟隨器

步驟計算公式計算實例(圖3)

選擇晶體管從要求的工作頻率或輸出脈沖前沿特性考慮因要求輸出脈沖前沿特性好,故選用3DK2,βmin=30

確定RC值為提高穩定性,晶體管應工作于飽和狀態,則Ic取
Ic=[(1/3)-(1/2)]Icm
Rc=(Ec-Uomin)/Ic ∵用于整形電路,主要考慮工作穩定性,故選
Ic=1/3Icm=1/3×30=10mA
Ec選用系列穩定電源值為12V,設輸出最低電平Uomin=3V
∴Rc=(12-3)/(10×10)=900Ω

計算RB,RK
為使BG2可靠地飽和,RB應選得較大,通常取IRB=(0.2-1)I

但是為了減小回差,BG2導通時,應工作于線性放大區,應取IRB=(5-10)Ib2
Ib2min=Ic2/βmin,取2Ib2min為實際基極電流,根據公式:
RB=(UE2+Ubes)/IRB及Rk=[(EC-Ube)/(IRB+Ib2)]-RC
主要考慮工作穩定性,令BG2工作于飽和狀態,故選IRB=0.5Ib2
Ib2min=10/30=0.33mA,Ib2=2×0.33=0.66mA
IR=0.5×0.66=0.33mA
RB=(UE2+Ubes)/IRb=(2.7+0.7)/0.33=10.3k
現選RB=12k
∴Rk=[(12-3.4)/(0.33+0.66)]-1=7.7k
現選Rk=7.5K

選擇R1、R2 為了能連續調節觸發電平大小,BG1的基極應接入外偏電壓,為使BG1工作于飽和狀態,流過R1、R2電流要小些現選R1=3K,R2=1K,C1=1μF,(R1、R2的具體設計算可參看晶體管分壓器的偏置電路)計算結果標在圖3電路上

圖3、射極耦合雙穩態的設計電路