Основное назначение оптронов - обеспечение гальванической развязки между сигнальными цепями.

2. Мультивибратор —генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний.

Мультивибраторы бывают 2х типов:

1. Автоколебательный

2. Ожидающий

Отличие в том что ожидающий мультивибратор, генерирует только один прямоугольный импульс. Также его называют- одновибратор.

3.Синхронный RS триггер

Триггер называется синхронным, если у него помимо информационных входов

S и R, существует управляющий вход С. Триггер будет менять свое состояние только

при логической 1 на входе С.

Активным сигналом для этой схемы является логическая 1.

 

 

Билет 29

1. P-n переход в равновесном состоянии

Равновесное состояние перехода – это состояние, при котором отсутствует внешнее напряжение (U_внеш = 0).

Соединяем два полупроводника p - и n - типа (см. рисунок 1.1,а). Начальная концентрация примесей, следовательно, носителей неодинакова (см. рисунок 1.1,б): p_p0 >> p_n0 и n_n0 >> n_p0. Кроме этого, переход несимметричен (p_p0 > n_n0). На границе перехода имеется градиент концентрации носителей заряда, который вызывает диффузию дырок из p -области в n -область и, наоборот, диффузию электронов из n -области в p -область. Вблизи перехода дырки рекомбинируют с электронами и образуется в p -области отрицательный объемный заряд ионизированных акцепторов, а в n -области положительный объемный заряд ионизированных доноров (см. рисунок 1.1,в).

Таким образом, вблизи границы двух полупроводников образуется слой l₀, обедненный подвижными носителями заряда, и поэтому обладающих высоким электрическим сопротивлением, так называемый запирающий слой. Толщина запирающего слоя обычно не превышает нескольких микрометров.

Объемные плотности пространственного заряда доноров и акцепторов равны q×N_д = – q×N_а.

За счет объемного заряда на p-n переходе образуется поле Е (см. рисунок 1.1,г), напряжённость его максимальна на границе перехода. Это поле препятствует диффузии основных носителей (уменьшается диффузионный ток), но способствует перемещению неосновных носителей заряда. Под действием поля E возникает дрейфовый ток за счёт движения неосновных носителей заряда в противоположном направлении, т.е. дырок из n -области в p -область, а электронов из p-области в n -область. В изолированном полупроводнике сумма токов равна нулю. Устанавливается динамическое равновесие. В области перехода происходит искривление энергетических диаграмм и на границе слоёв возникает потенциальный барьер (см. рисунок 1.1,д), называемый контактной разностью потенциалов j_к = D Е / q.

Изменение напряженности электрического поля D Е можно определить, например, для электронов по смещению дна зоны проводимости на энергетической диаграмме, q – заряд электрона.

Потенциальный барьер

j_к = D Е / q = (Е _cp – E_cn)/q = (кТ / q) ln (p _p/ p _n) = (кТ / q) ln(n_n/n_p) =

= (кТ/q) ln[(N_aN_д)/n_i² ]

где кТ/q=j_T – температурный потенциал.

При Т =300 К j_T = 0,026 В.

Следует обратить внимание на то, что так как количество рекомбинирующих зарядов с обеих сторон одинаково, а концентрация неодинакова, то переход практически сосредоточивается в n-области.

 

2.Суммирующие счетчики

Рассмотрим последовательность двоичных чисел – таблицу прямого счёта (см. таблицу 3.13). Видно, что соседний старший разряд изменяет свое состояние при переходе младшего с 1 на 0. Т.е. счётчик состоит из цепочки триггеров с инверсным динамическим управлением (см. рисунок 3.56) или двухступенчатых MS -триггеров. В суммирующих счетчиках вначале подачей «1» на вход R триггеры устанавливаются в нулевое состояние.

 

Вход	Q3	Q2	Q1

Т а б л и ц а 3.13

Этот счётчик может быть делителем частоты. Каждый триггер старшего разряда переключается в 2 раза реже младшего.

На рисунке 3.57 представлен десятичный суммирующий счетчик.

Счетчик имеет коэффициент пересчета 10. Он считает от 0 до 9. При поступлении на его вход десятого импульса все его выходы устанавливаются в нулевое состояние. В схеме использованы синхронные JK -триггеры. Первый триггер изменяет свое состояние с приходом каждого перепада входного сигнала, так как его J и K входы принудительно подключены к логической единице. J -вход второго триггера подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а там до прихода восьмого импульса также стоит единица. Этот триггер будет переключаться отрицательным перепадом напряжения, пришедшим с прямого выхода первого триггера, т.е. от 2,4,6,8 импульсов. Третий триггер переключится 4 и 8-ым импульсами.

С приходом восьмого импульса установится состояние триггеров, когда на прямых выходах первых трех триггеров стоят логические нули, а на прямом выходе четвертого триггера – логическая единица. Девятый импульс переключит только первый триггер, при этом на его выходе будет положительный перепад, который не может воздействовать на другие триггеры.

Десятый импульс поставит в нулевое состояние первый триггер, и на его прямом выходе возникнет отрицательный перепад, который пройдет на С-входы второго и четвертого триггеров. На J -вход второго триггера поступает логический ноль с инверсного выхода четвертого, поэтому в каком бы состоянии он ни был, на его прямом выходе будет логический ноль. Через схему «И» на вход J четвертого триггера подается ноль. Триггер находится в единичном состоянии, и с приходом управляющего перепада на С-вход триггер сбрасывается в ноль;

Рисунок 3.57

 

б) вычитающие счётчики

Если рассмотреть таблицу обратного счёта, видно (см. таблицу 3.13), что старший разряд меняет свое состояние при изменении младшего разряда с «0» на «1».

В вычитающих счётчиках (см. рисунок 3.58) содержание его понижается на 1 с приходом каждого импульса. Счетчик построен на синхронных MS-T-триггерах.

Предварительно все триггеры устанавливаются в «1» подачей нулевого сигнала на входы S;

Рисунок 3.58