Ток /он, протекающий через Ron, будет, очевидно, минимален тогда, когда выходное напряжение Ывых максимально, т. е. Ывых = = U [ф-ла (2.23) или (2.25)]: 1о„ыин=={Еоч -W)/Roh, минимальный ток через источник £0

/oMHH = (£o-t/) ?0.

Ток /о через источник £0 максимален при «вых = {/мнн (2.21):

/о макс = (£0 - f/мин)/ Ro.

Нагрузка на управляющий источник максимальна тогда, когда открыт только один диод; при этом через соответствующий источник e{t) протекает ток /еманс, равный сумме токов через сопротивление Roh и через(т- 1) закрытых диодов:

/емакс = (£он- С/макс)/?С« + (т - 1)/обр. (2.30)

где бмакс определяется из ф-лы (2.22), /обр - обратный ток диода при обратном напряжении £ - Цакс и максимальной температуре.

Именно на нагрузку током /еманс (2.30) и должны быть рассчитаны управляющие источники.

Стабильность стационарных выходных уровней диодной схемы -совпадения зависит прежде всего от стабильности входных управляющих уровней. Пусть, например, в исходном состоянии на все т входов поданы низкие потенциалы £°. Если только на одном из входов напряжение увеличилось на Л£°, то напряжение на выходе возрастает примерно на АЕ°/т, что следует непосредственно из схемы, если учесть, что Rup/m <С он. Тогда в маловероятном случае, когда имеют место синфазные и равные по величине приращения Л£° на всех т входах, приращение напряжения на выходе примерно равно Л£°.

Когда на всех входах действуют высокие потенциалы £• и ключевая схема работает в режиме В, влияние нестабильности входных уровней аналогично только что рассмотренному.

Если же ключевая схема работает в режиме С, то представляют интерес следующие случаи. При положительном приращении А£ > О на одном из входов соответствующий диод закроется; однако практически это не приведет к существенному изменению выходного напряжения, так как ветвь с закрытым диодом шунтируется (т - 1) ветвями с отпертыми диодами. Если же Л£ < О, то выходное напряжение уменьшится на величину Лывых и (т- 1) диодов запираются; величина Л«вых определяется формулой, аналогичной (2.29), где вместо Umsx следует записать Л£ и, очевидно, .Д«вых того же порядка, что и Л£.

Переходные процессы

Будем полагать, что прямое и обратное сопротивления диода при его переключении устанавливаются скачком, а барьерные емкости диодов, емкости нагрузки и монтажа учитываются одной суммарной выходной емкостью Cq. Пусть в исходном состоянии на все входы схемы (рис. 2.10) поданы потенциалы (на выходе «вых = f/ л; £) и на одном, первом, входе ej в момент / = О напряжение изменяется скачком до £°. В этом случае напряжение на выходе спадает по экспоненциальному закону до уровня t/" « £", при этом диод Д1 смещен в прямом направлении, а все остальные диоды - Дг,Дз, Дт - в обратном. Длительность установления низкого уровня £*/ф = Зт, где постоянная времени

Кр.Щи R„p < Ron < /?обр R2, RU =

= Rup + Rr- В идеальном случае Rnp 0 и t% = 0.

Если теперь потенциал на первом входе (ei) вновь изменяется скачком до £, то диод Д\ запирается и выходное напряжение Ывык возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени

tCoRl где rI = Ro„

И стремится к уровню Ывых(оо)

X £он + т/до/?он. Однако как только выходное напряжение достигает уровня t/ X £, отпирается диод Д1 и переходный процесс практически прекращается.

Согласно ф-ле (1.7) для режима В

, , (£сн-Ьт/м/;он)-£°

Если /?он < /?обр и m невелико, то RI = Roh, если, кроме того, можно пренебречь величиной т/до/?он по сравнению с

/ф - CoRoH In gUlg = Coi?o„ In (1 + . (2.32)

Если, наконец, -g-<С 1, то /J, можно приблизительно оценить по формуле

/ф Со/?он-gTjTgT"- (2.33)

Учитывая, что (£он - £) fRoH = /он мин - минимальный ток через резистор Roh, запишем простое соотношение

/он мин Со(£-£)/4. (2.34)

определяющее минимальную величину выходного тока, заряжающего емкость Со до уровня £ за данный промежуток времени.

Аналогично можно определить длительность спада 4 и нарастания /ф выходного напряжения при других возможных ситуациях изменения входного напряжения и при других режимах ра-. боты ключевой схемы.

Если длительность фронта входных перепадов не равна нулю, как предполагалось выше, а имеет конечную величину фвх, то реальную длительность нарастания фронта выходного перепада вых "МОЖНО определить приблизительно по ф-ле (2.19) или, точнее, при помощи интеграла свертки.

В заключение отметим, что если управляющие сигналы - короткие прямоугольные импульсы, то для нормальной работы диодной схемы совпадения необходимо, чтобы длительность ивх этих импульсов была не меньше длительности переходных процессов в схеме. Если ивх задано, то возможное число входов т, сопротивления Ro, Rh, напряжение Ео должны быть выбраны так, чтобы обеспечить условия нормальной работы схемы.

Расчет ДЛ

Полученные выше количественные соотношения позволяют произвести эскизный расчет или расчет на худший случай многовходовой диодной схемы. Естественно, что возможен ряд вариантов расчета в зависимости от того, какие параметры заданы и какие следует определить.

В основных чертах расчет многовходовой схемы производится следующим образом. Выбирают режим работы: А, В или С. В режиме С паразитный сигнал «помеха» на выходе (при несовпадении сигналов на всех т входах) минимален, и в этом смысле режим является наилучшим. Однако с точки зрения быстродействия предпочтительнее режим В. Особенно при выборе Ееп > [ср. f2.33)l.

Если выбран режим С, то при заданном (Дивых)макс (или заданном уровне помехи) можно из ф-лы (2.29) найти Roh = Ro II Rh и при заданном сопротивлении нагрузки Rh найти Ro; величина Ео определяется из условия Еоя = = RhEoI{RoRn) = ток, нагружаюпий источники управляющих сигналов, определяется из ф-лы (2.30).

Если выбран режим Б, то удобно при заданной длительности фронта 1ф доп определить Ron из ф-лы (2.32) или (2.33), далее найти Ro (при заданном Ru), напряжение Ео и токи, нагружающие источники. Можно, наконец, определить величину максимальной помехи (2.22) и сравнить ее с величиной полезного выходного сигнала при совпадении входных сигналов (2.25).

2.2.3. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ДИОДНО-РЕЗИСТОРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Реализация различных переключательных функций при помоши диодных ключей часто осуществляется путем последовательного соединения логических элементов типов И, ИЛИ.

Пример подобной схемы приведен на рис. 2.11; принцип работы ее заключается в следующем. Последней ступенью на рис. 2.11с является схема ИЛИ положительных сигналов, т. е. на выходе будет высокий уровень (или положительный перепад) напряжения (7i,«i £1, если хотя бы на одном из ее т входов действует высокий уровень £; на выходе будет низкий уровень W т £° (т. е. не будет перепада напряжения) только тогда, когда на все входы схемы ИЛИ поданы низкие уровни £° (в схеме ИЛИ £oi < £° < "< £*; при £° = 0 £о1 отрицательно). Схема ИЛИ управляется в рассматриваемом случае выходными сигналами схем И; последние