Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 123
Текст из файла (страница 123)
Эта характеристика вместе с линией иагруаки Яа воспроизведена па рнс. !8-9. На участке !7 входное сопротивление триггера шунтируог конденсатор С и ускоряет его заряд. Когда напряжение (/с достнг- а нет значения Угг, триггер опрокинется. При атом рабочая точка окажется на участке г' входной характеристики и входной ток резко возраствг. Как видно из рис. !8.9, тоь через конденсатор изменяет знак и он начинает разряигаться. Разряд будет происходить по участкам р и )г', нз иоторых первый имеет очень малое, а второй несколько большее сопротивление.
Во всяком случае разрял будет происходить достаточно быстро до напряжения 0111, при котором триггер вер нется в исходное состояние, а конденсатор С„ снова пашет медленно заряжаться. Описанный рабочий цикл возможен в том случае, когда ливия Я пересекает характеристику только в одной точке на «отрицательном» участке 111. В противном случае либо процесс заряда закончится на участке 11 б е з с р а б а т ы в ни и я триггера (рис. 18-10, а), либо после срабатывания процесс разряда закончится на участке 1)» б е з о т и у с к а н и я (рис. 18-10, б). Таким образом, для режима автоколебаний необходимо соблюдение условия И о и (18-17) 1дц ' 'и которое легко пояучить из рис.
18-9. Сделанные замечания не спецяфичны для данной схемы, а являются общими при анализе устройств с неоднозначными (Б-образными) вольт-амперными характеристиками. Рабочая частота н скважность. Исходя иа приведенного описания и рясунков, можно рассчитать длительность каждого этапа процесса в самом общем случае.
Однако мы проиллюстрируем возможности схемы в упощенном варианте, приняв яз 0 (1 . В югом случае (выкладки см. в предыдущих изданиях книги) Т, СДо !п; (!8-18) Е,— (гггг о игг — ТЕо Т»=С«Яо'1»тгу) (п (г ггг у о (18-19) а) Рис. !8-!9. Случаи неправильного выбора зарядного сопротивления (4 и зарядном з.д. с.
Е,. В выражении (18-19) всегда соблюдается неравенство а — верея коня«ос«торе век«очке»ется вв учвст- ТЕ ч.. 0 ; это легко показать «е гг; 6 — вврвл ко«леве«торе векввчввветсв вв о ш' участке гу. на основании левой части неравенств (18-17). Одним из преимуществ данного мультивибратора является возможность обеспечения большой сквз»кности импульсов (т. е. большого отношения Т,(Т»); для этого необходимо сделать Яо )) )сгш Чтобы не нарушать при этом праву»о часть неравенства (18-!7), иногда приходится одновременно увеличивать напря- жение Ео.
Вторым преимуществом данного мультнвнбратора являготся хорошая форма выходных импульсов и слабое влияние нагруаки на работу схемы — свойства, обусловленные применением триггера с эмиттерной связью, К числу недостатков можно отнести необходимость дополнительного источ- ника питания Ео. Сокращение длительности импульса (интервала Т») требует уменьшения сопротивления 1(гч, т. е. (поскольку )сгч )7») сопротивления )(,. Сопротивле. нне )(в согласно (17-18б) пропорционально сопрптивлению Рк„определи»ощему все параметры схемы. Значит, уменьшение интервала Т, по существу означает применение н и з к о о и н ы х сопротивлений с соответствующим понижением экономичности схемы.
Температурная стабильность интервалов Т, и Т, определяется стабильно- стью сопротивления (сг „[т. е. согласно(17-12) — стабильностью коэффициента р), а также стабильностью порогов срабатывания и отпускания (Г и 01ц (см. $17-3). Для германиевых транзисторов на длительность паузы Тг оказывает влияние еще и ток 1„е в базе запертого транзисгора. Этот ток, которым мы пренеб- регли при выводе (18-18), должен быть учтен добавлением слагаемого 1«э)сз к ве- личине Ее, стоящей под логарифмом. Для того чтобы влияние тока ««з не было большим, нужно соблюдать условие Рз«г«е л гвел«ополнительные сведения о влиянии 1«з н других факторов на для«елен«кть паузы мон«ио почерпнуть на й 20-2, посвящейного аналогичным проб«евам в бло кинг-генераторах.
Глава дввапнаднатаа ОД11ОВР1БРАТОРЫ 19-Ц ОДНОВИБРАТОР С ЭМИТТКРНОЙ СВЯоВЫО Одновибратор — спусковая схема с самостоятельным возвращением в исходное состояние — сочетает в себе многие свойства триггеров и мультивибраторов '. Наиболее распространен на практике одновибратор с змиттерной связью, который мы рассмотригл более подробно. Схема на рис.
19-1 является «производной» от триггера с змиттерной связью. При изучении ее мы, как и в случае мультивибратора, будем считать изменения токов при переходе транзисторов из одного состояния в другое мгиовевньии. Иначе говоря, прснебрежем агапами рассасывания и регенерации в переходном прс це осе. Рабочий цикл. В исходном состоянии транзистор Т, заперт, а транзистор Т, насыщен. Запирание трапзисгора Т, обеспечивается делителем 1«'„ Й„ который задает на базу первого транзистора потенциал Уз меньший (по модулю), чем потенциал змиттеров; последний равен потенциалу 1/га второго„насыщенного транзистора. Подадим на вход отрицательный спусковой сигнал с амплитудой, превышающей запирающее напряжение Ягз — 1Гз!. Под действием зтого сигнала одновибратор опрокидывается во временно устойчивое состояние, когда транзистор Т, заперт, а Т, открыт и насыщек.
Для простоты положим, что спусковой импульс очень короткий, и не будем учитывать влияния его на дальнейшее поведение схемы. Тогда переходные процессы будут такими, как показано на рис. 19-2. Основным ч«актером, определяющим время выдержки, является перезаряд конденсатора С. В исходном состоянии конденсатор заряжен до напряжения Е„= — Гм1««ы — ~3тз. После опрокидывания он разряжается и напряжение на нем стремится к величине — 1Еа + 1„«1« — 'сгг»1 Эту величину легко получить, мысленно х Помимо термина «однозибратор», для схем такого типа применяются термины «запертый», «ждущий», «заторможенный» мультивнбратор, «одиотактный релаксатор» и некоторые другис. Термин <одновибратор» нредставляегся наиболее правильным, так как он устанавливает опредезенну«о свнзь с термином «мультнвибратор», исключает подчиненную роль по от««о«пенюо к мультивибратору (зто необходимо потому, что обе схемы раввопрзсиы), отражает однотаитный режим работ и является одним из самых кратких.
Токи (аз и („выражаются соотношениями 1„=(я„— ит,) 31 У„,=(ʄ— итз) двз( подставляя их в условие насыщения Роуз ) Ук легко получить следующее ограничение на величину дч А' < ()Ф з. (19-3) Неравенстзо (19-3) не должно быть сильным во избежание глубокого насыщения. Позтому, как правило, )1 Л )тоз. Тогда, пренебрегая в формуле (19.1) проводимостью я, можно получить для сопротивоения Рв: дв Е (, )тзз. ~то (19-4) х Делитель напрюкения Яь Яо рассчитывается нз условия ( (Го ( ч'.
ИУв ( = (lт ( где Уо потенциал (го в нсходпом сОстбянии Выразив потенциал Оо с учетом тока )зо в базе запертого траззистора Т,, получим: )в (Вч+)коог) ~ (~тз ° (19-5) )гг+ Из Отсюда легко определить необходимое отношение АоИь Выражение (19-5) показывает, что с точки зрения температурной стабильности желательно иметь дь а значит, н делитель в целом достаточно низкоомными.
Для кремниевых транзисторов такое ограничение несущественно. Негрудно убедиться, что цотевциал 0т после срабатывания одновибратора несколько меньше (Го, поскольку через делитель протекает ток базы. Полагая для простоты Яз и„=из= Е„к +д и используя условие насьвцения пт/вв > („и мовхно получить приближенное выражение для выбора сопротивления гскб е„— и и о (коэффициент а, положен равным единице). Неравенство (!9-б) следует выполнять с достаточным запасом. Время выдернув и его стабильность.
Процессом, определяющим время выдержки, является перезаряд конденсатора С. Подставим в выражение для заряда емкости и, (() = (l, (оо) + (~l, (О) — !l, (со)1е начальное и конечное значения напряжения У,: У, (О) = (ń— („ой„) — Итз( Ц, (со) = — [(Е„+ У„ой) — ать]. Полагая У, (Т) = О, легко найти время выдержки Т в слелу1сщем общем виде: Уń— Ятт+Ютз)+)„о ()1 — к„,) Т=го)п " Е 1 + тх ко Здесь постоянная времени приблизительно равна: т,=СР. Более строго к величине Й следовало бы добавить эквивалентное сопротивление Я,!! И„, !! К, !! Й„подключенное к узловой точке Т,.
Формулу (19-7а) целесообразно упростить, учитывая обычно выполняющиеся соотношения Р)) Р„и(7г, ( Иг, 4, 'Е Такое упрощение позволяет получить более наглядное выражение, по форме совпадающее с выражением для полупериода в мультивнбраторе: Т СК(п — ' 2+д !+б (19-76) Здесь, как и в мультивибраторе, б — фактор теплового тока, определяемый формулой (18-3). Считая фактор б малым, можно еще больше упростить выражение для Т, разложив логарифм в ряд с точностью до членов первого порядка относительно б. Тогда получим выражение, аналогичное (18-56): ="~" -') (19-7в) Задавшись фактором О, легко найти сопротивление )г из определения (18-3), соблюдая, конечно, условие (19-3).
После этого из выражений (19-7) находят необходимую емкость С. Уменьшение времени выдержки достигается уменьшением емкости. Однако минимальное значение последней должно удовлетворять условию (18-6). Подставим С„,„„из (18-6) в (19-7) и положим д =- О. Тогда минимальное время выдержки будет определяться отношением К/1г, Это отношение, как увидим ниже, невыгодно делать малым из-за роста времени восстановления. С другой стороны, согласно (19-3) оно не может превышать 6,. Поэтому типичным значением можно считать И)т„= 10 —: 20, как и в случае мультивнбратора.
Тогда связь между минимальным временем выдержки н постоянной времени т принимает следующий вид: Т„,„= (20 —: 40) т„. (19-8) Это соотношение полезно для оценки возможностей данного типа транзистора или подбора необходимого типа. Йля дрейфовых транзисторов такое соотношение действительно только тогда, когда есть возможность соответственно уменьшить 1г„(см. 9 16-5). В противном случае минимапьное время выдержки будет в несколько раз, а нередко и на порядок больше, чем следует из (19-8). Относительно температурной стабильности времени выдержки можно сделать те же замечания, что и в случае мультивибратора (см.
9 18-1). Время восстановления. Потенциал транзистора 7~ непосредственно после обратного опрокидывания легко найти, учитывая, что в этот момент ~l, = 0 и, следовательно, Ды и Р соединены параллельно. Тогда из формулы (15-11а) получаем: ц~, (О) Ев (а<а+а+а<1 Ива+И+К<+К<< Этот потенциал больше (по модулао), чем конечное значение, определяемое формулой (19-1). Одновибратор возвращается в исходное состояние по мере заряда конденсатора С. Заряд конденсатора С происходит по цепи, состоящей нз сопротивления Рм и параллельно соединенных сопротивлений, сходящихся в <узловую точку» Т,. Обычно основное значение имеет сопротивление тг'„;, тогда постоянная времени восстановления выражается простым соотношением т»=СК„.
С такой же постоянной времени потенциал ига (1) возвращается к исходному значению Юга. а ига (Г) = ига+ (ига (О) — ига) (19-10) Уровень, на котором определяется время восстановления, как всегда, условен. Целесообразно исходить из того, чтобы в момент условного восстановления 1, потенциал (7та (1,) отличался от исходного значения на заданную величину ЬБта. Тогда будут достаточно определенными возможные изменения чувствительности схемы и ее выходного напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
