Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Ниже будет показано, что оптимальный ком(эйициент грани)юрмации обычно составляет десятые доля единяцы. Поэтму иапрюкенне (/~,„, как правило, не превышает нескольких вольт. В случае дрейфовых транзисторов с нх малым пробивным напряжением эмиттерного ь перехода интервал Т„ имеет следующую специфику. По окончании импульса, когда травзисгор начинает запираться, К дробью Е8 потенциал базы повышается только до значения (/„г,з, после рис.
2о-4. полные временнйе диа- чего конденсатор С бьгстро разграммы блокинг.генератора со стаби- ряжаетсячерез пробившийся р-и лизирующим смещением. переход и напряжение на нем падает от (/ до (l„,з. Импульс разрядного тока ограничивается сопротивлением га. Й остальном формирование паузы протекает так же, как описано выше, но в формулах (20-2) и (20-4) вместо напряжения (/,м должно стоять меньшее значение (/„р,з. Поскольку малые начальные напряжения нежелательны (см.
выше), последовательно с базой (до резистора )т) включают защитный диод (рис. 15-22), который ограничивает разрядный ток конденсатора даже в случае пробоя эмиттерного перехода. Обратный ток диода и его сопротивление утечки будут играть роль соответственно тока 1 и сопротивлений )тг „, )тг, в формуле (20-2). Прямое падение напряжения на диоде во время формирования вершины приводит к некоторому уменьшению (/, . На рис. 20-4 показаны временнйе диаграммы, которые иллюстрируют работу блокинг-генератора как во время паузы, так и на последугощих этапах.
где (1 =00' — ту'+т (1 — 7 )' ук = гк+йн1гб Согласно рис. 20-5 приращения Мб составляют некотору|о долю от приращений Ы„, определяемую токораспределением между ветвями гб и Йи. й!б(з) =7,9 (з) Л7б (зЯ (20-6) где Иа ~Ь+гб Приращение истинного (непересчитанного) тока базы складывается из начального тока 1б„соответствующего напряжению (7,б, т. е. началу регенерации (см. сноску на с. 572), и приращения Лтб, пересчитанного в базовую цепь: Л1б (3) =!бО + а7б (б) нб Подставляя значение Мб (з) в (20-6) и решая получающееся уравнение относительно Мб (з), нетрудно привести изображение тока к следующему виду: й7 ( ) 60ети~бб (20-7) (ро тн — 1) (~' — О где ~~ = ))„/аб — приведенный эквивалентный коэффициент усиления (с учетом трансформации); т 60етн 1 — эквивалентная постоянная времени, характеризующая фронт импульса.
Оригиналом полученного изображения ЛЯ (з) является н ар а с т а ю щ а я экспоненциальная функция. Если положить и' у, ~ 1, что обычно выполняется, получим: Л[б (1) = аб7бб ~е'* — 10 / (20-9) Показатель экспоненты будет положительным и, следовательно, процесс будет лавинообразным только при условии т* > О.
Учитывая выражения для тб и (1, запишем это условие — условие регенерации — в виде (20-10 а) Гуку. 1 или, подставляя значения у„', у„, ()', Ф т и пб)1+ + ь~ Йн ~к (20-105) у гб + те к (20-13) Как видим, оптимальное значение па помимо параметров самого транзистора зависит от приведенной нагрузки. В случае холостого хода (о~„' = оо) (20-14) Например, если га = !00 Ом; С„= 10 пФ и т„= 10 нс, то пе.э = 0,33.
При значении )(„', сравнимом с то)Ск, значение па,„, увеличивается. Минимум функции (ь (пе) выражен довольно слабо, поэтому необязательно точно выдерживать расчетное значение па,„,. Во всех практических случаях па получается меньше единицах Анализ фронта был ироаеден без учета индуктивности коллекторной об- С б У С, Ш а,а ' п~ ч ~ н,„*и„-о,н„,бу ж к о й (интервал ~, на рис. 20-4). Длительность задержки нередко превышает длительность фронта. Однако нелинейность параметров в этом интервале делает его анализ крайне трудным. Правая часть неравенства (20-10б) представляет собой тот минимальный коэффициент усиления, который соответствует значениям !ее и 6',е (см.
сноску на с. 372). Если обе части (20-9) умножить на пега, получим переходну:о характеристику приращений коллекторного напряжения: Ла. (1) = Гааге (етк — 1). (20-11) Из (20-11), полагая ЬУ„(гт) = О,! Е„и ЬУ„Я Е„, находим время положительного фронта '. 1' = 2,3т*. е раскрывая значение постоянной времени т* и входящих в нее коэффициентов и полагая ();,у„ь 1, т4е =- то, можно представить время фронта в следующем виде: гф = 2,3пе( га (1+ он) + Сиге)ю (20-!2) где а„= геЯ вЂ” коэффициент нагрузки.
Например, если па = 0,33; т = 10 нс; С„= !О пФ) ге = !ОО Ом и й;, = 200 0м, то Ц = 50 нс, Поскольку га = ге/щ, легко заметить, что время нарастания имеет минимальное значение при некотором отипимальиом коэффициенте трансформации. Проднфференцировав по пб правую часть (20-!2) и приравняв производную нулю, найдем: условия, при которых зги предположения п р а к т и ч е с к и оправданы. т. е.
параметры А и С мало влияют на длительность фронта. для -юга положим настоянные времени 5/(й'„)! г~) н С'гб достаточно бальшимв по сравнению со временем нарастания (20-12). Тогда получаются следуюшие неравенства, которые следует выполнять при проектировании блокинг-генераторат Ь.м 2,3пбгб1та+Сз (Ин ого)1' (3)-15) (М.16) иб т)'н~гб Бели зтн неравенства не соблюдаютси, то время фронта будет больше, чем следует из (20-! х).
Что касается индуктианасти рассеииия трзясформаториых обмоток !чо то апа должна быть достаточно малой, чтобы не вносить заметной инерционное от в процесс нарастания базового тока. Лействительво, нз рис. 20-5 видно, что на» ичие индуктивнасги 5 препятствует изменениям тона в цепи Й»' 5 гб. Если оцеи»ть зтУ ииеРшюнвость с памошыо постоЯнной вРемени 1. /(и„' !1 г;т) и положить последнюю много меньшей Г,", та получится условие, обратное условию (20!5И 1.»»С 2.3пбгб (то+ С (й,'т ) ~б)1 (20-17) Считая, что в кажном из неравенств (20.15) и (20-! 7),»еаая часть отличается от правой в 3 — 5 раз, приходим к выводу, что козффиииент рассеании о» = 5»! С должен составлять 5 — 10%.
Задний, отрицательный фронт импульса на участке 0 —: ( — Е„) формируется примерно в тех же условиях, что и передний. Поэтомч будем считать его длительность близкой к (~„Некоторое различие обоих фронтов обусловлено тем, что во время отрицательного фронта сопротивление базы модулировано, т. е. имеет меньшее значение. Вудем считать длительностью импульса Т„ время, в течение которого транзистор насыщен и коллекторное напряжение близко к нулю (вершина импульса на рис. 20-4). Временем переднего (положительного) фронта пренебрежем, т. е, по- ~ ! ),ь - (хб' ложны, что переход транзистора из за- "» 5 Р» т пертого состояния в насыщенное осуше+ ствляется мгновенно. Кроме того, пренебрежем сопротивлением участка коллектор — эмнттер, которое при достасхема для интерквала 4юрми- точном насьпцении обычно не превышает романия вершины.
1 — 10 Ом. Сопротивление участка ба- за — эмиттер будем считать равным гб. Пересчитывая к коллекторной обмотке величины гс„, гб и С, получаем эквивалентную схему, показанную иа рис. 20-6, где Е— индуктивность коллекторной обмотки. Поскольку передний фронт импульса принят бесконечно коротким, напряжение на конденсаторе не меняется за время фронта и остается равным напряжению отпирания транзистора в конце паузы.
Таким образом, в начале вершины имеем У,(0) = О,з1 положим (1, (О) = О. Тогда начальный ток насьпцения 1к (О) = = Ек1 (11к () ге). Йз рис. 20-6 видно, что базовый ток меняется независимо от токов в других ветвях схемы, а коллекторный ток является суммой токов во всех трех ветвях. Поэтому изображения токов 1з и 1к запишутся следующим образом: Ек гз+ 1!зС' ' ) =Еда, +-~+,; С,. (20-)йб) Оригиналы этих изобраигений после некоторых преобразований приводятся к виду г Ек 1з(1) =-"те ги (20-19) (20-20) ь, (!) = ń—, + -,т — + е где т, = гоС' = гсС; тх = 1.1!а.
Выражения (20-(9) и (20-20) показывают, что ток базы монотонно уменьшается, а ток коллектора в зависимости от соотношения параметров мажет меняться по-разному. Если тх < т„то ток 1к монотонно возрастает, так как доминирует линейный член 11тг. Если тх > т„то ток 1, сначала уменьшается (доминирует экспоненциальный член), достигает минимума и затем непрерывно увеличивается. Именно этот типичный случай проиллюстрирован на рис. 20-4. Переходя к расчету длительности импульса, заметим, что конец интервала Т„соответствует выходу транзистора из насьпце- Коллекторный ток ао время формиразанни вершины не должен превышать допустимого значения а им и ул ьсн ом режиме 1„.док (см.
5 1б-У). Поскольку согласно (20.20) увеличение тока ао время импульса обусловлено л им/т н е й и ы и членом, положим ддя простоты е о = 1. Лля этого наиболее неблагоприятного случая из (20-20) легко найти величину !к (То). Полагая !к (Т„) ~ ~ !к.док, получаем нерааеистао ! ) к (20-21) !к. доо Ек ~~к 1 гз ньшолнение котоРого обеспечиаает ноРмальный Режим тРанзнстоРа (! к оК !к, до„) ао з с е и интервале Т„. Если необходимая индуктианость Е оказывается слишком большой, можно выбрать транзистор с ббльшим значением 1„.дош В иераиенстао (20-21) зхадит жиффициент трансформации лз, который оценииается по формУле (20-13).
иия, поэтому (',) (Т„) = Я„р, где (~,р — граничный заряд. определяемый формулой (15-27). Функцию (7 (/) можно найти, решив уравнение заряда при известном токе базы (20-19). Что касается граничного значения 1/„р, то оио в нашем случае м е н я ется со в р е. и е я е м, так как ток насышения описывается выражением (20-20) Подставив (20-20) в (!5-27) в качестве тока / „, получим: (20-22а) () (0) ()~р (О) = р Е«/(/с.н ) гп) Тогда изображение заряда примет следующий вид'. О ( ) Е«(этт«) + Е«пг' с его 11+ ее) (1 +а««) Р (/1н ) ге) (1 + ьт) Этому изображению соответствует оригинал с с т« с ( н)~е) На рис. 20-7 показаны возможные варианты кривых (/ (1) в (/,и(1), пересечение которых определяет время Т„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
