Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 127
Текст из файла (страница 127)
Как и!дно, пересечение имеет место только при условии (г)(;)/Ж), > Щгр/«1/),„ Это вполне естественно, так как в начале вершины транзистор находится на г р а н и це насыщения и в дальнейшем конечная сзегень насыщения получится только в том случае, если заряд в базе нарастает быстрее (или спадает медленнее), чем граничное значение ф,р. Йнффереицируя (20-22а) и (20-22б) и полагая 1 =- О, запишем необходидсое условие Формирования пернсисса в следуюшем аиде: ('1 !т ()'..ь (1+па)+т( — — — — ). ) тс (20-28) Здесь р' = ()/яе — и р и в е д е и н ы й коэффициент усиления базового тока (с учетом трансформации); а„= ге//7„' — коэффициент нагрузки (ап = 0 ври холостом холе).
Из (20-23) видно, что индуктивность коллекторной обмотки должна быть достаточно большой, а емкость в базовой ценив с Здесь и далее посгояяиая времени т соответствует режиму иасыщепия (см. $15-4); индекс «см для о ростагы опущеи. Некоторые сведения об этой постояппой времеви врименительно а блоаияг-геиераюру можно иайти в 1!701. Для определения функции (~ (1) подставим в операторное уравнение (1Ь.28а) изображение (20-18а) (разделив последнее на ссе, чтобы оио было изображением реального, неиересчитанного тока базы) и начальный заряд в базе, равный: достаточно малой В целом условие (20-23) является более слабым, чем (20-106), так как последнии член (20-23) люжно всегда сделать меньше, чем гаlгк.
Приравнивая (20-22а) и (20-22б), голучаем для определения длительности импульса трансцендентное уравнение, которое после преобразований можно записать в форме Ос —, аА,о„— 1)+ .,о„, — — -,-~~~а " " — 1, (20-24) где д, = т,тт; О» = тгтт; бн = Т„/т. В общем случае решение уравнения (20-24) кропотливо. Однако это решение можно облегчить, если учесть, что на практике задача ставится следующим образом: известны параметры транзистора (с, )), га), коэффициент трансформации и, и нагрузка гск;требуется в 5 а га в ) 1 йг и т„, тлг таг ги' Рис.
20-8. Семейство характеристик фуньппи з(0,; 0„0 используемой при расиете длительности импульса. Рис. 20-7. Возможные виды функций зарнда а базе О и гранизаого заряда Ягз. найти значения величин д, и О, (т. е. по существу значения С и Е), обеспечиваюгцие з а д а н н о е время Т„. Для решения этой задачи целесообразно преобразовать уравнение (20-24). Пренебрезкем ве- личиной 1тр' в правой части и введем обозначение ! он 6 (оа г) ~(0,;0„)ма — 1," ' с (20-25) Кроме того, введем обозначения для двух величин в левой части уравнения (20-24): А,= — ", (а — 1); (20-26а) Аз —," а~и.
з р (20-266) С учетом введенных обозначений уравнение (20-24) приводится к следующей форме, удобной для расчетов: 5(б„. б„) =Ах(б„)+Аз(б„)(бы (20-27) По исходным значениям б„, а„, ()' определяются коэффициенты А, и Аз. После этого, задаваясь одним из параметров (б, или б,) и используя кривые на рис. 20-8, находим второй параметр. Например, если а„= 5; (з' = 100 и б„= 8, то А, = 1 и Аз = 0,6. Полагая бс = 0,5, получаем $ = 2,2 и б, = 0,8, а полагая б, = 2, получаем $ = 7 н бс — — 0,1. Заметим, что заданное значение ба можно реализовать тозько при достаточно больших значениях б и б .
Тзк, еслй в предыдущем примере положит~ б„= 3 и б = 0,2, то з — 0,3 и неооходимое значение бь будет отрицательным, а «сли положить бс — — 0,01, то 5 = 61 и зто значение при б„= 3 нельзя получить ин прн каких значениях б. Ограничения на параметры б и б уже отмечались выше в связи с нерввенством (20-23), которое соответствует реализации импульса с нулевой длительностью (б„= О).
В последующем анализе будут использоваться упрощенные выражения для функции с; они получаются при достаточно больп)их или достаточно малых значениях б, и Ь„. Л именно, если б, > 4 и б„> 3, то выражение (20-25) приводится к виду $ Еечн ~а(~с; (20-28а) а если б,< 0,2 и б„> 2, тот (20-285) Условие (20-23) показывает, что в принципе блокннг-генератор сохраняет работоспособность при наличии только одной реактив. ности: С или Е,. Случай С = оо, когда исчезает понятие н е з ив и с и м о й паузы, используется в преобразователях постоянного напряжения (см.
$ 22-2, рис. 22-5). Часто желательно, чтобы сопротивление нагрузки (если опо меняется) не оказывало влияния иа длительное)ь импульса. Лля етого необходимо выполнить условие А, ~ Аз?бь (см. уравнение (20-2?)), откуда легко получается неравенство и Е <.'7'„й'„— — тй;, (1+ б„). (20-2О) е и 1 Здесь под 1т„' понимается минимальное сопротивление нагрузки. Случай квазихолостого хода, характеризуемый неравенством (20-29), распространен на практике.
Поэтому рассмотрим его подроб- з Ешедвавариаитвиеравенствб, > 4 и 0„< О,оилиб, < 0,2ибя < о,эба приводят к одному и тому же приблнженикн $ б„. Можно показатгч что в зтнх случаях условие (20-23) выполняется очень слабо, т. е. указанные варианты практически неприемлемы. иее, Из условия $ = Азгбс получаем необходимое значение нндуктивностш о„ геТ„е " (20-30а) В случае длинных импульсов и большой постоянной времени в цепи базы подставляем (20-28а); тогда после преобразований геТ„е " е г..ге 1.— рлв (20-ЗОб) Например, если ге = 50 Ом; т = 5 мкс; Т„= 50 мкс; (1 = 50; С = 1,5 мкФ; пе = 0,2, то ~ = 50 мкГ.
В случае малой постоянной времени в цепи базы и достаточно длинных импульсов в формулу (20-ЗОа) подставляем (20-28в) и после преобразования получаем: Спе (20-ЗОв) (при выводе положено т4) =т,). Например, если т = 0,1 мкс; Т„= 2 мкс; пе = 0,2; С = 0,01 мкФ, то 1. = 100 мкГ. Формулы (20-30) приводят к важному выводу, который можно получить также из общего выражения (20-24): время импульса маходиглсл а и р я м о й шгнисимости от индултиености 1. мелкости С. Это понятно и из физических соображений, поскольку бесконечно большие значения Е и С означают стационарное насыщение транзистора, т.
е бесконечно длинный импульс. В случае конечной (достаточно низкоомной) нагрузки, когда неравенство (20-29) не имеет места, длительность импульса уменьшается, т. е. зависимость Т, от Р;, тоже п р я и а я. действительно, учитывая в уравнении (20-27) член А„мы должны заменить значение й в формуле (20-ЗОз) значением й — Аь Следовательно, уменьшение гг„' сопровождается как бы уменьшением к; позтому при неизменном значение 1. должно уменьшиться значение Тм До сих пор считалось, что ток базы начинает спадать в свмом начале вершины (см. (20лй)).
Однако при достаточно больших времязвдзющих емкостях (обычно при С > Од мкФ) наблюдается существенное возрастание базового тоив в тече. ние некоторого времени н только после итого ток начинает уменьшзтьси (показано пунктиром нз рис.
20-4). Талое явление 11701 обьясняется модуляцией сопротивления ге накапливающимися в базе носителями (см. Рис. 16-7). В свмом деле, в моменту= Озврядсссредоточенв в кт и в но й области базы, так хзк насыщение транзисторе происходит в течение очень короткого переднего Фронта. Затем дырки вз время порядка т распространяются в п а с с и в н у ю область базы и сопротивление гз уменьшается. Если напряжение пЕЕк — (Г», действующее в цепи базы, уменьшается с пссгояниоя времени т большей, чем т, то базовый ток будет возРзстать да тех пор, пока ге достигнет установившегося значения. Получающийся выброс базового тока может в 2 — 3 раза превышать нзчзльнсе значение гз (0). Если рассчитывать емкость С, исходя из немодулировзнного начального значения гг, то получающееся возрастание базового тока затянет первый этап ФоРмирования вершины.
Зато последующий зтап, когда ток !е уменьшается, будет протсиать более быстро, тзх кзи постоянная времени гЕС будет меныяе расчетной пз-зз модуляции сопротивления. Поэтому в целом зрелая импульсе определяется некоторой усредненной величиной ге, . Лнзлитичесхае определение втой величины затруднено. Г!оэтаму прн фармировзйни длинных импульсов (Тл ) т) пелесосб. разно включать паследовзтельно с базой в и е ш и и й постоянный резистор с сопротивлением /(з, равным гримерна ге„, с тем чтобы при расчете можно было ие считзться с изменением суммарного сопротивления /аз+ ге.
Пря включении внешнего резистора /(е получаются дополнительные преимушестве; снижается мощность, рзсхадуелазя в пепи базы, и уменьшается влияние рззбрасз величины гза у разных трзизнстаров. Вводя резистор /(ш нужно, разумеется, учитывать еаа сопротивление при расчете дл и тел ь ности илшульсз 20-5. ВЫБРОС 1(АВРЯЖГ((ИН Если бы индуктивность /. была бесконечно большой н за время формирования вершины (а тем более за время фронтов) ток намзгничения не менялся, то в обмотке не запасалась бы никакой магнитной энергии и выброс не имел бы места. Чтобы опенить выброс, нужно определить ток намагннчеиня /и в канне интервала Т„, пользуясь эквивалеигной схемой на рис. 20-6. Из схемы видно, что ток в ветви /. нарастает независимо от огталь- гУ„ ных ветвей по закону й — =Е„.
с ю„-л(/„ а(( /л ~а т е. линейно. Поэтому в копие вершины ток будет равен: /и(Т„)=/и= " ". (20-31) Рис. 20-9. Эививалентизя схема для иншрвзлз формнровлния выброса. Считая задний фронт доста- точно коротким, можно пренебречь изменением этого тока за время (ь Тогда з момент полного вин~- ранна транзистора получится эквивалентная схелаа, показанная на рис 20-9. Здесь сопротивление /с„', строго говоря, должно вкл очать в себя также пересчитанное времязадьчощее сопротивление /(' = /с/пз, подключенное параллельно /тя; однако эта поправка обычно несушественна, Суммарная емкость С включает в себя пересчитанные емкости эмиттерного и коллекторного переходоь'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
