Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 130
Текст из файла (страница 130)
Ток 1„еходнт сосгэяной частью е ток 1, а сопротивление )гэ — сасщвной частью н 1г . Если попользуется инверсное включение транзисторе, ток 1еэ следуег заменять меныпей велнчнной Ф1)()дг) 1„э (см. $ (5 2). И открытом состоянии свойства разряднвка а а ни с ят от р еж и м а транзистора, т е. от наличия или отсуктвин резистора Р„. В случае насыщенного ключа (рис.21-4,а)всегдавыполияются условия Уа 4 У> и Рп ~ Р„, где Уа — остаточное напряжение нв насыщенном транзисторе и Рп — сойротивление участка ноллектор — змиттер в режил>е насыщения («опратн>шейна отпираккя, см $15-3). Г!озтому можно считать, что У„, =- 0 и что конденсатор С разряжается через Р„с постоянной времени, близкой к СРк Время разряда, учитывая зкспоненннальный характер праиесса, составляет: 1 пбр 2 ЗСРп.
(21-10) За зто время напряжение У, меняется от максимального значения У до минимального У,=)„Р„, (21-20) коюрое соответствует условию 1, = О. Будеь> считать средний ток разряда равным 0,5 1х п,„с. Тогда нз неравенства (21-8) получаем: упр > 1к. юпп ~ 21пр ~1+у— )- Тпбп) (21-21) Выбрав ток 1„„д„с, можно оиеинть необходимое значение Рк из соопюшениа 1к. >пп« =- У>/Рпю а также тап базы нз УсловиЯ пасыщс>ша Р)б,д 1„„„.пп. В случае ненасыщепиого ключа (рис. 214,б) конденсатор разрюкается почти настоянным током 1п 1пр пы ()16 )пр. Впечя разряда можно принять равным отношению начального заряда на конденсаторе (СУд) к разряжающему току: си, су т„= 1д 1пр ()1б (21-22) (второе приблп>кепке действа>ельно, если ()(б Л (пр).
В свмом >«окне разряда транзистор насыщается, твк как ток коллектора (при неиамеином топе базы) уменьшается до значения 1„р. При атом минимальное напряжение У„близкое к Уп, будет пренебрежимо мало. !(ак известно, допустимый ток в активном режиме в несколько раз меньше, чем в режиме насыщения: (1„„,) пп ч (1п п)п„, (сы. й !5-8). Соответственно время разряда при активном режиме оказывает«я заметно большим, чем при иа«мщении.
Эго нетрудно показать, исходя из выражений (21-22) н (2! -19), если в первом положить Ип дпп)акт .~' )пр, в во ягором Рк — Уз1(1д дпп)пдс. Г)озтому в качестве разрядкых элементов используются, иак правило, и псы ще н н ы е ключи, хотя напряжение У, у них больше и иногда составляет 10 — 20>)й Уп. Особенности геиера>оров спадающего напряжения. Достаточно р а з р я ж а т ь емкость стабильным током и быстро заряжать се, чтобы генератор нарастающего напряжения превратился в генератор спадающего напра>кения (ср.
кривые на рис 21-1, а и б). Скелетная схема последнего не отличаегся от схемы на рис. 21-2, ио функции алел(ентов 3 и Р меняются местами: теперь зарядный элемент является либо пороговым устройством (режим самовозбун(дения), либо ключом (режим постороннего возбуждения), а разрядный элемент — источником стабильного тока, выполненным по одному нз трех вариантов, рассьютренных выше. Соответственно элемент Р осуществляет прязюй ход, а элемент 3 — обратный.
Специфика спадаюп!его напряжения состоит в следу!ощем. 1. Начальный ток разрядного элемента (в отличие от начального тока зарядного элемента на рис. 21-2) определяется не разностью напряжений Е и и„а напряжением и,: ип пр 2. Ток нагрузки при протекании ч е р е з е м ко от ь не вычитается, а складывается с током прямого хода, т. е. в выражениях (21-6) следует изменить знак перед током 7„. 3. Ток через элемент 3 во время прямого хода описывается выражением Š— и пп аппо+ в в отличие от выражения (21-76) для соответствующего тока через элемент Р. С учетом отмеченной специфики получаем для прямого хода вместо формулы (21-9) формулу и 67 ип Е с и(р и и (21-23) для ГПН с параметрическим стабилизатором тока 1 -1- б (21-246) для ГПН со следящей связью 1+ д,((1-а) д (1+6 ) — ьв — о (21-24в) Частные факторы 6 м д а и б„, имеют ту же структуру, что в генераторах нарастающего напряжения: где М = 7,п — 1~ — разность постоянных составляющих шунтирующих токов, а параметр )г может быть либо постоянным, либо переменным в зависимости от типа ГПН.
Подставляя в (21-23) значения И, (О) = У, и ~/, (Т„) = Ум нетрудно получить из определения (21-26) коэффициенты йелинейности для трех вариантов ГПН. Эти коэффициенты выражаются теми же формулами (21-11), (21-13) и (21-17), что и в случае генераторов нараста|ощего напряжения. Однако поправочные коэффициенты Ю имеют другие значения. А именно, для простейших ГПН 1+ В,п (21-24а) где в случае ГПН с параметрическим стабилизатором тока Е =- Е, = =- у„р)7г и !с = )7г. Фа!стор Оы, является частным случаем фактора д л, если заменить Й на )с,. Таким образом, в идеальном случае (д = 1) коэффициенты нелинейности для нарастающего и спадшо;цего напряжений одинаковы.
В реальных случаях у генераторов спадающего напряжения величины д при прочих равных условиях несколько болыце. Ниже рассматриваются некоторые типичные примеры ГПН, Более подробно схемы ГПН и их расчет рассмотрены в работах П64, 166, 168, 169, 17!1. 21-3. НРОСТЕЙ)ПИЕ ГЕНЕРАТОРЫ С ИНТЕГРИРУВ)Н(ЕЙ ЦЕПОЧКОЙ Типичным примером простейшего ГПН является схема на рис. 21-5, которая отличается от аналогичной схемы мультивибра- тора (сгз. рис.
18-7) тем, что à — --- — — — — -! выходное напряжение снима- 1 ! ется с конденсатора С, а триг! Ркг л„л ' ! гер с эмиттерной связью игрг 1 рает роль разрядного элемен- гг 1 та '. Очевидно, что данный т, генератор относится к ГПН ! ! с самовозбуждением. Чтобы г( д ту с — ! ! исключать составляющую на- и ~+ 1 ~к дв ! пояжения (/г (рис. 18-8), используются переходный 1 я~зарядке с ! коидеисато(з Сг и фи кси РУ!о ~ щий диод Д. Эти схемные Рис. 21-5. простейший генератор с инте- элементы обеспечивают нугрнруюшей папочной и разрядным григ- левой начальный уровень гером.
пилообразного напряжения на выходе н не оказывают существенного влияния на форму сигнала; поэтому при анализе основных процессов имн можно пренебречь. В остальном структура данного ГПН соответствуег скелетпой схеме на рис. 21-2, Напряжение и, меняется в пределах от (7 = 0 и до 0 =- Уп (рнс. 18-8), г. е. и и — (7, Если в формулах (17-5) и (17-8) положить ик' ~ тгйк; !),уг,"м 1 (что обычно соблгодается) и согласно (17-2!а) принять дкк = йкк = йк.
то Иа Иц Ек 1+ йк!2ькк Ек !+а lа г Если триггер используется в виде интегральной схемы, то весь разрядный клемент представляет собой одну деталь. огкуда следует: (21 -25) (1+а /а ) (2+аз/а ) ' Днфференцяруя функшпо (/„, па аргументу а /а„, легко убеднться, что она имеет макснмум: (/м „,к 0.17Е„ (21-26) прн а,/ак =- )/2.
В атом ОптяыальнаМ случаЕ (/ = (/Пг --0,4 Ек. Для распространенного даапазона Ек = 5 Ь15 В нмсем (/„, кккк — — 0,8 1-2,5 В; (/5 = 2+6 В. Макснь5ум Функцян (/м (аэ/ак) выражен неярко (рнс. 21-6), поэтому можно уменьшать нлн увелнчавать отношенне ак/ак прнмерно в 3 рава по сравненню с оптнмальным значеннем, сохраняя амплитуду (/ в пределах 70э4 макснмальной. Если пренебречь шуятнру~ащкы алняннем нагрузкн н разрядного элемента.
г. е. считать 6 =- 0 , = О, то нз выраження (21-11а) нетрудно получать коэффнцяент нелннейнастн в виде аз/ак (21-27) (2+ а /а,) ~ — (1+а„'а,) — 1~ 1Е Зта функция также имеет слабо выраженный макснмум прн значениях Е > > Ек (рнс. 21-6), в чем легко убелиться путем днфференцнровання. Макснмаяьнае значение а получается в об- 0 йг О,И 05 ! 6=!в (Е/Ек) (!+аз/ак) " (21-28) как видим, онэ возрастает с увелнченнем Е/Ек н аа/ак (Ряс 20-6). 0 5 0 0 Е акул Рнс.
21-6. Зависимость амплитуды, каэффн квента нелинейности н дабратностн генера тара (см. рнс. 21-5) от соотношения напра женкй Е/Ек Н ПРовозлмщтей а,/ам Анализируя кривые на рис. 21-5, приходим к следующим выводам: 1, С точки зрения линейности нужно делать отношение Е/Е, как можно большим, а с точки зрения добротности достаточно обеспечить Е/Ек = 2 —: 5. Значении Е ~ Ек неприемлемы, так как им соответствуют парамегры е > 15% и б < 0,8. Ограничения на значение Е/Е„ накладываются, с одной стороны, значением выходного напряжения ', а с другой — разумным значением питающего напряжении Е.
2, Отношение я,/йк с точки зречия линейности и добротности желательно делать большим. Однако значения д,/д„> 3 нецеле. ' Прн заданной амплнгуде (/, напряжение Ек должно быть достаточно Сольшнм в силу завнснмас5н (21-25). паств малых значеннй а,/ак, не превышающих )'2. В области а /ак >)'2 коэФфициент нели- 00 нейностн монотонно уменьшается с ростом аз/ак а также с увелнчекнем отношення Е/Е„, 50 С помощью выражений (21-25) н (21-27) получаем добротность ГПЕЕ ОД Х 70 00 00 00 00 20 50 0 сообразны, поскольку при этом выигрыш в паргальтрах в и б невелик, но пронсходит заметное уменьшение выходного напряжения, а также ьюгут нарушиться условия триггерного режима (17-15) и (17-21). В диапазонах Е/Е, = 2 †: 5 и д,/й„ = 2 †: 3 получаем типичные для данного ГПН параметры: е = 3 —: 10% и б = 0,8 —: 0,95.
(Вунтируюшее влияние нагрузки и входного сопротивления запертого транзистора Т, ухудшает параметры е и 6. Помимо триггера с эмиттерной связьго в качестве разрядного элемента могут использоваться другие пороговые схемы (например, в 115Я описаны ГПН с разряжающим мультивибратором). 21-4. ГЕИКРАТОРЫ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ СТАВ(1ЛИЗАТОРОМ ТОКА В данном варианте ГПН, квк отмечалось в 4 21-2, главным требовгнием к зарядгюму элементу ивляется возможно большее дифференциальное сопротивление. Наиболее простым элементом такшо типа може~ служить транзистор, включенный по схеме ОЬ с заданным током эмиттера (рнс 4-10, а).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
